CN1784838B - 建立无线通信连接的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及在一个源设备(20)和在空间上最接近的目标设备(12)间建立无线通信连接的方法。源设备(20)以不断增大的范围(Rd)来发射搜索信号(21)，并且和第一个在搜索信号(21)范围内的目标设备(12)建立通信连接(22)。通信连接被建立后，实际通信连接(22)的范围(Rc)优选地被不断增大。该通信可特别地根据蓝牙协议被实现并且可能被用在例如病人监视系统中。

Description

建立无线通信连接的方法
本发明涉及在源设备和多个目标设备之一间建立无线通信连接的方法。更进一步的，本发明涉及适于执行这样方法的通信设备和具有这种通信设备的病人监视系统。
经由特设(ad hoc)建立的无线通信连接的电子设备之间的信息交换提供了越来越广泛的应用，在其中标准化协议诸如，举例而言，蓝牙提供了在不同制造商的设备之间通信的可能性。关于管理现存通信连接的蓝牙应用的描述可在例如EP 1 133 119 A2中查找到。能够与之建立特设无线通信网络的设备具体地包括固定或移动计算机(膝上型电脑，个人数字助理PDA，等)、移动电话、芯片卡、音频设备、视频设备、和病人监视系统，在病人监视系统中，个体监视设备被指配给病人并且能被医生通过控制设备来扫描。
在现有技术水平中已经实现了用于搜索这种连接的源设备和多个目标设备之一间的无线通信连接的建立，其中源设备以预定范围(典型的对于蓝牙来说为10m)发射搜索信号，在该范围内的所有目标设备都对该搜索信号做出响应。然后从已发现的目标设备中选择期望与之建立通信连接的目标设备。该选择通常需要用户来操作，当涉及到相对较多的已发现目标设备时这将会非常麻烦和复杂。
为此，本发明的一个目的就是提供简化无线通信连接建立的手段。
本目的通过权利要求1中限定的方法，权利要求8中限定的通信设备，和权利要求10中限定的病人监视系统被解决。有利的实施例在从属权利要求中被限定。
根据本发明的方法被用于在一个寻求建立无线通信连接且在下文中被称作“源设备”的设备和在下文中被称作“目标设备”的多个其他设备之一间建立这样一种无线通信连接。
在本方法中，用于建立通信连接的信号的有效范围被保持如此小以便这些信号仅将源设备连接到最少数目的目标设备。在本文中，“有效范围”由信号的发射功率(“主动范围(active range)”)和接收机的接收灵敏度(“被动范围(passive range)”)来确定。
通常，通过在上文中描述的方法所获得的最少数量的目标设备为1，即，在源设备和恰好一个目标设备之间建立通信连接而用户不必主动的加入到该连接建立中。仅在特殊情况下需要用户选择，该特殊情况是指多个目标设备位于相同的有效范围内，并且在其中没有产生自动选择。然而，在这种情况下，该方法仍旧具有用户仅需要从相对小数量中做出选择的优点。更进一步地，通过该方法建立一个经由最短距离达到(reach)源设备的、与目标设备的连接。在许多情况下，这恰好是想要为其建立通信连接的目标设备。这种情况的示例为病人监视系统扫描或两个PDA之间的数据交换(来访者卡，地址等)。
根据本方法的优选实施例，源设备信号的(主动)范围特别地被用于连接的选择性建立。该方法包括下列步骤。
a)首先，源设备发射搜索信号，该信号的主动范围(发射功率)逐步增大直到搜索信号达到第一相关目标设备。
b)当搜索信号达到第一目标设备后，建立与已达到的目标设备的通信连接。典型地，该过程以这种方式来实现，目标设备对搜索信号的接收进行响应以便源设备检测出在搜索信号当前范围内目标设备的存在。然后以已知的方式建立与目标设备的一个稳定的通信连接。特别地，可以交换用于源设备和目标设备的明确标识码以便随后的通信能够通过使用地址和发送者代码而在参与设备间被明确处理。
因为在连接建立期间主动范围被保持得尽可能小，所以参与设备的能量消耗也被最小化，当使用便携式设备时这尤其有利。更进一步地，其它设备仅受到所发射的无线电信号的最小干扰。如已经记载的，目标设备可通过相对于搜索信号接收的答复信号来进行响应。优选地，答复信号的主动范围依照(例如，等于)源设备的搜索信号的当前使用范围被选择。这样，确保了目标设备以至少达到源设备所需要的信号强度进行答复。因此避免了增加的能量消耗以及由被选择为过大的答复范围所引起的对其它设备的干扰。为了能够依照搜索信号的范围来调整答复信号强度，搜索信号优选地包括关于它被发射的强度的信息。
根据该方法的另一个可选择的实施例，目标设备信号的有效范围特别地被用于连接的选择性建立。该方法包括下列步骤。
a)源设备发射搜索信号。
b)目标设备通过有效范围小于搜索信号有效范围的答复信号来响应接收的搜索信号。
c)与其答复信号(有效地)达到源设备的目标设备的通信连接被建立。
该方法还确保了与位置距离源设备尽可能近的最少数量的目标设备的通信连接被建立。
在上文所描述的方法中，目标设备的答复信号的有效范围优选地被增大直到(来自任何一个目标设备的)第一答复信号达到源设备。这样，下一个目标设备被重复确定。
搜索信号和/或答复信号的有效范围在所述方法中可通过改变发射设备的发射功率(主动范围)被特别地改变。然而，另外地或替代地，该范围还可以通过改变接收设备的接收灵敏度(被动范围)而被改变，因为这在功能上能够导致相同的结果。
根据本方法的又一个实施例，来自源设备和/或与之建立通信的所达到目标设备的通信信号的有效范围在该连接建立之后被增大。这意味着源设备和目标设备之间的真正通信被实现，例如，具有更大的发射功率以及因此具有比通信连接建立更大的主动范围。这样，保证了更坚固和更稳定的通信连接，以便在源设备和目标设备之间的距离(有效)增加的情况下通信连接不会立即中止。在这个连接中，通信连接的建立典型地被认为是源设备和目标设备一通过交换标识码来确保明确的相互通信地址就结束。
原则上，通信连接可通过任何一种适当的无线信号载体诸如，举例而言，红外光或超声波来建立。然而，优选地是基于无线电信号。然后真正的通信连接可具体地根据蓝牙协议建立。
本发明还涉及用于维持两个设备间无线通信连接的通信设备，该通信设备包括一个控制单元和一个与之连接的通信模块，而控制单元适合于根据在上文中描述类型的方法来控制通信模块。这意味着，在与另一个设备建立连接期间，所使用的信号的有效范围被保持得如此之小以至于它们仅能将源设备与最少数量的目标设备相连接。更特别地，控制单元可能引起通信模块在增大的范围(发射功率)内发射搜索信号以及与搜索信号最先达到的(目标)设备建立通信连接。该通信设备优选地以还能够执行上述方法的变体的方式被实现。例如，通信模块特别地可适于借助于无线电信号的无线通信以及使用蓝牙协议。更进一步地，控制单元可适于在与(目标)设备的通信连接被建立后增大通信模块的发射范围。
该通信设备的控制单元特别地可通过具有相关存储器的微处理器来实现，该存储器包括有计算机程序，该计算机程序的指令实现在上文中所描述类型的方法。
更进一步地，本发明涉及一种病人监视系统，它具有指配给每个病人的多个监视设备以及(至少)一个包括在上文中描述类型的设备的控制设备。这种病人监视系统的监视设备典型地包括一个或多个连接到病人的传感器，利用这些传感器，例如，ECG、呼吸、血液值等等可被监控。该控制设备典型地可被医务人员随身带着以便于读取、指示和/或存储由监视设备记录的数据或者配置监视设备。在病人监视系统中，根据本发明的方法特别有利，因为在多数情况下希望在控制设备和在空间上最近的监视设备间建立通信连接。通过自动地建立该连接，医务人员免除了复杂选择过程的负担。
在下文中本发明将参考附图以示例方式被阐明。
图1概略地示出了病人监视系统中通信连接的建立；
图2示出了根据本发明的通信设备的结构。
图1概略地示出了一个病人监视系统。该系统包括多个监视设备11、12、13，每一个被指配给一个病人并通过传感器记录病人的生理数据。特别地该监视设备可以是移动的，即它们可以由病人在床外或移动期间随身携带。控制设备20可以是，例如，由医生在其巡视期间随身携带的PDA，能够以无线方式扫描监视设备的数据。为此，通信连接必须在控制设备20(作为源设备)和期望的监视设备12(作为目标设备)之间建立。这种情况的特点便是：被寻址的目标设备12是在空间上最接近于控制设备20的设备，因为扫描是在带有控制设备20的医生站在相关病人的床前时被执行的。
为了建立与(最近的)监视设备12的期望的通信连接而不需要医生复杂的交互，在根据本发明的方法中源设备20发射搜索信号21，其中搜索信号具有起始于最小值并不断增大的发射功率或范围Rd。发射功率的增大速度依赖于所使用的无线电技术以及特别地依赖于设备的答复速度。对于蓝牙来说，发射功率可能例如每2.56S增大10％。对于IEEE802.11b协议来说，该增加会更快。第一个目标设备-期望的监视设备12-一进入搜索信号21的范围，它就利用一个确认接收到搜索信号的信号来答复。该答复优选地被给以一个相对较小的范围，例如，搜索信号的当前范围Rd，以便于目标设备12附近最少数量的设备被干扰。
源设备20接收到第一个被达到的目标设备12的答复信号，并且因此启动与目标设备12的通信连接22的标准建立。特别地蓝牙协议可被用于此目的。在该连接被建立并保证了源设备20和目标设备12之间的明确通信后，源设备20和目标设备12优选地增大它们的实际数据被发射的发射范围Rc。这样，确保了所建立的通信连接保持稳定，在距离和/或发射条件改变时也是如此。
当病人床边的目标设备11、12、13中的遥测装置处于备用/查询扫描模式时，或当其在这两种状态间改变时，它被以短距离标准化。对于接收到的查询消息21的答复仅以小的发射功率被发射，以便仅在最近的邻近区域内的设备能够接收该消息。当病人床边的遥测装置存在于现有的通信连接中并不时地改变到查询扫描状态时，连接中的数据分组优选地还能够以最大发射功率被发送，但是对于查询消息的答复仅能以小功率被发射。
因而一个采用上文中描述的方法的发现规程是可能的，其中发现在空间上最近的目标设备以及通过该规程来建立一个稳定的通信连接。在发现规程期间被限制到必要值的范围Rd具有附加的优点，即能量消耗和对其它设备的干扰被最小化。
图2概略地示出了在无线芯片卡上实现的电子单元的(逻辑)配置，该无线芯片卡可被嵌入到图1的设备11、12、13、20中用于执行在上文中描述的方法。无线芯片卡基本上相应于蓝牙标准。
无线芯片卡可被在逻辑上分成由应用4和上部蓝牙栈5(HCI接口以上的蓝牙层)组成的软件层1以及由基带处理器6和RF模块7组成的硬件/固件层2。软件层1和硬件层2按照蓝牙标准通过HCI接口相耦合。为了实现根据本发明的方法，该HCI接口3应以这种方式被扩展，就是RF模块7的发射功率可通过来自软件层1的指令而受到影响。
参考标记列表
1                软件层
2                硬件层
3                HCI接口
4                应用程序
5                上部蓝牙栈
6                基带处理器
7                RF模块
11，12，13       目标设备
20               源设备
21               搜索信号
22               通信连接
Rd              搜索信号范围
Rc              通信信号范围

Claims (8)

1.一种在源设备(20)和多个目标设备(11，12，13)之一间建立无线通信连接的方法，其中用于建立所述通信连接的信号的有效范围被维持得如此小以至于这些信号仅将所述源设备连接到最少数量的目标设备(12)，所述方法包括：
a)所述源设备(20)发射搜索信号(21)，该搜索信号的范围(Rd)被增加，直到它们达到第一目标设备(12)；
b)所述第一目标设备(12)通过答复信号对所述搜索信号(21)的接收进行响应，该答复信号具有比所述搜索信号的范围(Rd)更小的范围；
c)建立与所达到的第一目标设备(12)的通信连接(22)。
2.如权利要求1中所要求的方法，其特征在于在步骤b)中发射的答复信号的范围被增加，直到第一答复信号达到所述源设备(20)。
3.如权利要求1或2中的方法，其特征在于所述搜索信号和/或答复信号的有效范围通过改变相应接收设备的接收灵敏度而被改变。
4.如权利要求1或2中的方法，其特征在于所述源设备(20)和/或所达到的第一目标设备(12)的通信信号的范围(Rc)在该通信连接(22)已建立后被增加。
5.如权利要求1或2中的方法，其特征在于所述通信连接(22)通过无线电信号被建立，以及依照蓝牙协议操作。
6.一种用于操作无线通信连接的通信设备(11，12，13，20)，该通信设备包括一个控制单元(1)和一个与其相连接的通信模块(2)，该控制单元适合于根据如权利要求1到5中任何一项所要求的方法来控制所述通信模块以建立与其他通信设备的无线通信连接。
7.如权利要求6中所要求的通信设备，其特征在于该控制单元(1)包括一个微处理器和一个相关联的存储器。
8.一种病人监视系统，它包括有连接到每个病人的、用作目标设备的多个监视设备(11，12，13)以及一个包括有权利要求6所要求的用作源设备的通信设备的控制设备(20)，其中所述多个监视设备和控制设备适合于根据如权利要求1到5中任何一项所要求的方法来建立无线通信连接。
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