CN1965503B - 用于操作彼此邻近的不同收发器的系统和方法 - Google Patents

用于操作彼此邻近的不同收发器的系统和方法 Download PDF

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Abstract

依照本发明的系统和方法提供了仲裁方法、系统和设备，用于使WLAN收发器(30)和蓝牙(BT)收发器(32)能够共享传输介质。各个仲裁信号(BT，WL，RXIND和PRI)使收发器能够表明介质所有权的占用以及适应特定的仲裁情况，例如优先级分组发送/接收。一些仲裁特征可硬件编程用以提供设计灵活性。

Description

用于操作彼此邻近的不同收发器的系统和方法
本发明总体上涉及无线通信系统，并且尤其涉及用于操作彼此邻近的不同收发器(例如蓝牙和无线LAN收发器)的技术。 
近几十年与信息通信相关联的技术迅猛发展。例如，经过近二十年，无线通信技术已经从提供最初被视为新颖项的产品转变为提供用于移动通信的基本装置的产品。或许这些无线技术中最具影响的是移动电话系统和产品.蜂窝式技术的出现对现有的有线通信系统提供了移动扩展，使用传统的线路交接无线电路径向用户提供了处处存在的覆盖范围.然而近年来，无线通信技术已经开始代替几乎每个通信区域中的有线连接.无线局域网(Wireless local area networks WLAN)迅速地变为家庭和办公室中常规硬接线网络的流行候选。同时，蓝牙无线链路对于其它短程应用(例如无线耳机、在PDA和计算机之间移动数据等)来说已经变得很流行。 
由于WLAN和蓝牙技术都提供了短程、无线数据通信，但是对于不同的应用来说，要彼此靠近操作的WLAN和蓝牙设备变得更为普遍。例如如图1(a)所示，在无线接入点(AP)经由WLAN链路与手机通信的相同时间期间，耳机可以经由蓝牙链路与所述手机通信。由于蓝牙和WLAN设备使用部分重叠的带宽，所以这种使用情况可能会在蓝牙和WLAN设备之间造成干扰。例如图1(b)所示，蓝牙设备使用跳频作为它们的访问机制。蓝牙发送器以每秒1600跳在79个1MHz宽的信道之间跳跃。另一方面，依照IEEE802.11b/g操作的WLAN设备使用先听后讲(载波侦听多路访问Carrier Sensing Multiple Access)机制。此机制使用三个特定的、不重叠的22MHz宽信道。因而，对蓝牙设备会试图在WLAN信道内进行发送而言，存在27.8％的机会(22除以79)。取决于WLAN信号的相对强度，蓝牙信号或WLAN信号之一或二者都会被破坏并且接收器不能解码数据。 
除由重叠信道所引起的问题之外，在越来越普遍的情况中出现了另外的问题，其中WLAN和蓝牙收发器被集成到相同的设备(例如移动电话或PDA)中。在此情况中，从该设备中的一个收发器所发送的信号可能会使低噪声接收器放大器(low-noise receiver amplifier LNA)变得饱和，所述低噪声接收器放大器位于另一收发器的接收信号链中信道滤波器的前方。此共同定位干扰降低了另一收发器的接收器的敏感性以致它无法成功地接收其所打算接收的信号。据此，希望提供用于允许WLAN和蓝牙收发器共同定位同时减少或消除与其相关联的共同定位干扰的技术和设备。 
依照本发明的系统和方法通过提供仲裁方法、系统和设备来解决此需要及其它需要，所述仲裁方法、系统和设备使不同的收发器(例如WLAN收发器和蓝牙(BT)收发器)能够共享传输介质。各个仲裁信号使收发器能够表明介质所有权的占用以及适应特定的仲裁情况，例如优先级分组发送/接收。一些仲裁特征可硬件编程用以提供设计灵活性。 
依照本发明一个示例性实施例，一种用于在第一收发器和第二收发器之间仲裁对无线介质的访问的方法包括步骤：当所述第一收发器将被阻止发送时，由所述第二收发器把第一仲裁信号线路置为有效，当所述第二收发器将被阻止发送时由所述第一收发器把第二仲裁信号线路置为有效，当所述第二收发器将发送或接收优先级分组时由所述第二收发器把第三仲裁信号线路置为有效；并且当所述第一收发器计算与输入的第一分组相关联的地址时由所述第一收发器把第四仲裁信号线路置为有效。 
依照本发明的另一示例性实施例，一种收发器系统包括用于发送和接收第一分组的第一收发器，用于发送和接收第二分组的第二收发器以及用于把所述第一收发器与所述第二收发器连接的多个仲裁信号线路，所述多个仲裁信号线路包括：当所述第一收发器将被阻止发送时由所述第二收发器置为有效的第一仲裁信号线路，当所述第二收发器将被阻止发送时由所述第一收发器置为有效的第二仲裁信号线路，当所述第二收发器将发送或接收优先级分组时由所述第二收发器置为有效的第三仲裁信号线路以及当所述第一收发器估算与输入的第一分组相关联的地址时由所述第一收发器置为有效的第四仲裁信号线路。 
附图图示了本发明的示例性实施例，其中： 
图1(a)概念上图示了手机中共同定位的WLAN收发器和蓝牙收发器； 
图1(b)图示了与图1(a)的WLAN收发器和蓝牙收发器相关 联的传输； 
图2描绘了可以实现本发明的WLAN/BT系统； 
图3依照本发明示例性实施例描绘了包括WLAN收发器、BT收发器和多个仲裁信号线路的收发器系统； 
图4是依照本发明示例性实施例描绘了用于针对蓝牙分组传输仲裁对传输介质的访问的方法的流程图； 
图5是依照本发明示例性实施例图示仲裁信号和空中接口格式的时序图；和 
图6是依照本发明示例性实施例描绘用于针对蓝牙分组传输仲裁对传输介质的访问的方法的流程图。 
本发明的以下详细描述参照附图。在不同附图中相同的附图标记标识相同的或相似的元件。以下详细描述也并不限制本发明。相反，本发明的范围由附加权利要求来限定。 
为了给此论述提供一定环境，首先相对于图2来描述示例性的WLAN系统。然而，本领域技术人员应当理解，本发明不局限于任何特定WLAN系统中的实现方式。其中，有线线路网络10(例如，以太网)具有文件服务器12和与其连接的工作站14。本领域技术人员应当理解，典型的有线线路网络为许多固定的工作站14服务，然而为简单起见在图2中只描绘了一个。有线线路网络10还经由路由器18连接到WLAN 16。路由器18把WLAN 16的接入点(AP)与有线线路网络互连，通过所述有线线路网络所述接入点例如可以与文件服务器12通信。在图2的示例性WLAN系统中，示出了三个小区20、22和23(有时也被称为基本服务集(Basic Service Set BSS)或基本服务区域(Basic Service Area BSA))，每个小区具有各自的AP，不过本领域技术人员同样理解在WLAN 16中可以提供更多或更少的小区。在每个小区内，各自的AP经由无线连接服务于多个无线站(W)。注意，无线站W可以是任何设备，例如个人计算机、个人数字助理、照相机、移动电话或任何其它设备，其具有能够经由在ISM带(2.4GHz)中操作的WLAN技术(例如802.11b/g)与系统通信的一个WLAN收发器并且其中还集成有蓝牙收发器。另外，在小区20、22和23内存在多个设备(例如打印机或耳机)，其具有蓝牙收发器并且与无线站W通信。 
如图3所示，每个无线站W具有两个收发器30和32，用于WLAN发送/接收(“WLAN收发器”)和蓝牙发送/接收(“BT收发器”)。依照本发明的此示例性实施例，使用四个仲裁信号RXIND、WL、BT和PRI来依照旨在减少或消除两个收发器30和32所带来的与传输相关联的共同定位干扰的方式来控制从所述两个收发器的传输。此示例性实施例还考虑蓝牙收发器是作为主设备还是从设备操作。依照本发明一个示例性实施例，从BT收发器32作为主设备的角度来看的仲裁模式按照图4的流程图所示操作。其中在步骤40一旦BT收发器32使数据发送，那么在步骤41它检查RXIND信号线路。当WLAN收发器30检测到输入的WLAN分组时，RXIND信号被设置为高。这样就给WLAN收发器30提供了一个时机来确定输入的分组是否为它需要读取并可能确认或者作出响应的分组，即它是否是前往WLAN收发器30的单播帧。同样地，如果输入的WLAN分组并未预计前往WLAN收发器30，那么WLAN收发器30不会把WL信号线路置为有效以便允许BT收发器32使用该介质。因而，如果RXIND被设置为高，那么在步骤42，BT收发器32等待一个蓝牙分组持续时间。 
该流程继续至步骤43，其中BT收发器32检查WL信号线路。当WLAN收发器32需要保留用于发送WLAN数据的权利时，WL信号线路被设置为高。如果WL信号为高，那么BT收发器会经由通过步骤44的循环等待直到WLAN收发器已经把WL设置为低。然后在步骤45，BT收发器32把BT信号设置为高，这向WLAN收发器30表明它正在保留该介质以便发送BT数据。在步骤46，BT收发器再次检查WL信号。可以向本发明的示例性实施例提供此步骤以便防止竞态条件，例如如果WLAN收发器30升高WL信号同时BT收发器32升高BT信号的话。如果WLAN收发器30在BT收发器30在步骤43和46检查WL信号的时间之间已经升高了WL信号，那么BT收发器在步骤47等待所述WLAN收发器把WL信号线路置为无效。一旦步骤46导致“否”结果，那么该流程继续至步骤48，其中BT收发器32继续发送蓝牙数据帧。 
作为主设备操作的BT收发器32会在如图5所图示的帧接收时间周期内把BT信号维持在高电平以便例如接收确认。注意在此例子中，WL信号线路和RXIND信号线路在此周期内一直都为低。然后在步骤 49，BT收发器32使BT信号线路降低以便允许WLAN收发器访问该介质。作为选择，如果BT收发器32作为从设备操作，即等候BT主设备传输并且只对输入的通信业务作出响应的设备，那么所述BT收发器32将在RX时间周期之前把BT信号线路置为有效。如果在从模式下操作的BT收发器32没有检测到任何分组，那么所述BT收发器32立即把BT信号线路置为无效。另一方面，如果BT收发器32没有检测到输入的BT分组，那么它将把BT线路维持在其高状态以便保护对其余分组的接收并且为下一发送时隙保留该介质。 
现在转向WLAN发送和接收，在图6中图示了用于从WLAN角度在WLAN收发器30和BT收发器32之间进行仲裁的示例性方法。其中在步骤60当WLAN收发器32确定它想要发送时，在步骤61它首先检查BT信号线路。如果BT信号线路为高，那么WLAN收发器30将等待(步骤62)直到所述BT信号线路被置为无效。然后在步骤63，WLAN收发器30会升高WL信号以便维护其对传输介质的所有权。依照本发明示例性实施例，步骤63的计时可以变化。如图5所示，在WLAN系统中提供了补偿周期，在此期间WLAN收发器30监视该介质以便看看其它WLAN设备是否正在访问该介质。如果WLAN收发器30确定其它WLAN设备正在访问所述介质，那么它停止并重新启动其补偿计时器以便延迟访问。据此，本发明的示例性实施例规定由WL收发器升高WL信号线路的时间可被编程为处在补偿周期期间的任一点。依照一个纯粹说明性的示例性实施例，WLAN收发器30的介质访问控制层的硬件部分将在补偿周期结束之前把WL信号线路置为有效长达预定数目个微秒之久。作为选择，该系统可以自适应地改变该补偿周期内的时间，在该补偿周期期间，将根据例如通信条件来升高WL信号线路。 
在步骤63升高WL信号线路之后，在步骤64，WLAN收发器发送WLAN分组。如果有更多的分组要发送，那么该流程通过步骤64和65循环直到已经发送了所有WLAN分组。一旦已经完成分组传输，那么在步骤66和67，WLAN收发器等待从AP接收确认分组或者直到确认窗口已经超时。然后在步骤68，WLAN收发器30会降低WL信号，由此释放该介质以供BT收发器32使用。 
对于WLAN收发器30而言，还可能希望把WL信号维持为高的 时间超过发送分组并等候确认的需要所支配的时间周期，以便例如适应分段帧(fragmented frame)、突发帧(burst frame)或其中应当由WLAN收发器立即发送附加帧的其它实例。例如，分段帧和突发帧能够被在预定时间周期内检测到，原因在于它们被单个的SIFS周期相互隔开。据此，可以在步骤66和68之间规定可编程的、扩展的WL为高的信号周期。扩展的WL为高的信号周期可编程来允许制造商、安装者和/或其它用户改变此周期，以便在避免例如错过接收分段帧和突发帧的希望和向BT收发器32提供带宽的需要之间达到一个平衡。本发明示例性实施例的又一特征是提供另一计时器，所述计时器在WLAN收发器在步骤68把WL信号线路置为无效之后启动。可以使用此计时器来在由WL收发器30两次把WL信号线路置为有效之间规定最小时间，以便确保BT收发器32能够具有周期性的时机来发送和/或接收输入的BT分组。这后一时间周期是可变的且可编程的。 
如上所述在接收端上，当WLAN收发器30检测到输入的WL分组前同步码时，它会升高RXIND信号线路直到它已经解码与该输入的分组相关联的地址。如果该输入的分组前往WLAN收发器30，那么WLAN收发器30在分组接收持续期间升高WL信号。另外，如果所接收的帧要求确认或者接收了分段帧或突发帧，那么WLAN收发器30继续把WL信号线路置为有效直到已经完成帧交换序列。另一方面，如果所接收的WLAN帧是广播帧或者如果所述帧包含错误，那么当对其部分没有任何进一步动作要求访问该传输介质时WLAN收发器30可以立即把WL信号线路置为无效。 
返回到图3，这里将论述的最后仲裁信号是蓝牙优先级信号PRI。此信号使BT收发器32能够向WLAN收发器30发信号表示它具有高优先级分组(例如用于传送语音数据的HV3分组)要发送或接收。如果高优先级分组将被BT收发器32发送，那么BT收发器32在发送之前升高PRI信号线路。当PRI信号线路被置为有效时，WLAN收发器30停止任何行进中的传输并且把WL信号线路返回为低。如果WLAN收发器30正等待着接收确认分组或另外正等待着接收分组，那么它可以保持在接收模式中但并不保护所保留的介质。RXIND信号线路不受把PRI信号置为有效的影响并且只要WLAN收发器30检测到分组的存在就保持为高。如果当BT收发器32想要发送优先级分组时已经是 该介质的所有者，那么所述BT收发器就维持BT信号线路为高直到下一TX时隙结束，否则它也升高BT信号。 
如果高优先级分组将由BT收发器32接收，那么它在下一RX时隙开始时就升高PRI信号(参见图5)。然后在下一TX时隙开始时，BT收发器32还升高BT信号线路。如果当BT收发器32想要接收高优先级分组时已经具有该介质的所有权，那么当它升高PRI线路时就释放BT信号线路。上述示例性的仲裁过程使该系统能够区分所接收的BT高优先级分组(PRI高，BT低)和所发送的BT高优先级分组(PRI和BT均被设置为高)。 
上述示例性实施例在各个方面均旨在说明本发明，而并非限制本发明。因而本发明能够在可以由本领域技术人员根据这里所包含的描述而导出的详细实现方式中做出许多变化。所有这种变化和修改被认为在如下权利要求所限定的本发明的范围和精神之内。在本申请说明书中所使用的元件、动作或指令不应当被理解为对本发明来说是关键的或必要的，除非显式地进行了这种描述。这里所用的“一个”旨在包括一个或多个项。 

Claims (25)

1.一种用于在WLAN收发器(30)和蓝牙收发器(32)之间仲裁对无线介质的访问的方法，包括步骤：
(a)当所述WLAN收发器(30)将被阻止发送时，首先确定第二仲裁线路(WL)未被置为有效，然后由所述蓝牙收发器(32)把第一仲裁信号线路(BT)置为有效，以使WLAN收发器(30)不发射信号并使蓝牙收发器执行发射；
(b)当所述蓝牙收发器(32)将被阻止发送时，等待直到第一仲裁信号线路(BT)置为无效，由所述WLAN收发器(30)把第二仲裁信号线路(WL)置为有效，以使蓝牙收发器不发射信号并使WLAN收发器执行发射；
(c)当所述蓝牙收发器(32)将发送或接收高优先级分组时，由所述蓝牙收发器(32)把第三仲裁信号线路(PRI)置为有效，以使蓝牙收发器发送或接收高优先级分组；并且
(d)当所述WLAN收发器(30)计算与输入的第一分组相关联的地址时，由所述WLAN收发器(30)把第四仲裁信号线路(RXIND)置为有效，以使WLAN收发器(30)预计引入的第一分组相关联的地址。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述蓝牙收发器(32)和WLAN收发器(30)被共同定位在相同的设备中。
3.如权利要求1所述的方法，其中步骤(b)还包括步骤：如果所述输入的第一分组前往所述WLAN收发器(30)，那么由所述WLAN收发器(30)把所述第二仲裁信号线路(WL)置为有效。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述步骤(b)还包括步骤：
维持所述第二仲裁信号线路(WL)处于被置为有效状态长达第一周期之久，直到所述WLAN收发器(30)已经发送了多个第一分组并且接收了相应的确认分组。
5.如权利要求4所述的方法，还包括步骤：把所述第一周期延长第二周期，在第二周期期间，所述第二仲裁信号(WL)保持在所述被置为有效状态中以便允许所述WLAN收发器(30)检测分段帧或帧突发。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述第二周期在与所述WLAN收发器(30)相关联的硬件中编程。
7.如权利要求1所述的方法，其中所述步骤(b)还包括步骤：
在与发送分组相关联的补偿周期期间的一个预定时间由所述WLAN收发器(30)把所述第二仲裁信号线路(WL)置为有效。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述预定时间在与所述WLAN收发器(30)相关联的硬件中硬件编程。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述预定时间自适应地改变。
10.如权利要求1所述的方法，还包括步骤：防止在预定时间内连续地把所述第二仲裁信号线路(WL)置为有效。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述预定时间在与所述WLAN收发器(30)相关联的硬件中硬件编程。
12.如权利要求11所述的方法，还包括步骤：在把所述第一仲裁信号线路(BT)置为有效之后进行检查以确保所述第二仲裁信号线路(WL)尚未被置为有效；并且由所述蓝牙收发器(32)发送分组。
13.一种收发器系统，包括：
用于发送和接收第一分组的WLAN收发器(30)；
用于发送和接收第二分组的蓝牙收发器(32)；和
用于把所述WLAN收发器(30)与所述蓝牙收发器(32)连接的多个仲裁信号线路，所述多个仲裁信号线路包括：当所述WLAN收发器(30)将被阻止发送时，确定第二仲裁信号线路(WL)未被置为有效，由所述蓝牙收发器(32)置为有效的第一仲裁信号线路(BT)，以使WLAN收发器(30)不发射信号并使所述蓝牙收发器执行发射；当所述蓝牙收发器(32)将被阻止发送时，等待直到所述第一仲裁信号线路(BT)被置为无效，由所述WLAN收发器(30)置为有效的第二仲裁信号线路(WL)，以使所述蓝牙收发器不发射信号并使所述WLAN收发器执行发射；当所述蓝牙收发器(32)将发送或接收优先级分组时由所述蓝牙收发器(32)置为有效的第三仲裁信号线路(PRI)，以使蓝牙收发器(32)发送或接收高优先级分组；和当所述WLAN收发器(30)计算与输入的第一分组相关联的地址时由所述WLAN收发器(30)置为有效的第四仲裁信号线路(RXIND)，以使WLAN收发器(30)预计引入的第一分组相关联的地址。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述蓝牙收发器(32)和WLAN收发器(30)被共同定位在相同的设备中。
15.如权利要求13所述的系统，其中所述第一分组是WLAN分组，并且所述第二分组是蓝牙分组。
16.如权利要求13所述的系统，其中如果所述输入的第一分组前往所述WLAN收发器(30)，那么所述WLAN收发器(30)把所述第二仲裁信号线路(WL)置为有效。
17.如权利要求13所述的系统，其中所述WLAN收发器(30)把所述第二仲裁信号线路(WL)维持在被置为有效状态中长达第一周期之久，直到所述WLAN收发器(30)已经发送了多个第一分组并且接收了相应的确认分组。
18.如权利要求13所述的系统，其中所述WLAN收发器(30)把所述第一周期延长第二周期，在第二周期期间，所述第二仲裁信号线路(WL)保持在所述被置为有效状态中以便允许所述WLAN收发器(30)检测分段帧或突发帧。
19.如权利要求18所述的系统，其中所述第二周期在与所述WLAN收发器(30)相关联的硬件中编程。
20.如权利要求13所述的系统，其中在与发送第一分组相关联的补偿周期期间的一个预定时间，所述WLAN收发器(30)把所述第二仲裁信号线路(WL)置为有效。
21.如权利要求20所述的系统，其中所述预定时间在与所述WLAN收发器(30)相关联的硬件中硬件编程。
22.如权利要求20所述的系统，其中所述预定时间自适应地改变。
23.如权利要求13所述的系统，其中所述系统防止在预定时间内连续地把所述第二仲裁信号线路(WL)置为有效。
24.如权利要求23所述的系统，其中所述预定时间在与所述WLAN收发器(30)相关联的硬件中硬件编程。
25.如权利要求13所述的系统，其中所述蓝牙收发器在把所述第一仲裁信号线路(BT)置为有效之后进行检查以确保所述第二仲裁信号线路(WL)尚未被置为有效，然后发送第二分组。
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