CN1951134A

CN1951134A - 同时运行至少两条无线连接路径的方法和装置

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Publication number: CN1951134A
Application number: CNA2005800136316A
Authority: CN
Inventors: F·埃克塞勒; A·克鲁克; J·沃伊特
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2007-04-18
Anticipated expiration: 2025-03-02
Also published as: WO2005107300A1; DE102004021342A1; DE102004021342B4; US20070223441A1; CN1951134B

Abstract

同时运行至少两条无线连接路径的方法，其中至少第一连接路径(12)具有第一数字传输方法，至少第二连接路径(14)具有第二数字传输方法，所述连接路径的载频位于至少重叠的频带内，其中此外所述传输方法在细分为多个时间片的帧系列内以限定的帧周期和时间片周期传输数据，所述传输方法的帧周期和时间片周期时间长度不同，第一传输方法是等时的，且所述连接路径(12，14)的信号区域这样重叠，使得在连接路径(12，14)的至少一个接收器(24)上信号根据两个不同的传输方法接收，其中，第二传输方法的时间片事件取决于第一传输方法的时间片事件被动态分配在第二传输方法中可用的时间片上。此外，本发明涉及一种具有时间片分配装置(18)的发射装置(10)和一种具有时间片分析装置(26)的接收装置(22)。

Description

同时运行至少两条无线连接路径的方法和装置

本发明涉及按照权利要求1的前序部分的一种用于同时运行至少两条无线连接路径的方法。此外，本发明涉及一种用于同时运行至少两条无线连接路径的装置。

公知用于运行无线连接路径的方法。对此例如可以举出DECT、WDCT、HomeRF、WLAN、HyperLan2和蓝牙(Bluetooth)。在大量已知的方法中多年来DECT标准(Digital Enhanced CordlessTelecommunications增强数字无绳电信)经受了考验，因为它是一种完全成熟的、高效能的技术，其能够既为语音传输也为数据传输使用。此外，从DECT标准出发导出WDCT标准(Worldwide Digital CordlessTelecommunications)。WDCT标准使用闲置的ISM频带的载频(2.4GHz)。此外，近几年来，蓝牙标准出现，它保证了在不同的设备之间(例如在计算机和数字照相机之间)费用适宜地要实现的连接。蓝牙标准也具有ISM频带内的载频。

如果在过去带有按照WDCT标准的传输装置的设备和按照蓝牙标准的设备的同时存在是例外的话，那么现在其同时运行可以越来越多地遇到。然而因为两种标准都在2.4GHz频带内工作，并且两个系统都使用一种所谓的频率交错方法(频率跳跃)，所以同时运行通常导致极大的消极影响。由于在相同的时间在相同的频率上重叠的数据分组，在语音连接的情况下会出现非常干扰的卡嚓噪声，在数据连接的情况下由于所需要的错误校正传输速度减小，和/或连接路径的有效作用半径减小。

从现有技术已知，在多个无线连接路径的情况下，滤出各频率范围，并由此仅分析配属于一种确定的方法的频率范围。但是因为WDCT标准和蓝牙标准在基本相同覆盖的频率范围内工作，所以该HF滤波不实际。此外还已知，借助TDMA协调(Time Division Multiple Access时分多址)分开两种传输方法。然而为此必须满足下面的条件：数字传输方法借助帧(Rahmen)序列传输数据，所述帧又可以分成子帧(untergeordnete Rahmen)且具有多个时间片(Zeitschlitze)。根据时间片限定时间片事件可出现的时间点，也就是说，根据时间片限定可进行数据分组的传输的时间点。由一个时间片或者由一帧需要的持续时间被称为时间片周期或者帧周期。TDMA方法仅在帧周期和时间片周期总一致时才可以使用。如果时间片周期或帧周期不一致，或者两者都不一致(例如在WDCT和蓝牙的情况下)，已知的TDMA方法不能得到满意的结果。

本发明的任务在于，提供利用至少两种数字传输方法同时运行至少两条无线连接路径的一种方法以及一种装置，所述两种方法的载频至少重叠，所述方法以及装置能够保证减少干扰地或者消除干扰地运行所述连接路径。

该任务从按照权利要求1的前序部分的方法出发通过其特征部分来解决，从按照权利要求13的前序部分的发射装置出发以及从按照权利要求14的前序部分的接收装置出发来解决。

在根据本发明的用于同时运行至少两条无线连接路径的方法中，其中至少第一连接路径具有第一数字传输方法，至少第二连接路径具有第二数字传输方法，所述连接路径的载频位于至少重叠的频带内，其中此外所述传输方法在细分为多个时间片的帧序列内以所限定的帧和时间片周期传输数据，所述传输方法的帧周期和/或时间片周期在时间上长度不同，第一传输方法是等时的，且所述连接路径的信号区域这样重叠，使得在连接路径的至少一个接收器上根据两个不同的传输方法接收信号，根据本发明，第二传输方法的时间片事件取决于第一传输方法的时间片事件被动态分配到第二传输方法中可用的时间片上。在此执行时间片事件的分配，也就是说，数据分组到确定的时间片上的分配这样进行，使得第二传输方法的时间片事件在第一、等时的传输方法不具有任何时间片事件的时间发生。在此动态匹配使得尽管帧周期和/或时间片周期不同，但是能够实现两种方法的无干扰的共存。特别是因此不需要修改第一传输方法。该建议的方法下面将被称为时间片交错方法(时间片跳跃)。特别在不同的帧周期和时间片周期的情况下能够实现两个基本上不同的传输方法的共存，特别是关于它们的时间过程。在此指出，当两个自身在其载频区域内重叠的信号在一条线路上被引导时，所建议的方法基本上也可以用于有线连接的传输路径。此外，本方法也可以在非等时的第一传输方法的情况下使用，其中就必须采取附加的措施，以便确定实际可用于时间片事件的时间片。

优选地，时间片事件的动态分配被定义为确定性的时间片交错序列(Slotwechselsequenz)。为沿传输路径以建议的时间片交错方法进行传输，相应的接收器必须知道，在一帧的哪些时间片上发送器设置了所述时间片事件。这基本上导致，发送器必须用信令通知接收器相应的时间片。如果现在使用确定性的时间片交错序列、亦即根据至少一个参数可确定的序列，而无需在此给该序列的所有单个的单元命名，则向接收器通知该至少一个所述的参数(例如一个开始值)和允许由接收器确定该时间片交错序列就足够了。由此不需要用信号通知每一时间片，并提高传输路径的效率。

有利的是，从在两种传输方法中所使用的身份标识之一中导出时间片交错序列。如果使用可这样确定的时间片交错序列，则在发送器和接收器之间传送该身份标识就足以使得接收器能够独立地确定由发送器使用的时间片交错序列。由此能够把为确定各时间片必须向接收器传送的数据量保持在很少的水平。

在一个优选的实施形式中，借助伪随机序列确定时间片交错序列。该伪随机序列是数字系列，它从开始值出发，由虚假的随机选择的、仍然精确决定的数组成。它提供一种简单的可能性，以构造时间片交错序列并根据其开始值识别全体序列。此外可以减小系统干扰的影响，并改善收听的可靠性。

有利的是，选择时间片事件的动态分配，使得沿第一和/或第二连接路径能够存在多个彼此独立的连接。这一方面意味着，在第二传输路径中保持尽可能所有时间片为一个连接使用，在所述时间片中第二传输路径的时间片事件不与第一传输路径的时间片事件重叠。另一方面这意味着，在沿第一连接路径构建另一个连接时，这样匹配时间片交错序列，使得该新加入的连接可以不受干扰地工作。如果在优化最大可能的连接时证实会出现时间片事件偶然的重叠，则可以考虑在第二传输方法中抑制通常冲突的时间片事件，以便不影响第一连接路径。

当时间片交错序列为每一连接在时间上错开使用时间片交错序列时是有利的。由此允许特别简单地把单个的连接彼此分开。

优选地，第一传输方法是蓝牙传输方法。蓝牙实现了使要适宜制造的设备进入不同产品的期望，特别是对最终用户。现在能够使蓝牙和第二传输方法共存，且因此有利的是，不需要对已有蓝牙设备进行任何改动。

在本发明的一个有利的扩展方案中，第二传输方法是一种基于TDMA的传输方法，特别是WDCT传输方法。WDCT标准，作为一种基于TDMA的标准的著名例子，由于其高效能而得以广泛传播，所以在被运行的WDCT设备上以非常大的数目出现。通过本发明，除WDCT传输方法之外现在可以运行第一传输方法。WDCT连接的、迄今以等距布置的时间片事件现在依赖于时间存在，亦即单独针对每帧位于不同的、分别均不由第一传输方法使用的位置。

优选地，由接收器通过分析在至少两个接收时间片上的时间片事件确定按照第二传输方法发送的伪载波(Dummy-Bearer)。当接收器从发送器接收身份消息时，该接收器起初没有关于发送器使用哪个时间片交错序列并且发送器正位于时间片交错序列的哪个位置的信息。因为由发送器发送的伪载波同样使用时间片交错方法传送，所以接收器现在能够通过分析至少两个接收时间片来确定该伪载波，也就是说，接收时间片被一直分析，直到检测到该伪载波的时间片交错序列。由接收器分析的接收时间片的增加经常导致加速确定伪载波的时间片交错序列。

有利的是，单个时间片分别独立地遍历频率交错序列。由此简化时间片交错序列的检测。

在一个有利的扩展方案中，第二传输方法是每帧具有10个时间片的WDCT传输方法。由此能够特别适宜地实现所建议的方法。对此可以从实施例得知进一步的细节。

当蓝牙传输方法至少部分把数据作为HV3数据分组传送时是有利的。如果沿蓝牙连接路径传输HV3数据分组(这在实际上是经常允许的情况)，那么产生第一和第二传输方法非常可靠的并行运行。

此外，本发明涉及用于同时运行上述连接路径的一种发射装置和一种接收装置，其具有时间片分配装置或者时间片分析装置，用以实施按照上述特征的方法。

现在根据一个实施例详细说明本发明。在此：

图1示出借助WDCT和蓝牙的两个同时的连接的流程，

图2a示出当由基站在时间片0发送伪载波时的移动电话的时间片匹配，

图2b示出当由基站在时间片4发送伪载波时的移动电话的时间片匹配，以及

图3示出具有发射装置和接收装置的连接路径的原理结构。

图1示出沿WDCT连接路径的信号传输的时间过程，在此，该连接路径同时与蓝牙传输路径重叠。该过程在这里表示WDCT方法的3个帧的持续时间。在此，在每一区域A、B或者C中分别在上部示出WDCT信号，在下部示出蓝牙信号。每一区域A、B、C表示一帧，其在10ms的总持续时间上延续并分成宽度为1ms的总共10个时间片。把每一帧分成两个子帧，即在发射运行中的子帧TX和在接收运行中的子帧RX。子帧TX从时间片0延续到时间片4，子帧RX从时间片5延续到时间片9。如果为一个时间片事件使用WDCT方法的一个时间片，则它通过一个矩形表示。在此在该矩形内用罗马数字表示为哪个连接在WDCT连接路径内使用该时间片事件。(在该例中同时使用三个连接I、II和III。)蓝牙连接路径上的信号过程这里不详细说明，因为在此它是已知的标准，所述标准应该被视为不可改变的规定。

首先确定虚拟的开始时间点S，其表示蓝牙帧的开始。该开始时间点S的确定可以通过分析蓝牙信号过程进行。如果可以使用蓝牙发送器的同步信号，那么就可以把该信号直接用于同步WDCT连接与蓝牙连接。当WDCT发送器和蓝牙发送器被集成在一个外壳内或者在一块板上时，这可能特别简单。在开始时间点S后发生的信号过程可以直接从图1得知。因此将仅对区域A作出一些注解。在开始时间点S设置第一蓝牙时间片事件，然后跟随有第二蓝牙时间片事件。在此，第二蓝牙时间片事件的末端大体与时间片1(WDCT)的始端同时发生。严格讲，这里产生最小约9μs的时间间隔。此时直到第三蓝牙时间片事件出现的间歇由WDCT连接使用，以便在时间片1、2和3内向连接I、II和III传输数据分组。时间片3中的WDCT时间片事件的末端然后大体与所述第三蓝牙时间片事件的出现同时发生。在子帧RX中WDCT连接使用时间片5、6和9，以便接收关于所述连接的数据。时间片7和8保持未用，因为这里可能产生与蓝牙时间片事件极大的重叠。动态分配以分别匹配的形式在两个相继的帧(区域B和C)中继续，其中，从第三帧的末端起信号过程又如从开始时间点S那样表示。

图2a和2b示出时间片匹配，其用于刚才说明的情况，以便用筒单的方式确定由发射器(例如基站)使用的时间片交错序列，借助该时间片交错序列也发送伪载波。在接收器(例如移动电话)接收到身份消息后，此时需要从发射的信号序列中确定伪载波。接收器在该时间点仅知道伪载波处于子帧TX的一个时间片内，亦即在时间片0到4的一个中。此时为确定伪载波的时间片交错序列，接收器在该实例中打开5个接收时间片(R0到R4)，并为每一时间片检验伪载波的输入。在图2a的情况下，伪载波由发射器在时间片0内发送。于是接收器定义在其内已接收该伪载波的时间片作为时间片2，由此能够在时间片2的两侧提供两个另外的接收时间片。在图2b的情况下该伪载波由发送器在时间片4中发送。在这里接收器也又定义时间片2，以便在接收该伪载波的时间片的两侧各提供另外两个接收时间片。

现在根据一个例子说明使数据传输能够进行的同步的全过程。在此假定，移动电话应当与基站同步。对此要求下面的步骤：

a)该移动电话接收该基站的身份消息。

b)在移动电话的时间片与基站在时间上同步后，移动电话首先确定R2(时间片2)作为接收时间片。

c)在移动电话中为下两个帧打开所有五个接收时间片，通过所使用的时间片交错序列保证：由基站发射的伪载波最大能够离开时间片R2+/-两个时间片。(注意，由于同时使用特定于时间片的频率交错方法，移动电话不接收基站的其他时间片。)

d)借助从这五个接收时间片获取的信息，为每一帧确定该基站的伪载波的时间片位置。然后由此能够确定该基站使用哪种时间片交错序列。

e)由此现在能够修正移动电话的帧的时间定位，使得移动电话的帧与基站的帧同步运行。

因为此时移动电话知道时间片交错序列，且该帧与基站同步存在，所以可以开始上述沿WDCT连接路径的数据交换。

图3示出用于同时运行至少两个无线连接路径12、14的发射装置10，其中，第一连接路径12按照WDCT传输方法运行，第二连接路径14按照蓝牙传输方法运行。发射装置10具有数据准备装置16、时间片分配装置18和发射器20。在数据准备装置16中，数据按照WDCT标准被准备，并被传送给时间片分配装置18。在时间片分配装置18中，数据分组按照上述方法被分配给确定的时间片。如此布置的数据分组被传送给发送器20，并借助第一连接路径12被传输给接收装置22。接收装置22具有接收器24、时间片分析装置26和数据处理装置28。在由第一连接路径12传输的数据分组被接收器24接收后，它到达时间片分析装置26。在这里分析由时间片交错序列预先给定的时间片，并将其数据分组分配给确定的连接。如此准备的数据然后由时间片分析装置26传送给数据处理装置28，在那里它以公知的方式按照WDCT标准被进一步处理。

这里说明的发送装置10或者接收装置22表示一种费用适宜的解决方案，其不需要由附加的装置(例如RF滤波器)引起的附加费用。此外，使用一种鲁棒的算法，其可以在没有连续地用信令通知时间片交错序列的情况下加以实现。

Claims

1.同时运行至少两条无线连接路径的方法，其中至少第一连接路径具有第一数字传输方法，至少第二连接路径具有第二数字传输方法，所述连接路径的载频位于至少重叠的频带内，其中此外所述传输方法在细分为多个时间片的帧的序列内以限定的帧周期和时间片周期传输数据，所述传输方法的帧周期和/或时间片周期在时间上长度不同，第一传输方法是等时的，且所述连接路径的信号区域这样重叠，使得在连接路径的至少一个接收器上根据两个不同的传输方法接收信号，

其特征在于，

第二传输方法的时间片事件取决于第一传输方法的时间片事件被动态分配到在第二传输方法中可用的时间片上。

2.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述时间片事件的动态分配被定义为确定性的时间片交错序列。

3.根据权利要求2的方法，其特征在于，从在第二传输方法中使用的身份标识导出所述时间片交错序列。

4.根据权利要求2和3之一的方法，其特征在于，所述时间片交错序列借助伪随机序列确定。

5.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述动态分配如此选择，使得沿第一和/或第二连接路径(12，14)能够存在多个彼此独立的连接。

6.根据权利要求5的方法，其特征在于，为每一连接在时间上错开地使用所述时间片交错序列。

7.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，第一传输方法是蓝牙传输方法。

8.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，第二传输方法是基于TDMA的传输方法，特别是WDCT传输方法。

9.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，按照第二传输方法发射的伪载波由接收器通过分析在至少两个接收时间片上的时间片事件确定。

10.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，单个时间片分别独立地遍历频率交错序列。

11.根据权利要求8到10之一的方法，其特征在于，第二传输方法是每帧有10个时间片的WDCT传输方法。

12.根据权利要求7到11之一的方法，其特征在于，蓝牙传输方法至少部分把数据作为HV3数据分组传输。

13.用于同时运行至少两条无线连接路径(12，14)的发射装置(10)，其特征在于，具有执行根据上述权利要求之一的方法的步骤的时间片分配装置(18)。

14.用于同时运行至少两条无线连接路径(12，14)的接收装置(22)，其特征在于，具有执行根据权利要求1到12之一的方法的步骤的时间片分析装置(26)。