TW201907698A - 藍牙傳輸積體電路及相關傳輸方法 - Google Patents

藍牙傳輸積體電路及相關傳輸方法 Download PDF

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Abstract

一種藍牙傳輸積體電路包含:一接收器、一發射器以及一控制電路，其中該接收器係用以自一電子裝置接收一掃描要求封包，而該掃描要求封包係以符合一藍牙無線低耗電標準來傳輸，該發射器係用以傳送一資料封包，而該控制電路耦接至該接收器以及該發射器；其中當該接收器接收該掃描要求封包後，該控制電路偵測該第一信號的一傳輸率並控制該發射器利用該掃描要求封包的該傳輸率傳送該資料封包。

Description

藍牙傳輸積體電路及相關傳輸方法
本發明係有關於一種藍牙(blue tooth)傳輸積體電路(integrated circuit, IC)，尤指一種操作於低耗電(Low Energy, LE)編碼(Coded)模式的藍牙傳輸積體電路及其相關傳輸方法。
在藍牙4.0的規格中，提出一種低耗電藍牙模式，其雖具有與傳統藍牙相比較低的傳輸率，但不需佔用太多頻寬且可減少功耗，適用於短距離的應用，例如蘋果公司所提出的iBeacon技術。而除了藍牙4.0規格中所提出的1Mb的傳輸速率，在藍牙5的規格中，於低耗電藍牙模式另外提出兩種傳輸速率，分別為低耗電2M模式(LE 2M)以及低耗電編碼模式(LE Coded)，其中LE 2M代表其傳輸率可達2Mb/s，LE Coded代表可另外針對所傳輸的封包進行編碼，藉由對封包的編碼改變傳輸速率以增加接收端成功接收封包的機率，在藍牙5的規格中，LE Coded模式可於封包內的存取標頭(access header)中定義其所採用的編碼，根據所採用編碼的不同，可分別具有125Kb/s以及500Kb/s的傳輸率，藉由降低傳輸率可增加封包傳輸距離，然而即便如此，使用藍牙傳輸依然具有很高的信號傳輸失敗的風險。
本發明的目的之一在於提出一種操作於低耗電編碼(LE Coded)模式的藍牙傳輸積體電路及其相關傳輸方法以增加封包傳輸成功率。
根據本發明一實施例，揭露一種藍牙傳輸積體電路，包含:一接收器、一發射器以及一控制電路，其中該接收器係用以自一電子裝置接收一掃描要求封包，而該掃描要求封包係以符合一藍牙無線低耗電標準來傳輸，該發射器係用以傳送一資料封包，而該控制電路耦接至該接收器以及該發射器；其中當該接收器接收該掃描要求封包後，該控制電路偵測該掃描要求封包的一傳輸率並控制該發射器利用該掃描要求封包的該傳輸率傳送該資料封包。
根據本發明一實施例，揭露一種藍牙傳輸方法，包含:利用一接收器以自一電子裝置接收一掃描要求封包，其中該掃描要求封包係以符合一藍牙無線低耗電標準來傳輸；以及利用一發射器以傳送一資料；其中當該接收器接收該掃描要求封包後，偵測該掃描要求封包的一傳輸率並控制該發射器利用該掃描要求封包的該傳輸率傳送該資料封包。
在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。此外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段，因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或者透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。
第1圖至第3圖係根據本發明不同實施例之應用一藍牙傳輸積體電路110的一電子裝置100的示意圖，如第1圖所示，電子裝置100包含一主機端(Host)120以及一藍牙傳輸積體電路110，其中藍牙傳輸積體電路110包含一指令接收電路111、一控制電路112、一發射器113以及一接收器114。第1圖至第3圖所示之實施例皆係透過設置於電子裝置100中的主機端(Host)120(於其他實施例中可以是一處理器)下達特定指令使藍牙傳輸積體電路110進入低耗電編碼(LE Coded)模式，並根據通訊的情況可分別歸納為三種不同情況。
當電子裝置100並未與其他電子裝置進行藍牙傳輸連線的狀態下，電子裝置100的主機端120(或處理器)可下達一主機端控制介面(Host Control Interface, HCI)指令至藍牙傳輸積體電路110，使電子裝置100作為接收端對外接收(或稱掃描)封包。詳細來說，如第1圖所示，主機端120所下達該主機端控制介面指令為一低耗電掃描指令(HCI_LE_Set_Extended_Scanning_Parameters)，於圖中以Scan.cmd標示，並將低耗電掃描指令Scan.cmd傳送至指令接收電路111，藉此透過控制電路112以要求接收器114嘗試接收(或稱掃描)一掃描要求封包SCAN。在此實施例中，所接收(掃描)到的掃描要求封包SCAN即為其他電子裝置所發送的一廣播封包。需注意的是，在藍牙5的規格定義中，低耗電掃描指令Scan.cmd包含多個指令參數，而其中之一為一掃描參數Scanning_PHYs，並透過設定掃描參數Scanning_PHYs的數值，可定義接收器114應掃描透過LE 1 M模式或LE Coded模式所傳送的掃描要求封包SCAN，舉例來說，當掃描參數Scanning_PHYs被設定為0時，所接收到的掃描要求封包SCAN係透過LE 1M模式所廣播；當掃描參數Scanning_PHYs設定為2時，掃描到的掃描要求封包SCAN係透過LE Coded模式所廣播。需注意的是低耗電掃描指令Scan.cmd不僅包含掃描參數Scanning_PHYs，於規格定義中還包含其他多個參數，此實施例僅列舉與LE Coded模式相關的參數，其餘細節在此省略以省篇幅。
當電子裝置100並未與其他電子裝置進行藍牙傳輸連線的狀態下，電子裝置100的主機端120(或處理器)可下達一主機端控制介面(Host Control Interface, HCI)指令至藍牙傳輸積體電路110，使電子裝置100作為傳送端對外廣播封包。詳細來說，如第2圖所示，主機端120所下達的該主機端控制介面指令為一低耗電廣播指令(HCI_LE_Set_Extended_Advertising_Parameters)，於圖中以Adver.cmd標示，並將低耗電廣播指令Adver.cmd傳送至指令接收電路111，藉此透過控制電路112要求發射器113傳送一資料封包DATA(在此實施例中資料封包DATA為一廣播封包)。需注意的是，在藍牙5的規格定義中，低耗電廣播指令Adver.cmd包含多個指令參數，而其中之一為一主要廣播參數(Primary_Advertising_PHY)，於圖中以primary_adv所示，並透過設定主要廣播參數primary_adv的數值，可定義資料封包DATA係透過LE 1 M模式或LE Coded模式所傳送，舉例來說，當主要廣播參數primary_adv被設定為1時，資料封包DATA係透過LE 1M模式所廣播；當主要廣播參數primary_adv被設定為3時，資料封包DATA係透過LE Coded模式所廣播。該多個指令參數中另包含一次要廣播參數(Secondary_Advertising_PHY)，於圖中以secondary_adv所示，並透過設定次要廣播參數secondary_adv的數值，可定義該封包係透過LE 1 M、LE 2M模式或LE Coded模式所傳送，舉例來說，當次要廣播參數secondary_adv被設定為1時，資料封包DATA(在此實施例中為一廣播封包)係透過LE 1M模式所廣播；當次要廣播參數secondary_adv被設定為2時，資料封包DATA係透過LE 2M模式所廣播；當次要廣播參數secondary_adv被設定為3時，資料封包DATA係透過LE Coded模式所廣播。需注意的是低耗電廣播指令Adver.cmd不僅包含主要廣播參數primary_adv以及次要廣播參數secondary_adv，於規格定義中還包含其他多個參數，此實施例僅列舉與LE Coded模式相關的參數，其餘細節在此省略以省篇幅。
需注意的是，以上兩種狀況中，主機端所傳送的指令皆無法定義電子裝置100作為接收端/傳送端於LE Coded模式下接收/傳送封包時，係使用125Kb/s或500Kb/s的傳輸速率進行傳輸。
而當電子裝置100已成功其他電子裝置連線以進行藍牙傳輸的狀態下，電子裝置100的主機端120(或處理器)可下達一低耗電設定指令(HCI_LE_Set_PHY)，於圖中以Set.cmd所標示，至藍牙傳輸積體電路100，其中低耗電設定指令Set.cmd包含多個指令參數，如一整體參數(ALL_PHYS)、一發射參數(TX_PHYS)、一接收參數(RX_PHYS)以及一選項參數(PHY_options)，其中透過設定發射參數TX_PHYS的數值可定義電子裝置100透過發射器113於LE 1M模式、LE 2M模式或LE Coded模式來傳送資料封包DATA，舉例來說主機端120所下達的低耗電設定指令Set.cmd中，若發射參數TX_PHYS中第0位元的數值被設定為高電位(即邏輯值1)，則發射器113於LE 1M模式下傳送資料封包DATA；若發射參數TX_PHYS中第1位元的數值被設定為高電位(即邏輯值1)，則發射器113於LE 2M模式下傳送資料封包DATA；若發射參數TX_PHYS的第2位元的數值被設定為高電位(即邏輯值1)，則發射器113於LE Coded模式下傳送資料封包DATA；若發射參數TX_PHYS的第0位元-第2位元的數值皆被設定為高電位(即邏輯值1)，則發射器113並不限定於何種模式下傳送資料封包DATA。而透過設定接收參數RX_PHYS的值可定義電子裝置100透過接收器114於LE 1M模式、LE 2M模式或LE Coded模式來接收掃描要求封包SCAN，舉例來說，主機端120所下達的低耗電設定指令Set.cmd中，若接收參數RX_PHYS中第0位元的數值被設定為高電位(即邏輯值1)，則接收器114接收透過LE 1M模式所傳送的掃描要求封包SCAN；若接收參數RX_PHYS中第1位元的數值被設定為高電位(即邏輯值1)，則接收器114接收透過LE 2M模式所傳送的掃描要求封包SCAN；若接收參數RX_PHYS中第2位元的數值被設定為高電位(即邏輯值1)，則接收器114接收透過LE Coded模式所傳送的掃描要求封包SCAN；若接收參數RX_PHYS的第0位元-第2位元的數值皆被設定為高電位(即邏輯值1)，則接收器114並不限定接收於何種模式下所傳送的掃描要求封包SCAN。而透過設定選項參數PHY_options則可定義該電子裝置100在使用LE Coded模式進行傳輸時，使用125Kb/s、500Kb/s或是不指定使用何種傳輸率進行傳輸，舉例來說，當發射參數TX_PHYS以及接收參數RX_PHYS的第2位元皆被設定為高電位(即邏輯值1)時，此時電子裝置100於LE Coded模式下傳送/接收封包，當選項參數PHY_options的值設定為0時，主機端120並不限定使用LE Coded模式中的125Kb/s或500Kb/s的傳輸速率來進行傳輸；當選項參數PHY_options的值設定為1時，則主機端120要求透過500Kb/s的傳輸速率來進行傳輸；當選項參數PHY_options的值設定為2時，則主機端120要求透過125Kb/s的傳輸速率來進行傳輸。
然而若傳送端與接收端若皆能使用相同的傳輸速率來進行傳輸，將可大幅增加藍牙通訊的成功率，參考第4圖，第4圖係根據本發明一實施例之控制電路112操作示意圖，如第4圖所示，此時電子裝置100已成功與其他電子裝置進行藍牙連線，而根據主機端120所下達的設定指令Set.cmd中，由於發射參數TX_PHYS的第2位元B2,TX =1、接收參數RX_PHYS的第2位元B2,RX =1而選項參數PHY_options被設定為0，因此此時電子裝置100可透過LE Coded模式進行長距離傳輸，並且不限制使用125Kb/s或500Kb/s的傳輸速率來進行傳輸，若初始發射器113係根據500Kb/s的傳輸速率來傳送資料封包DATA，接著，當接收器114自另一電子裝置接收到掃描要求封包SCAN時，若控制電路112偵測所接收到的掃描要求封包SCAN係透過125Kb/s的傳輸速率後，控制發射器113往後以125Kb/s的傳輸速率傳送資料封包DATA，藉此增加藍牙通訊的成功率。同樣地，若初始資料封包DATA係以125Kb/s所傳送而所偵測到的掃描要求封包SCAN係以500Kb/s所傳送時，控制電路112將同樣控制發射器113往後以500Kb/s的傳輸速率傳送信號，藉此增加藍牙通訊的成功率。
第5圖係根據本發明另一實施例之控制電路112操作示意圖，如第5圖所示，假設電子裝置100尚未與任何電子裝置進行藍牙連線，而根據主機端120所下達的低耗電廣播指令Adver.cmd中，主要廣播參數Primary_PHY被設定為3，此時電子裝置100透過發射器113於LE Coded模式下傳送資料封包DATA(此時資料封包DATA為一廣播封包)，而由於此時主機端120並無法設定資料封包DATA的傳輸速率，因此假設此時資料封包DATA的傳輸速率為500Kb/s，接著，若接收器114成功自另一電子裝置接收(掃描)到掃描要求封包SCAN(此時掃描要求封包SCAN為一要求掃描封包)後，控制電路112偵測到掃描要求封包SCAN係由該另一電子裝置透過125Kb/s的傳輸速率所傳送，控制電路112控制發射器113以125Kb/s的傳輸速率傳輸資料封包DATA(此時資料封包DATA為一回應掃描封包)，藉此增加藍牙通訊的成功率，反之亦然。在第4圖與第5圖的實施例中，控制電路112為一基頻(baseband)電路模組，但此並非本發明的一限制。
需注意的是，雖然第1圖-第5圖的實施例皆用以說明電子裝置100操作於LE Coded模式下的情形，然而本發明所提出的藍牙傳輸積體電路110並不限定僅能操作於LE Coded模式，亦即，藍牙傳輸積體電路110同樣可操作於LE 1M模式、LE2M模式、傳統藍牙模式或高速藍牙模式。
簡單歸納本發明，本發明提出一種藍牙傳輸積體電路，於LE Coded模式下透過控制電路偵測自另一電子裝置所接收到的信號是透過何種傳輸速率所傳送後，控制發射器可以相同傳輸速率傳送信號，藉此可增加藍牙通訊的成功率。 以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
100‧‧‧電子裝置
110‧‧‧藍牙傳輸積體電路
120‧‧‧主機端
111‧‧‧指令接收電路
112‧‧‧控制電路
113‧‧‧發射器
114‧‧‧接收器
Scan.cmd‧‧‧低耗電掃描指令
Adver.cmd‧‧‧低耗電廣播指令
Set.cmd‧‧‧低耗電設定指令
Scanning_PHYs‧‧‧掃描參數
primary_adv‧‧‧主要廣播參數
Secondary_adv‧‧‧次要廣播參數
ALL_PHYS‧‧‧整體參數
TX_PHYS‧‧‧發射參數
RX_PHYS‧‧‧接收參數
PHY_options‧‧‧設定參數
SCAN‧‧‧掃描要求封包
DATPKT‧‧‧資料封包
B2,TX‧‧‧發射參數第2位元
B2,RX‧‧‧接收參數第2位元
第1圖係根據本發明一實施例之電子裝置進行藍牙傳輸掃描的示意圖。 第2圖係根據本發明一實施例之電子裝置進行藍牙傳輸廣播的示意圖。 第3圖係根據本發明一實施例之電子裝置已成功進行藍牙連線的示意圖。 第4圖系根據本發明一第一實施例之控制電路的操作示意圖。 第5圖系根據本發明一第二實施例之控制電路的操作示意圖。

Claims (10)

  1. 一種藍牙傳輸積體電路，包含: 一接收器，用以自一電子裝置接收一掃描要求封包，其中該掃描要求封包係以符合一藍牙無線低耗電標準來傳輸scan request packet that is transmitted in accordance with a Bluetooth wireless low energy standard()； 一發射器，用以傳送一資料封包data packet；以及and 一控制電路(請加入附屬項：控制電路為baseband module台灣申請案請刪除第5項以保持在共10項，美國案則保留)，耦接至該接收器以及該發射器； 其中當該接收器接收該掃描要求封包後，該控制電路偵測該掃描要求封包scan request packet的一傳輸率並控制該發射器利用該掃描要求封包的該傳輸率傳送該資料封包data packet。
  2. 如申請專利範圍第1項的藍牙傳輸積體電路，另包含: 一指令接收電路，耦接至該控制電路，其中該指令接收電路係用以自一處理器接收一指令，該指令包含一低耗電資訊。
  3. 如申請專利範圍第2項的藍牙傳輸積體電路，其中該低耗電資訊為一低耗電掃描資訊，該控制電路控制該接收器以根據該低耗電掃描資訊接收該掃描要求封包。
  4. 如申請專利範圍第2項的藍牙傳輸積體電路，其中該低耗電資訊為一低耗電設定資訊，該控制電路根據該低耗電設定資訊來設定該資料封包的一傳輸率。
  5. 如申請專利範圍第1項的藍牙傳輸積體電路，其中該控制電路為一基頻(baseband)模組。
  6. 如申請專利範圍第1項的藍牙傳輸積體電路，其中若是在該接收器自該電子裝置接收該掃描要求封包之前該藍牙傳輸積體電路係以不同於該傳輸率之另一傳輸率來與該電子裝置進行通訊時，該控制電路控制該發射器切換為利用該掃描要求封包的該傳輸率傳送該資料封包至該電子裝置。
  7. 一種藍牙傳輸方法，包含: 利用一接收器以自一電子裝置接收一掃描要求封包，其中該掃描要求封包係以符合一藍牙無線低耗電標準(Bluetooth wireless low energy standard)來傳輸；以及 利用一發射器以傳送一資料封包； 其中當該接收器接收該掃描要求封包後，偵測該掃描要求封包的一傳輸率並控制該發射器利用該掃描要求封包的該傳輸率傳送該資料封包。
  8. 如申請專利範圍第7項的藍牙傳輸方法，另包含: 自一處理器接收一指令，該指令包含一低耗電資訊。
  9. 如申請專利範圍第8項的藍牙傳輸方法，其中該低耗電資訊為一低耗電掃描資訊，該控制電路控制該接收器以根據該低耗電掃描資訊接收該掃描要求封包。
  10. 如申請專利範圍第8項的藍牙傳輸方法，其中該低耗電資訊為一低耗電設定資訊，該發射器根據該低耗電設定資訊來設定該資料封包的一傳輸率。
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