-
Diese
Erfindung betrifft Störungsreduzierung,
und insbesondere Störungsreduzierung
bei Kommunikation über
Radiofrequenzen mit schwacher Dämpfung
(LPRF-Kommunikation).
-
Die
Verfügbarkeit
verschiedener Arten von elektronischen Geräten erzeugt das Erfordernis,
daß diese Geräte auf eine
Weise miteinander kommunizieren, die rentabel und leicht implementierbar
ist. Eine derartige Kommunikation kann zwischen den Kommunikationsgeräten (z.
B. Telefonen, Computern, Druckern, Faxgeräten und PDAs) zweier oder mehrerer
Benutzer entweder über
eine verdrahtete Verbindung unter Verwendung elektrischer Leiter
oder über
eine drahtlose Verbindung unter Verwendung von Infrarotsignalen
oder LPRF-Signalen stattfinden. Für zahlreiche Anwendungen sind
LPRF-Signale bevorzugt, da sie keine Sichtverbindung zwischen zwei
Geräten,
die miteinander verbunden sind, erfordern. LPRF-Kommunikationsgeräte weisen ein LPRF-Modul auf,
das LPRF-Funktionalität vorsieht.
Sie übertragen
sehr schwache Funksignale im Vergleich zu Funksignalen, die durch
Mobiltelefone wie GSM-Telefone gesendet werden. Daher sind LPRF-Kommunikationsgeräte stromsparend
und weisen einen Nahbereich und eine hohe Funkleistung auf.
-
In
letzter Zeit wurden LPRF-Systeme zum Bereitstellen von Kommunikationen
unter mehreren Transceivern über
eine Nahbereichsverbindung mit einem Sendebereich von mehreren Metern
vorgeschlagen. „Bluetooth" ist ein solches
System. Dieses System ist zum Betrieb in einem offenen (nicht reservierten)
Funkfrequenzspektrumband um 2,4 Gigahertz unter Verwendung des Frequency
Hopping Spread Spectrum-Systems
(FHSS-Systems) mit 79 Kanälen,
die jeweils 1 MHz Bandbreite aufweisen, ausgelegt. Bluetooth ist
auf Kommunikationsgeräte
ausgerichtet, die sich innerhalb eines betriebsbereiten Bereichs
des LPRF-Systems zur Kommunikation miteinander befinden.
-
Bei
LPRF-Systemen und insbesondere Bluetooth-Systemen übernimmt
jedes der zwei Enden einer LPRF-Verbindung (LPRF-Module) entweder
einen oder zwei verschiedene Zustände: Master und Slave. Ein Ende
ist stets ein Master und das andere ein Slave. Diese Zustände sind
austauschbar, so daß das
Ende, das vorher ein Slave war, auf seine Anforderung hin ein Master
wird, während
der vorherige Master ein Slave wird.
-
Zum
erfolgreichen Kommunizieren über
eine LPRF-Verbindung müssen
die zwei Enden der LPRF-Verbindung, oder die zwei LPRF-Module, ihre Übertragungen
angemessen timen, so daß sie
jeweils nur dann übertragen,
wenn das andere hört.
Dieses Timing ist durch den Master gesteuert, der die Verbindung
synchronisiert. Die Verbindungssynchronisation bezieht sich auf
die Tatsache, daß ein
Frequency-Hopping-Schema
durch die Adresse des Masters und das Timing durch den Zeitgeber
des Masters definiert ist. Ein Datennetz von einem Master und einem
oder mehreren Slaves wird Piconet genannt. Daten werden in dem Piconet unter
Verwendung von Time Division Duplexing (TDD) ausgetauscht, bei dem
vorbestimmte Master-Slave- und Slave-Master-Schlitze bestehen. Jeder
der Schlitze weist eine Dauer von 625 μs auf. Im einfachsten Fall ist ein
Einfachschlitzkommunikationsmodus verwendet, wobei jedes Datenpaket
1 Zeitschlitz belegt. Zusätzlich werden
zwei verschiedene Mehrfachschlitzpaketübertragungsmodi unterstützt, wobei
ein Paket entweder 3 oder 5 Zeitschlitze belegt. Bei Einfachschlitzpaketen
wird die Frequenz nach jedem Schlitz (nach jedem Paket) geändert, und
bei Mehrfachschlitzpaketen nach jedem Mehrfachschlitzpaket. Bei
Bluetooth sind zwei Hauptdatenübertragungsverbindungsarten
genutzt: Synchronous Connection Oriented-Verbindungen (SCO-Verbindungen) und
Asynchronous Connection-Less-Verbindungen
(ACL-Verbindungen). Diese weisen verschiedene Unterarten auf, und
bei einigen (jedoch nicht bei allen) davon ist eine nach jedem Burst
eine Quittung vorgesehen, unmittelbar auf die Übertragung von Daten folgend,
für die
die Quittung ausgegeben wird.
-
Bluetooth
sieht keine zentralisierte Kooperation von Frequenzen oder Timing
der Übertragungen
zwischen Piconetzen vor. Daher kommen beim Vorhandensein von mehrfachen
Piconetzen einige Kollisionen vor. Diese Kollisionen sind Teil des
normalen Bluetooth-Betriebs, sind aber tolerierbar, da es bis zu
79 Frequenzkanäle
gibt und jedes der Piconetze sein eigenes Frequency-Hopping-Schema aufweist.
Die Kollisionen sind somit selten genug. Bei ACL-Verbindungen können außerdem erneute Übertragungen
genutzt sein, wenn Kollisionen vorgekommen sind, so daß eine Kollision
keine ernsthaften Probleme bewirkt.
-
Es
gibt außerdem
drahtlose Relaisnetzwerke, die tatsächlich einen Betriebsbereich
eines lokalen RF-Systems
durch Nutzung spezifischer LPRF-Kommunikationsgeräte erweitern,
welche Relaisgeräte
genannt werden, zum Verbinden und Bereitstellen von Information
zwischen zwei oder mehr Benutzerkommunikationsgeräten. WO
98/17032 offenbart ein System, bei dem zahlreiche Relaisgeräte zum Ausbilden
eines LPRF-Netzwerks drahtlos miteinander verbunden sind. Jedes
Relaisgerät
weist zumindest ein, typischerweise zwei LPRF-Module auf, um sich
mit zumindest einem bzw. zwei benachbarten Geräten zu verbinden.
-
Bei
Bluetooth kann jedes LPRF-Modul (Master) bis zu sieben aktive Slaves
bedienen. Einem LPRF-Kommunikationsgerät, insbesondere
einem Relaisgerät,
ist es außerdem
möglich,
mehr als zwei LPRF-Module aufzuweisen. Daher können verschiedene Verbindungsarten
gleichzeitig durch dasselbe LPRF-Kommunikationsgerät in Gebrauch
sein. Dies steigert die Leistung des LPRF-Systems, indem ermöglicht ist, daß eine große Anzahl
von LPRF-Kommunikationsgeräten
das LPRF-System gleichzeitig nutzt. Wie im Vorstehenden angegeben,
ist die Verbindungssynchronisation durch den Master festgelegt.
Anders gesagt wird die Übertragungszeit
für die
Slave-Module durch
ein LPRF-Modul entschieden, das Bestandteil des Relaisgeräts ist.
Infolgedessen kann eine Anzahl von LPRF-Modulen eines einzelnen
LPRF-Geräts
zu verschiedenen Zeiten übertragen
und empfangen. Dies stört
die empfangenden LPRF-Module des einzelnen LPRF-Kommunikationsgeräts. Das LPRF-Kommunikationsgerät kann weiterhin
arbeiten, wenn auch mit einer reduzierten Leistung, da die meisten
der Übertragungen,
die die empfangenden LPRF-Module stören, auf Frequenzkanälen vor
sich gehen, die von denen abweichen, die durch die empfangenden
Modulen abgehört
werden.
-
Es
ist bemerkenswert, daß es
bei Bluetooth, im Unterschied zu beispielsweise GSM, keine verschiedenen
Uplink- und Downlinkbereiche gibt, die durch ein Trennungsband getrennt
sind. Stattdessen kann jedes der Frequenzbänder in jede Richtung genutzt
sein. Dies erhöht
den Funkressourcenverbrauch, macht es jedoch auch unmöglich, den Übertragungszweig
eines LPRF-Moduls von einem Empfangszweig desselben LPRF-Moduls
zu trennen und erklärt,
warum ein LPRF-Module entweder übertragen
oder empfangen kann, jedoch nicht beides gleichzeitig. Außerdem können Intermodulationsproduktsignale
auftreten und den Empfängerzweig
stören.
Eine Übertragung
eines LPRF-Moduls könnte
daher einen Empfang durch ein anderes LPRF-Modul selbst dann blockieren,
wenn die Frequenzen der Übertragung
und des Empfangs voneinander abweichen würden. Die LPRF-Module müssen so
hergestellt sein, daß sie
eine ziemliche starke Verbindung zu ihren Empfangszweigen von Senderzweigen
benachbarter LPRF-Module
aushalten.
-
Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung ist ein Kommunikationsgerät bereitgestellt,
umfassend:
ein erstes LPRF-Modul zum Übertragen von ersten Daten
in Bursts über
eine erste LPRF-Verbindung; und
ein zweites LPRF-Modul zum Übertragen
von zweiten Daten in Bursts über
eine zweite LPRF-Verbindung;
dadurch gekennzeichnet, daß
das
Kommunikationsgerät
ferner eine Verarbeitungseinheit zum Wählen einer von den ersten und
zweiten Daten und nicht gewählt
Belassen der anderen Daten umfaßt;
und
die Verarbeitungseinheit zum
Bestimmen eines Zeitfensters,
das dem Übertragungszeitraum
eines Bursts der gewählten
Daten entspricht; und
Beschränken der Übertragung von einem Burst
der nicht gewählten
Daten zum Timen der Übertragung
von zwei Bursts innerhalb desselben Zeitfensters auf das Zeitfenster
konfiguriert ist.
-
Das
Kommunikationsgerät
ermöglicht
durch Erzwingen, daß zwei
verschiedene Übertragungen
von dem Kommunikationsgerät
im selben Zeitfenster stattfinden, eine effiziente Störungsreduzierung.
Dies führt
zu möglichen
Quittungen von Bursts erster und zweiter Daten, die in einer gesteuerten
Zeit empfangen werden, so daß der
Empfang der Quittungen durch die Übertragungen des Kommunikationsgeräts selbst
weniger gestört
ist.
-
Vorzugsweise
ist die Verarbeitungseinheit ferner zum Timen der Übertragung
von nicht gewählten
Daten konfiguriert ist, so daß die Übertragung
von einem Burst der ersten und zweiten Daten im wesentlichen gleichzeitig
endet.
-
Das
im wesentlichen gleichzeitige Enden der Übertragungen führt zu der
Fähigkeit
des im wesentlichen gleichzeitigen Empfangens von zwei Übertragungen,
zumindest größtenteils
und vorzugsweise gänzlich zu
einer Zeit, die von der Übertragung
von entweder der ersten oder zweiten Daten von dem Kommunikationsgerät abweicht.
Dies ermöglicht
ferner das Empfangen von Daten über
eine dritte LPRF-Verbindung,
während weder
die erste noch die zweite LPRF-Verbindung
zum Übertragen
der ersten oder zweiten Daten genutzt ist.
-
Vorzugsweise
ist die Verarbeitungseinheit ferner zum Zuordnen einer ersten Dienstqualitätsgruppe (QoS-Gruppe)
für die
ersten Daten;
Zuweisen einer zweiten Dienstqualitätsgruppe
für die
zweiten Daten; und
Wählen
der einen von den ersten und zweiten Daten auf Grundlage der Dienstqualitätsgruppe
der ersten und zweiten Daten konfiguriert.
-
Vorzugsweise
ist jede Dienstqualitätsgruppe
mit einer vorbestimmten Priorität
abgebildet, so daß verschiedene
Dienstqualitätsgruppen
verschiedene Prioritäten
aufweisen, und das Wählen
der einen von den ersten und zweiten Daten durch Wählen der
einen ausgeführt
ist, die eine höhere
Priorität
aufweisen.
-
Das
Auswählen
des Zeitfensters auf Grundlage der Dienstqualitätsgruppe ermöglicht es
dem Kommunikationsgerät,
die wichtigsten Dienste bereitzustellen, da die Übertragung von Daten mit einer
niedrigeren Priorität
innerhalb der Übertragungszeit
der Daten mit der höheren
Priorität
begrenzt ist.
-
Vorzugsweise
ist die Verarbeitungseinheit zum wiederholten Bestimmen der gewählten Daten
und des Zeitfensters gemäß den einen
von den ersten und zweiten Daten, die eine höhere Priorität aufweisen,
konfiguriert, so daß Änderungen
bei den Prioritäten
der ersten und zweiten Daten berücksichtigt
werden können.
-
Vorzugsweise
umfaßt
die Verarbeitungseinheit ferner zumindest ein zusätzliches
LPRF-Modul zum Übertragen
von zumindest einen von zusätzlichen
Daten in Bursts über
zumindest eine zusätzliche
LPRF-Verbindung.
-
Vorzugsweise
ist die Verarbeitungseinheit ferner zum Zuweisen von zumindest einer
zusätzlichen Dienstqualitätsgruppe
für die
zumindest einen zusätzlichen
Daten; und
Wählen
der einen von den ersten, zweiten und zumindest einen zusätzlichen
Daten, die die höchste
Priorität aufweist,
konfiguriert.
-
Vorzugsweise
ist das Kommunikationsgerät
aus einer Gruppe gewählt,
die ein mobiles Kommunikationsgerät und ein LPRF-Relaisgerät umfaßt.
-
Vorzugsweise
ist die Verarbeitungseinheit ferner zum Ermöglichen, daß nur jeweils ein LRPF-Modul auf
einem Kanal überträgt, konfiguriert.
Vorzugsweise ist das LPRF-Modul,
dem das Übertragen
ermöglicht
ist, auf Grundlage der Priorität
gewählt.
Alternativ dazu ist das LPRF-Modul,
dem das Übertragen
ermöglicht
ist, zufällig
oder abwechselnd ausgewählt.
-
Vorzugsweise
ist das Zeitfenster, das dem Übertragungszeitraum
eines Bursts der gewählten
Daten entspricht, der Zeitraum (Zeitpunkt und Dauer) der Übertragung
eines Bursts der gewählten
Daten.
-
Vorzugsweise
umfaßt
das Kommunikationsgerät
ferner zumindest einen Zeitgeber zum Timen des ersten und zweiten
LPRF-Moduls zum Frequency Hopping auf verschiedenen Funkkanälen gemäß vorbestimmten
Schemata.
-
Wenn
zwei LPRF-Module auf demselben Kanal und zur selben Zeit übertragen,
ist vorzugsweise eines davon zum Abbrechen der Übertragung eingestellt.
-
Vorzugsweise
sind die erste und zweite LPRF-Verbindung Bluetooth-Verbindungen.
-
Vorzugsweise
umfassen das erste und zweite LPRF-Modul Funk-Transceiver.
-
Vorzugsweise
ist die Verarbeitungseinheit ferner zum Bestimmen eines zwischenliegenden
Zeitraums zwischen zwei aufeinanderfolgenden der Zeitfenster; und
Beschränken des
ersten und zweiten LPRF-Moduls, über
Funk übertragene
Daten von zumindest einem externen Client innerhalb des zwischenliegenden
Zeitraums zu empfangen.
-
Vorzugsweise
ist das erste LPRF-Modul so konfiguriert, daß es imstande ist, unter Nutzung
von TDMA mit zumindest zwei verschiedenen externen Clients zu kommunizieren.
-
Vorzugsweise
ist das zweite LPRF-Modul so konfiguriert, daß es imstande ist, unter Nutzung
von TDMA mit zumindest zwei verschiedenen externen Clients zu kommunizieren.
-
Vorzugsweise
ist das zumindest eine zusätzliche
LPRF-Modul so konfiguriert,
daß es
imstande ist, unter Nutzung von TDMA mit zumindest zwei verschiedenen
externen Clients zu kommunizieren.
-
Vorzugsweise
entspricht der eine Burst der gewählten Daten einem Datenpaket.
-
Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Kommunikationsverfahren bereitgestellt,
umfassend folgende Schritte:
Übertragen von ersten Daten
in Bursts von einem Kommunikationsgerät über eine erste LPRF-Verbindung; und
Übertragen
von zweiten Daten in Bursts von dem Kommunikationsgerät über eine
zweite LPRF-Verbindung;
dadurch gekennzeichnet, daß
das
Verfahren ferner folgende Schritte umfaßt:
Wählen von einen von den ersten
und zweiten Daten und nicht gewählt
Belassen der anderen Daten;
Bestimmen eines Zeitfensters, das
dem Übertragungszeitraum
eines Bursts der gewählten
Daten entspricht; und
Beschränken der Übertragung von einem Burst
der nicht gewählten
Daten auf das Zeitfenster.
-
Das
Verfahren ermöglicht
durch Erzwingen, daß zwei
verschiedene Übertragungen
von dem Kommunikationsgerät
im selben Zeitfenster stattfinden, eine effiziente Störungsreduzierung.
Dies führt
zu möglichen Quittungen
von Bursts erster und zweiter Daten, die in einer gesteuerten Zeit
empfangen werden, so daß ihr Empfang
durch die Übertragungen
des Kommunikationsgeräts
selbst weniger gestört
ist.
-
Vorzugsweise
umfaßt
das Verfahren ferner den Schritt des Timens der Übertragung von nicht gewählten Daten,
so daß die Übertragung
von einem Burst der ersten und zweiten Daten im wesentlichen gleichzeitig endet.
-
Vorzugsweise
umfaßt
das Verfahren ferner die Schritte des Ausführens der Übertragung von ersten Daten
durch ein erstes LPRF-Modul;
Ausführens der Übertragung von zweiten Daten
durch ein zweites LPRF-Modul;
Zuweisens einer ersten Dienstqualitätsgruppe
(QoS-Gruppe) für
die ersten Daten;
Zuweisens einer zweiten Dienstqualitätsgruppe
für die
zweiten Daten; und
Wählens
der einen von den ersten und zweiten Daten, die eine höhere Priorität aufweisen.
-
Vorzugsweise
weist jedes der LPRF-Module zumindest eine zugewiesene Dienstqualitätsgruppe
auf, und die ersten und zweiten Daten sind den LPRF-Modulen mit
Dienstqualitätsgruppen
zugewiesen, zu denen die Daten gehören.
-
Vorzugsweise
ist jede Dienstqualitätsgruppe
mit einer vorbestimmten Priorität
abgebildet, so daß verschiedene
Dienstqualitätsgruppen
verschiedene Prioritäten
aufweisen, und das Wählen
der einen von den ersten und zweiten Daten durch Wählen der
einen ausgeführt
ist, die eine höhere
Priorität
aufweisen.
-
Das
Auswählen
des Zeitfensters auf Grundlage der Dienstqualitätsgruppe der ersten und zweiten
Daten ermöglicht
es dem Kommunikationsgerät,
die höchstmögliche Priorität bereitzustellen,
da die Übertragung von
Daten mit einer niedrigeren Priorität innerhalb der Übertragungszeit
der Daten mit der höheren
Priorität begrenzt
ist.
-
Vorzugsweise
findet das Bestimmen des Zeitfensters gemäß den einen von den ersten
und zweiten Daten, die eine höhere
Priorität
aufweisen, wiederholt statt, so daß Änderungen bei den Prioritäten der
ersten und zweiten Daten berücksichtigt
werden können.
-
Vorzugsweise
umfaßt
das Verfahren ferner das Übertragen
von zumindest einen von zusätzlichen
Daten in Bursts von einem Kommunikationsgerät über zumindest eine zusätzliche
LPRF-Verbindung.
-
Vorzugsweise
umfaßt
das Verfahren ferner die Schritte des:
Ausführens des Übertragens der zumindest einen
der zusätzlichen
Daten durch zumindest ein zusätzliches LPRF-Modul;
Zuweisens
von zumindest einer zusätzlichen
Dienstqualitätsgruppe
für die
zumindest einen zusätzlichen
Daten; und
Bestimmens des Zeitfensters gemäß der einen von den ersten,
zweiten und zumindest einen zusätzlichen
Daten auf Grundlage der Dienstqualitätsgruppe der ersten, zweiten
und zumindest einen zusätzlichen
Daten.
-
Vorzugsweise
ist das Kommunikationsgerät
aus einer Gruppe ausgewählt,
die ein mobiles Kommunikationsgerät und ein LPRF-Relaisgerät umfaßt.
-
Vorzugsweise
sind die erste und die zweite LPRF-Verbindungen Bluetooth-Verbindungen.
-
Vorzugsweise
umfaßt
das Verfahren ferner die Schritte des:
Übertragens von Daten durch
zumindest einen externen Client an das Kommunikationsgerät;
Bestimmens
eines zwischenliegenden Zeitraums zwischen zwei aufeinanderfolgenden
der Zeitfenster; und
Beschränken
der Übertragung
von Daten durch den zumindest einen externen Client auf den zwischenliegenden
Zeitraum.
-
Gemäß einem
dritten Aspekt der Erfindung ist ein Kommunikationssystem mit einem
ersten, zweiten und dritten Kommunikationsgerät bereitgestellt, wobei das
zweite und dritte Kommunikationsgerät jeweils ein LPRF-Modul zum Kommunizieren
mit dem ersten Kommunikationsgerät
umfaßt
und das erste Kommunikationsgerät
ein
erstes LPRF-Modul zum Übertragen
von ersten Daten in Bursts über
eine erste LPRF-Verbindung an das zweite Kommunikationsgerät; und
ein
zweites LPRF-Modul zum Übertragen
von zweiten Daten in Bursts über
eine zweite LPRF-Verbindung an das dritte Kommunikationsgerät umfaßt;
dadurch
gekennzeichnet, daß
das
Kommunikationsgerät
ferner eine Verarbeitungseinheit zum Wählen einer von den ersten und
zweiten Daten und nicht gewählt
Belassen der anderen Daten umfaßt;
und
die Verarbeitungseinheit zum Bestimmen eines Zeitfensters,
das dem Übertragungszeitraum
eines Bursts der gewählten
Daten entspricht; und
Beschränken der Übertragung von einem Burst
der nicht gewählten
Daten auf das Zeitfenster konfiguriert ist.
-
Das
erste und zweite LPRF-Modul überträgt innerhalb
eines gleichen Zeitfensters, was die Übertragung durch eines des
ersten und zweiten LPRF-Moduls völlig
verhindern kann, während
das verbleibende des ersten und zweiten LPRF-Moduls versucht, Daten
zu empfangen. Infolgedessen kann das erste Kommunikationsgerät unter
Nutzung eines billigeren und einfacheren ersten und zweiten LPRF-Moduls
gebaut sein.
-
Vorzugsweise
ist das erste Kommunikationsgerät
ein LPRF-Relaisgerät.
-
Vorzugsweise
ist zumindest eines des ersten und zweiten Kommunikationsgeräts ein mobiles
Kommunikationsgerät.
-
Gemäß einem
vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Computerprogramm
zum Steuern eines Kommunikationsgeräts bereitgestellt, umfassend:
Computerprogrammcode
zum Bewirken, daß das
Kommunikationsgerät
erste Daten in Bursts von einem Kommunikationsgerät über eine
erste LPRF-Verbindung überträgt; und
Computerprogrammcode
zum Bewirken, daß das
Kommunikationsgerät
zweite Daten in Bursts von einem Kommunikationsgerät über eine
erste LPRF-Verbindung überträgt;
dadurch
gekennzeichnet, daß
das
Computerprogramm ferner Computerprogrammcode zum Bewirken, daß das Kommunikationsgerät eine von
den ersten und zweite Daten auswählt
und die anderen Daten nicht gewählt
beläßt;
Computerprogrammcode
zum Bewirken, daß das
Kommunikationsgerät
ein Zeitfenster bestimmt, das dem Übertragungszeitraum eines Bursts
der gewählten
Daten entspricht; und
Computerprogrammcode zum Bewirken, daß das Kommunikationsgerät die Übertragung
von einem Burst der nicht gewählten
Daten auf das Zeitfenster beschränkt,
umfaßt.
-
Die
Ausführungsformen
von einem Aspekt gelten auch für
verschiedene andere Aspekte der Erfindung. Der Kürze halber wurden alle Ausführungsformen
nicht in Verbindung mit jedem Aspekt der Erfindung wiederholt. Der
Fachmann wird die Vorteile der verschiedenen Aspekte und Ausführungsformen
auf Grundlage der Vorteile des ersten Aspekts und seiner Ausführungsformen
verstehen.
-
Die
Erfindung wird nun nur als Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen beschrieben.
-
Es
zeigen:
-
1 ein Blockdiagramm eines
Bluetooth-Relaisgeräts
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung;
-
2 ein schematisches Diagramm
des Betriebs des Bluetooth-Relaisgeräts von 1;
-
3 eine Zeittafel von Übertragungen
von dem Bluetooth-Relaisgerät
von 1;
-
4 ein schematisches Diagramm
eines Dienstqualitätsplans
des Bluetooth-Relaisgeräts
von 1;
-
5 ein schematisches Diagramm
eines Dienstqualitätsplans
des Bluetooth-Relaisgeräts
gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der Erfindung;
-
6 ein Flußdiagramm,
das den Betrieb des Bluetooth-Relaisgeräts von 1 darstellt; und
-
7 einen ergänzenden
Vorgang zu dem Ablauf von 6 gemäß einer
alternativen Ausführungsform.
-
1 zeigt ein Blockdiagramm
eines Bluetooth-Relaisgeräts gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung. Das Relaisgerät
umfaßt
eine Verarbeitungseinheit PU1 (z. B. einen Mikroprozessor, eine Master-Verarbeitungseinheit
oder DSP), die den Betrieb des Geräts gemäß einer Software SW1 steuert,
die in einem Speicher MEM1 gespeichert ist. Das Gerät weist
ferner eine Anzahl von Bluetooth-Modulen BT1 ... BT4 auf, die Transceiverschaltungen
(TRX1 ... TRX4) und einen Zeitgeber (CLK1 ... CLK4) zum Timen des
Betriebs der Transceiverschaltungen aufweisen. Bei Bluetooth ist
der Betrieb eines Slave zur Entsprechung mit dem Zeitgeber eines
Masters synchronisiert, so daß sie
zusammenwirken können.
Hier ist diese Betriebsbereitschaft beim Ermöglichen, daß jedes von BT1 ... BT4 die
Zeitgebung der verbleibenden von BT1 ... BT4 steuert, genutzt.
-
PU1
steuert die Bluetooth-Module wie im folgenden erläutert.
-
2 zeigt ein schematisches
Diagramm des Betriebs des Bluetooth-Relaisgeräts 10 von 1 unter Bezugnahme auf ein
beispielhaftes Kommunikationssystem 20. In dem Kommunikationssystem 20 befinden sich
fünf Slaves 22 bis 26 innerhalb
des Sendebereichs des Bluetooth-Relaisgeräts 10. Sie weisen
jeweils eine Verbindung mit einem der Bluetooth-Module BT1 bis BT4
auf. BT1 wurde als hauptsächliches
Master-Bluetooth-Modul definiert und steuert die Übertragungszeiten
aller anderen Bluetooth-Module,
so daß ein
Bluetooth-Modul keine Daten empfängt,
während
ein anderes Bluetooth-Modul desselben Bluetooth-Relaisgeräts überträgt. Um dem hauptsächlichen
Master zu ermöglichen,
die Übertragungszeiten
von allen anderen Bluetooth-Modulen zu steuern, sind diese anderen
Bluetooth-Module so konfiguriert, daß sie die Rolle eines Master und
nicht eines Slave für
sich übernehmen.
-
Typischerweise
ist der Empfang von Daten an jedem der Bluetooth-Module (z. B. BT4)
bestimmt, so daß keine
gleichzeitige Übertragung
durch jegliches andere Bluetooth-Modul (z. B. BT1 bis BT3) stattfindet. Der
Ablauf zum Definieren des hauptsächlichen
Master-Bluetooth-Moduls
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung ist im folgenden unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung kann es einem oder mehreren Bluetooth-Modulen ermöglicht sein,
als Slaves zu arbeiten. In diesem Falle kann das Timing der Übertragung
eines derartigen Moduls/derartiger Module nicht vom hauptsächlichen
Master gesteuert sein, und somit kann ein Empfang durch ein Modul
gleichzeitig mit der Übertragung
durch ein anderes Modul stattfinden. Infolgedessen ist eine Störungsreduzierung
erzielt, es können
aber Verbindungen zwischen einem Senderzweig und einem Empfängerzweig
im Relaisgerät
stattfinden.
-
3 zeigt eine Zeittafel von
Mehrfachschlitzübertragungen
von dem Bluetooth-Relaisgerät von 1. Diese Zeittafel ist eng
auf den Vorgang bezogen, der in 6 gezeigt
ist. Die Zeittafel stellt den Fall dar, bei dem BT1 zufällig der
hauptsächliche
Master ist und Pakete von fünf
Schlitzen Länge
in Bursts sendet, die fünf
Zeitschlitze belegen. Bei Bluetooth findet de Empfang vom Slave
typischerweise im unmittelbar folgenden Schlitz nach einer Übertragung
statt. Jedes der Module BT1 bis BT4 sendet Pakete, die entsprechend
mit 31 bis 34 bezeichnet sind. Unmittelbar nach
dem Senden jedes der Pakete 31, 32 und 34,
werden entsprechend Pakete 35, 36 und 38 vom
Slave empfangen. Jedes der Pakete 32 bis 34 ist
so getimt, daß es
während des
Sendens des Pakets durch den hauptsächlichen Master gesendet wird,
d. h. während
des Sendens des Pakets 31 (oder Übertragungszeitfenster TW).
-
Das Übertragungszeitfenster
ist ein Zeitraum, über
den das Paket 31 gesendet wird. Typischerweise stimmt das
Fenster mit dem Zeitraum mit einer Genauigkeit von einem Zeitraum überein,
der zum Übertragen von
einem Datenbit des Pakets 31 benötigt ist.
-
In
einer alternativen Ausführungsform
der Erfindung ist dieses Übertragungszeitfenster
etwas anders, so daß es
sich von der Zeit der Übertragung
des Pakets 31 durch die Dauer von einem oder mehr Bits
unterscheidet. Dieser Unterschied kann redundanten Schaden bewirken,
beispielsweise wenn er nur einige führende Bits (z. B. die Präambel) betrifft,
ohne eigentliche Header oder Nutzdaten zu gefährden, die in einem Paket enthalten
sind.
-
Das
Paket 33 ist von solcher Art (z. B. Broadcast oder Null),
auf die kein Empfang als Antwort erwartet wird. Daher kann das Paket 33 in
jedem der fünf Übertragungsschlitze
gesendet werden, vorausgesetzt es wird gänzlich während des Sendens des Pakets 31 (oder
innerhalb des Übertragungszeitfensters
TW) gesendet.
-
Das
Senden des Pakets 33 muß nicht notwendigerweise am
selben Schlitz wie das Paket 31 enden, da kein empfangenes
Paket darauf folgt. Stattdessen folgen den Paketen 32 und 34 unmittelbar
die empfangenen Pakete 36 und 38. Um zu erzwingen,
daß die
Slaves diese Pakete so senden, daß sie zu einer richtigen Zeit
in einem Empfangszeitfenster RW empfangen werden, enden die Pakete 32 und 34 stets
im selben Schlitz wie das Paket 31. In 3 ist das Empfangszeitfenster RW einen
Zeitschlitz lang.
-
Das
Timing des Pakete ermöglicht
einen koordinierten Empfang von Paketen innerhalb des Empfangszeitfensters
RW oder während
keines der Module BT1 bis BT4 des Bluetooth-Relaisgeräts überträgt. Daher kann die Empfängerseite
dieser Module vereinfacht sein, da sie keine Funkübertragung
von einem anderen Modul im selben Relaisgerät zulassen müssen. Außerdem wird
die Fehlerhäufigkeit
reduziert. Dies ist insbesondere in Situationen mit viel Verkehr
vorteilhaft, in denen das Vorkommen von Fehlern zu einer Vermehrung
des Verkehrs führt
und mehr Kollisionen bewirkt, was leicht zu Netzwerküberlastung
führen
kann.
-
Die
Synchronisierung von Übertragungsschlitzen
wurde am Beispiel eines fünf
Schlitze langen Maximumübertragungsfenster
erläutert.
Es versteht sich, daß die
Erfindung entsprechend so angewendet sein kann, daß mehrfache
Schlitze für
das Empfangen von Daten nach den Übertragungen reserviert sind.
In diesem Falle ist die Übertragung
von Daten während
aller empfangenden Schlitze (Empfangszeitfenster RW) verhindert,
und die Slaves können
Daten in jedem der empfangenden Schlitze an das Relaisgerät übertragen
(vorzugsweise so, daß der
Empfang genau vor dem nächsten Übertragungszeitfenster
TW endet). Es ist den Mastern, d. h. den Modulen BT1 bis BT4 des
Bluetooth-Relaisgeräts,
nicht ermöglicht,
während
des Empfangszeitfensters RW zu übertragen.
Die Bestimmung des Empfangszeitfensters RW folgt typischerweise ähnlichen Dienstqualitätserwägungen wie
die Übertragung
von Daten, die im folgenden beschrieben wird.
-
Als
nächstes
ist der Ablauf zum Bestimmen des hauptsächlichen Masters dargestellt.
Wie auf Grundlage des Vorstehenden für den Fachmann verständlich,
sind die Übertragungen
aller anderen Bluetooth-Module auf die Schlitze beschränkt, die
vom hauptsächlichen
Master benutzt sind. Außerdem
sind die verschiedenen Bluetooth-Module
so synchronisiert, daß sie
einen Zeitschlitz praktisch zum selben Zeitpunkt, d. h. im wesentlichen
gleichzeitig beginnen. Zudem ist der Empfang durch jedes Bluetooth-Modul
so eingerichtet, daß er
dann stattfindet, wenn der hauptsächliche Master (wie jedes andere
Module) nicht überträgt. Daraus
folgt, daß die
Länge der
Pakete des hauptsächlichen
Masters das Übertragungszeitfenster
TW bestimmt, das die maximale Länge
aller Pakete ist, die von jeglichen der Bluetooth-Module gesendet
werden.
-
Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung sind verschiedene Dienstqualitätsgruppen mit verschiedenen
Prioritäten
zum Zweck des Wählens
des geeignetsten hauptsächlichen
Masters abgebildet. Diese Abbildung kann z. B. durch erstens Bevorzugen
hoher Datengeschwindigkeit und zweitens Bevorzugen schneller Verbindungen
(niedrige Gesamtlaufzeitverzögerung)
vor langsameren oder umgekehrt durchgeführt sein. Die Auswahl des hauptsächlichen
Masters erfolgt durch die Verarbeitungseinheit PU1. Im folgenden
ist eine Tabelle dargestellt, die das Abbilden von Dienstqualitätsgruppen
mit verschiedenen Prioritäten
zum Wählen
des hauptsächlichen
Masters gemäß zwei verschiedener
Ausführungsformen
der Erfindung zeigt.
-
Tabelle
I
Das Abbilden von Dienstqualitätsgruppen mit verschiedenen
Prioritäten
zum Wählen
des hauptsächlichen Masters
gemäß zwei verschiedener
Ausführungsformen
der Erfindung
-
Jedes
der Bluetooth-Module kann zahlreiche Bluetooth-Verbindungen in Betrieb aufweisen. Die
Priorität
für jedes
Modul ist gemäß der Verbindung
definiert, die für
die Übertragung
mit höchster
Priorität
genutzt ist.
-
Eine
bevorzugte Ausführungsform
weist einen einfacheren Ansatz auf, bei dem BT1 stets der hauptsächliche
Master ist und die anderen Bluetooth-Module BT2 bis BT4 eine feststehende
Prioritätsreihenfolge aufweisen,
die Verarbeitungseinheit PU1 jedoch die verschiedenen Übertragungen
geeigneten Modulen auf Grundlage der Dienstqualitätsgruppen
zuweist, um die Zeitfenster (TW, RW) zu definieren, die zur Übertragung und
zum Empfang von Daten genutzt sind. Diese Ausführungsform vereinfacht den
Bau des Relaisgeräts 10 in
hohem Maße,
da einzelne Zeitgebersteuerwege benötigt sind. Dieser Ansatz ist
besonders nützlich,
wenn alle Bluetooth-Module ein 360°-Funkfeld aufweisen, d. h. wenn keine
Richtantennen in Gebrauch sind.
-
Das
Relaisgerät 10 sucht
das Bluetooth-Modul, das die höchste
Priorität
(kleinste Zahl in Tabelle I) aufweist. Falls mehr als ein Bluetooth-Modul
dieselbe Dienstqualitätsgruppe
und somit dieselbe Prioritätszahl
aufweist, muß ein
zweites Kriterium angewendet werden. Nehmen wir zum Beispiel an,
daß BT1
eine Übertragung mit
höchster
Priorität
in Dienstqualitätsgruppe
2 und BT2 in derselben Dienstqualitätsgruppe 2 unterhält, und BT3
und BT4 entsprechende Übertragungen
in Dienstqualitätsgruppe
3 bzw. 4 aufweisen. Wenn es andererseits zwei oder mehr Bluetooth-Module
mit jeweils identischen Prioritäten
und identischen Schlitzanforderungen gibt, kann jegliches davon
als hauptsächlicher
Master gewählt
werden, da die Übertragungen
der anderen nicht anders getimt sein müssen. Es ist jedoch bevorzugt,
daß der
hauptsächliche
Master zufällig
oder abwechselnd ausgewählt
wird, um allen Bluetooth-Modulen ähnliche Chancen zu geben, als
hauptsächlicher
Master ausgewählt
zu werden.
-
Es
ist zu beachten, daß die Übertragungen
verschiedener Bluetooth-Module typischerweise in der Zeit variieren
und sich ihre jeweilige Reihenfolge in der Priorität ändern kann.
Nach jeglichen Änderungen
der Prioritäten
wird die Wahl des hauptsächlichen
Masters aktualisiert, d. h. sie findet erneut statt.
-
4 zeigt ein schematisches
Diagramm der Interoperation verschiedener Protokollschichten des Bluetooth-Relaisgeräts von 1, wenn die Dienstqualitätsplanung
zur Anwendung kommt. In 4 sind
die Bluetooth-Module BT1 ... BT4 in einer Abfolge, in einer Reihenfolge
ihrer Prioritäten
angeordnet, so daß der hauptsächliche
Master das erste und als BTA bezeichnet ist, während die folgenden Bluetooth-Module
als BTB, BTC und BTD bezeichnet sind. Jedes der BTA ... BTD weist
L2CAP-, HCI, LMP-, Basisband- und RF-Schichten auf. Im Falle der
bevorzugten Ausführungsform,
bei der BT1 ständig
der Dienstqualitätsgruppe mit
der höchsten
Priorität
zugewiesen ist, ist BT1 gleich BTA, BT2 gleich BTB usw.
-
Wie
in 1 gezeigt, weisen
alle Module Zeitgebersignalwege auf, die verschiedene Variationen
für die
Zeitgeber der zu verbindenden Bluetooth-Module ermöglichen.
In 4 ist der hauptsächliche
Master (als BTA bezeichnet) mit den anderen Bluetooth-Modulen (BTB,
BTC und BTD) verbunden. Die Basisbandschicht des hauptsächlichen
Masters steuert daher die Basisbandschichten aller Bluetooth-Module.
Gleicherweise steuern die LMP- und HCI-Schichten (Host Controller
Interface-Schichten) des BTA die entsprechenden Schichten von BTB,
BTC und BTD. Die Bluetooth-Module BTA ... BTD weisen ferner eine
L2CAP-Schicht (Logical Link Control and Adaption Protocol) auf.
Diese Schichten und ihr Gebrauch sind aus der Technik, z. B. aus
der Bluetooth-Technik,
allgemein bekannt und werden daher nicht weiter beschrieben. In 5 weist jedes Bluetooth-Modul
alle oben angegebenen Schichten getrennt auf, wodurch ein leichter
Bau des Systems durch Verwenden von elementaren Bluetooth-Chips,
die diese Schichten vorsehen, ermöglicht ist. Eine Alternative, bei
der ein einzelner Protokollstapel zahlreiche Bluetooth-Module steuert,
wird als nächstes
beschrieben.
-
5 zeigt ein schematisches
Diagramm der Interoperation verschiedener Anwendungsschichten des
Bluetooth-Relaisgeräts 10 von 1, wenn die Dienstqualitätsplanung
zur Anwendung kommt, gemäß einer
alternativen Ausführungsform.
Ein einzelner Protokollstapel 51 enthält die Schichten L2CAP, HCI
und LMP und steuert den Betrieb mehrerer Bluetooth-Module. Hier
steuert er alle Bluetooth-Module, in einer anderen alternativen
(hybriden) Ausführungsform
gibt es jedoch zwei oder mehr geteilte Bluetooth-Protokollstapel,
die miteinander verbunden sind und jeweils zumindest zwei verschiedene
Bluetooth-Module steuern. Diese geteilten Stapel sind so miteinander
verbunden, daß der
eine von ihnen den/die anderen geteilten Stapel mit dem Timing versehen
kann, um die Datenkommunikationen von Bluetooth-Modulen zu synchronisieren.
-
Der
Vorteil eines einzelnen Bluetooth-Protokollstapels, der alle Bluetooth-Module
steuert, ist die einfache Steuerung von Timing und Übertragungen
für jedes
der auf diese Weise zusammengestellten Bluetooth-Module. Eine weitere
Reduzierung von Schaltungen kann möglich sein, das die Schichtlogik
in einer einzelnen Einheit zusammengefaßt sein kann, statt sie unter
verschiedenen Bluetooth-Modulen des Relaisgeräts 10 aufzuteilen.
-
6 ist ein Flußdiagramm,
das den Betrieb des Bluetooth-Relaisgeräts von 1 darstellt. Zusätzliche Vorteile sind durch
den Einsatz eines weiteren Kollisionsverhinderungsablaufs erzielt,
der durch Box 70 in gestrichelten Linien dargestellt ist. 6 weist die folgenden Schritte
auf:
-
- 61
- Start
des Vorgangs.
- 62
- Abbilden
von Prioritäten
mit Übertragungen,
die an jedem Bluetooth-Modul BT1 bis BT4 stattfinden.
- 63
- Einstellen
für jedes
Bluetooth-Modul einer Priorität,
die gleich der höchsten
Priorität
einer Übertragung ist,
die das Bluetooth-Modul unterhält.
- 64
- Anordnen
der Bluetooth-Module in der Reihenfolge der eingestellten Prioritäten (wie
BTA ... BTD in 4).
- 65
- Überprüfen, ob
mehr als ein Bluetooth-Modul die erste Stelle in der Reihenfolge
aus Schritt 64 teilen. Wenn nicht, dann weiter zu Schritt 67.
- 66
- Auswählen eines
Bluetooth-Moduls unter denen, die sich die erste Stelle teilen,
und dessen Priorität steigern.
- 67
- Das
einzige Bluetooth-Modul, das die erste Stelle besetzt, als hauptsächlichen
Master (BTA) auswählen.
Dann zurück
zu Schritt 62 und neuer Umlauf.
- 70
- Weitere
Verarbeitung (optionales Merkmal).
-
7 zeigt einen ergänzenden
Ablauf 70 zu dem Vorgang von 6 gemäß einer
alternativen Ausführungsform.
Der Ablauf startet und endet an Punkt (A) und (B), wie in
-
6 und 7 gekennzeichnet. Der ergänzende Ablauf 70 umfaßt die folgenden
Schritte:
-
- 71
- Überprüfen, ob
zwei oder mehr Bluetooth-Module des Relaisgeräts während desselben Zeitschlitzes und
auf demselben Kanal übertragen.
Wenn ja, Ausführen
der folgenden Unterschritte:
- 72
- Bestimmen,
welche der Übertragungen
stattfinden sollte (z. B. unter Verwendung der Prioritäten oder durch
Zufallsauswahl).
- 73
- Gestatten
der gestatteten Übertragung.
- 74
- Verhindern
der anderen Übertragung
auf derselben Frequenz und in demselben Zeitschlitz.
- 75
- Wenn
die anderen Übertragungen Übertragungen
umfassen, die in mehreren verschiedenen Zeitschlitzen gesendet werden
können,
Durchführen
der Übertragung
in einem anderen, zulässigen
Zeitschlitz.
-
Diese
alternative Ausführungsform
verbessert den Durchsatz, den das Relaisgerät 10 erreichen kann, und
reduziert Fehler. Eine Übertragung
zum Warten auf einen anderen Zeitschlitz zu zwingen verschlechtert den
Dienst, der die Übertragung
nutzt, nicht ernstlich, da bei Bluetooth ein Zeitschlitz nur 625
Mikrosekunden lang ist.
-
Es
wurden bestimmte Implementierungen und Ausführungsformen der Erfindung
beschrieben. Es ist dem Fachmann klar, daß die Erfindung nicht auf Details
der oben dargestellten Ausführungsformen
beschränkt ist,
sondern in anderen Ausführungsformen
unter Nutzung äquivalenter
Mittel implementiert sein kann, ohne von den Kennzeichen der Erfindung
abzuweichen. Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist nur durch die
beiliegenden Patentansprüche
begrenzt.