CN111385801B - 无线通信***及无线通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线通信***，用以降低通信模块之间的干扰。无线通信***包括用以进行第一通信传输的第一通信模块、用以进行第二通信传输的第二通信模块以及控制模块；其中，当控制模块接收到来自第一通信模块的第一信号时，控制模块控制第二通信模块暂停第二通信传输，且当第二通信传输暂停时，控制模块传送第二信号至第一通信模块，使第一通信模块开始进行第一通信传输。

Description

无线通信***及无线通信方法

技术领域

本发明涉及一种通信技术，尤其涉及一种无线通信技术。

背景技术

目前，用户在使用无线通信产品时，例如手机等，有可能会同时使用两种无线通信技术标准的功能，例如用户可能会一边使用WiFi进行无线上网，一边使用ZigBee进行短距离的数据传输。图1(A)是ZigBee无线通信技术标准的工作波段示意图，其中ZigBee是将2.4GHz的ISM波段分割为16个信道，每个信道带宽为2MHz。图1(B)是WiFi无线通信技术标准的工作波段示意图，其中WiFi亦是使用2.4GHZ的ISM波段，且每个通道带宽为22MHz。由图1(A)及1(B)可知，ZigBee与WiFi的工作波段相似，因此在两者同时工作时，只要使用的通道的工作波段有所重叠，就有可能发生相互干扰的问题，使得传输质量下降，并造成传输效率低落。

有鉴于此，本发明提供一种改良的通信***，来解决上述的问题。

发明内容

本发明的一目的是提供一种用以降低通信模块之间的干扰的无线通信***。无线通信***包含第一通信模块、第二通信模块及控制模块。第一通信模块用以进行第一通信传输；第二通信模块用以进行第二通信传输，其中第一通信传输所使用的工作波段与第二通信传输所使用的工作波段至少部分重叠；控制模块用以控制第一通信模块及第二通信模块的运作；其中，当控制模块接收到来自第一通信模块的第一信号时，控制模块控制第二通信模块暂停第二通信传输，且当第二通信传输暂停时，控制模块转送第二信号至第一通信模块，使第一通信模块开始进行第一通信传输。

在该***的一实施例中，从该第一通信模块转送该第一信号开始直至该第一通信模块接收到该第二信号的一时间长度为不大于30微秒。

在该***的一实施例中，该***可包含定时器，用以记录第二通信传输的暂停时间长度，其中当暂停时间长度超过默认值时，控制模块控制第二通信模块恢复第二通信传输。

在该***的一实施例中，控制模块可依照默认时间间隔而规律地启动或暂停第二通信传输。

在该***的一实施例中，该***还包含寄存器，用以在第二通信传输暂停时，存储第二通信模块准备传送的数据。

本发明的另一目的是提供一种用以降低通信收发模块之间的干扰的通信方法，通过无线通信***来执行，其中无线通信***包含用以进行第一通信传输的第一通信模块、用以进行第二通信传输的第二通信模块及控制第一通信模块及第二通信模块的运作的控制模块，其中第一通信传输与第二通信传输所使用的工作波段至少部分重叠，该方法包含步骤：通过第一通信模块传送第一信号；当接收到第一信号时，通过控制模块控制第二通信模块暂停第二通信传输；以及当第二通信传输暂停时，通过控制模块转送第二信号至第一通信模块，使第一通信模块开始进行第一通信传输。

在该方法的一实施例中，从该第一通信模块转送该第一信号开始直至该第一通信模块接收到该第二信号的时间长度为不大于30微秒。

在该方法的一实施例中，该方法还包含步骤：通过定时器记录第二通信传输的暂停时间长度；以及当暂停时间长度超过默认值时，通过控制模块控制第二通信模块恢复第二通信传输。

在该方法的一实施例中，该方法还包含步骤：通过控制模块，依照至少默认时间间隔而自动地启动或暂停第二通信传输。

在该方法的一实施例中，该方法还包含步骤：通过寄存器，在第二通信传输暂停时，存储第二通信模块准备传送的数据。

通过本发明的通信***，工作频率重叠的两个通信传输模块之间的干扰将可被降低。

附图说明

图1(A)是目前ZigBee技术标准的工作波段示意图；

图1(B)是目前WiFi技术标准的工作波段示意图；

图2是本发明一实施例的通信***的示意图；

图3是本发明一实施例的控制模块的细部结构示意图；

图4是本发明一实施例的通信方法的步骤流程图；

图5是本发明一实施例的实验结果示意图。

符号说明：

10 无线通信***

20 第一通信模块

30 第二通信模块

40 控制模块

50 寄存器

60 定时器

70 印刷电路板

72 GPIO引脚

Request 第一信号

Grant 第二信号

Stop 第三信号

S41～S48 步骤

具体实施方式

以下将通过多个实施例说明本发明的测量设备的实施方式及运作原理。本领域普通技术人员，通过上述实施例可理解本发明的特征及功效，而可基于本发明的精神，进行组合、修饰、置换或转用。

本文所指的“连接”一词包括直接连接或间接连接等形式，且并非限定。本文中关于“当…”、“…时”的一词表示“当下、之前或之后”，且并非限定。值得注意的是，在本发明中，所谓的“第一”或“第二”等序数，只是用于区别具有相同名称的多个组件(Element)，并不表示其等位阶、执行、排列、或工艺的先后顺序。

本文中关于“设置于…”等类似描述表示两组件的对应位置关系，并不限定两组件之间是否有所接触，除非特别有限定，在此一并说明。另外，本文中关于“连接”、“电性连接”或“耦接”一词，若无特别强调，则表示包含了直接连接与间接连接的形式，其中间接连接是表示两个组件之间可通过其它组件而连接在一起，又或者是指两个组件之间可由无线传输的方式彼此进行通信。

在本发明中，所谓的“***”、“设备”、“装置”、“模块”、或“单元”等用语，是指电子组件或由多个电子组件所组成的数字电路、模拟电路、或其他更广义的电路，且除了特别指明的之外，它们不必须有阶层或从属关系。

此外，本发明的方法、或其中的步骤或手段可以任何所需及适合方式来实现。例如，它们可实现于硬件或软件。除了特别指明的之外，本发明的多种功能性组件、层级及手段可包括处理器、控制器、功能性单元、电路、编程逻辑、或微处理器的设置等，可操作成执行这些功能。可能存在专用的硬件组件及/或可编程硬件组件，可组态成以所需及适合方式来操作。

在本文中，“约”、“大约”、“大致”用语表示在给定值或范围的20％、10％或是5％之内。在此给定的数量为大约的数量，意即在没有特定说明的情况下，仍可隐含“约”、“大约”、“大致”的含义。

图2是本发明一实施例的无线通信***10的示意图。如图2所示，无线通信***10包含第一通信模块20、第二通信模块30及控制模块40。第一通信模块20可进行第一通信传输。第二通信模块30可进行第二通信传输。第一通信传输协议与第二通信传输协议是采用不同的无线通信技术标准，其中第一通信传输协议与第二通信传输协议所使用的工作波段至少部分重叠，换言之，当第一通信传输与第二通信传输同时进行时，有可能因为工作波段重叠而产生互相干扰的问题，但通过本发明能克服此问题。控制模块40可用以控制第一通信模块20及第二通信模块30的运作，例如通过传送控制信号使第一通信模块20或第二通信模块30进行特定运作，但不限于此。其中，第一通信模块20设定为当需要进行第一通信传输时，可主动传送第一信号(Request)至控制模块40。控制模块40设定为当接收到第一信号(Request)时(例如控制模块40的输入端的信号发生改变时)，控制第二通信模块30暂停第二通信传输。此外，当第二通信传输暂停时，控制模块40可设定为传送第二信号(Grant)至第一通信模块20，使第一通信模块20开始进行第一通信传输。由此可知，当第一通信传输进行时，第二通信传输可暂时停止进行，因此可避免第二通信传输与第一通信传输之间的干扰。此外，在一实施例中，无线通信***10还可包含寄存器50，用以存储无线通信***10的特定数据。另外，在一实施例中，无线通信***10还包含定时器60，用以记录无线通信***10的特定运作的时间长度。

在一实施例中，无线通信***10可以是通信装置，其中通信装置内包含了第一通信模块20及第二通信模块30，举例来说，无线通信***10可以是智能手机，而第一通信模块20可以是ZigBee模块，而第二通信模块30可以是WiFi模块，但并非限定。在一实施例中，第一通信模块20与第二通信模块30可以是各种无线通信收发器，且二者的工作波段至少一部分会重叠。在一实施例中，第一通信模块20与第二通信模块30可各自包含天线，用以进行数据的传送。在一实施例中，第一通信模块20与第二通信模块30可各自包含处理芯片，以处理各自的运作，但在另一实施例中，第一通信模块20与第二通信模块30也可以是使用电路板上的微处理器(CPU)作为自身的处理芯片。在一实施例中，第二通信模块30可与控制模块40整合在一起；本发明不限于此。

在一实施例中，控制模块40可以是微控制器或微处理器，又或者是微控制器或微处理器中的软件或固件。在一实施例中，控制模块40可通过一个具有处理芯片及多个可编程引脚(GPIO)的电路板来实现，进而根据GPIO引脚(pin)的信息而执行特定运作，例如控制模块40可因为某一引脚的电位高低不同而执行不同运作。在一实施例中，控制模块40通过GPIO引脚与第一通信模块20进行信号传递。在一实施例中，控制模块40设置为以第一信号(Request)做为输入模式(input mode)，并以第二信号(Grant)作为输出模式(outputmode)，也即控制模块40可根据第一信号(Request)而产生不同的运作，而其中一运作为输出第二信号(Grant)。此外，在一实施例中，控制模块40可采用封包传输协调(PacketTraffic Arbitration，PTA)机制，以控制第一通信模块20及第二通信模块30之间的运作。

此外，在一实施例中，当第二通信传输暂停时，寄存器50可存储第二通信模块30准备传送的数据，而当第二通信传输恢复运作时，第二通信模块30可将寄存器50所存储的数据恢复传送，进而使第二通信传输可续传。在一实施例中，寄存器50可通过内存或其它类似存储装置来实现，且不限于此。

在一实施例中，定时器60可用以计算无线通信***10的特定运作的持续时间，例如第二通信传输的暂停持续时间，但不限于此。通过定时器60，无线通信***10可针对各种运作来设定默认值，例如当第二通信传输的暂停持续时间超过默认值时，使第二通信传输恢复运作等，且不限于此。在一实施例中，定时器60可由计时电路来实现，在另一实施例中，定时器60也可为计算机程序，并通过微处理器的执行而实现其功能，且本发明不限于此。

图3是本发明一实施例的控制模块40的细部结构示意图，并请同时参考图2。如图3所示，控制模块40可设置于印刷电路板(PCB)70上，并且与印刷电路板70上的多个GPIO引脚72连接。在本实施例中，至少一个GPIO引脚是连接至第一通信模块20，以使控制模块40接收来自第一通信模块20的第一信号(Request)。此外，至少引脚是连接至第一通信模块20，以使控制模块40传送第二信号(Grant)至第一通信模块20。此外，在一实施例中，至少一个GPIO引脚可作为控制模块40与第二通信模块30之间的通信端口，控制模块40可借此传送第三信号(Stop)至第二通信模块30，但在其它实施例中，控制模块40也可以其它方式与第二通信模块30电性连接。为方便说明，以下将接收第一信号(Request)的引脚称之为输入引脚，并将输出第二信号的引脚称之为输出引脚。

在一实施例中，当输入引脚接收到第一信号(Request)时，输入引脚上的电位会发生改变，例如由高电位转变为低电位，此时控制模块40会传送第三信号至第二通信模块30，使第二通信模块30暂停第二通信传输，并且通过寄存器50来存储第二通信模块30欲发送的数据。第二通信传输暂停时，控制模块40可输出第二信号(Grant)至第一通信模块20，因此输出引脚上的电位将由高电位转变为低电位，且第一通信模块20可开始进行第一通信传输。此外，定时器60可记录第二通信传输的暂停时间长度。在一实施例中，当输入引脚上的电位再次改变时，例如由低电位转变为高电位时，控制模块40会根据定时器60的记录判断第二通信传输的暂停时间长度是否已超过默认值，借此决定是否要使第一通信传输停止(或暂停)，并恢复第二通信传输的进行。需注意的是，上述实施例是以输入引脚及输出引脚的高电位作为禁能电位(disable)，而以低电位作为使能电位(enable)，但在其它实施例中，也可改为将低电位作为禁能电位，并将高电位作为使能电位。而为方便说明，以下皆以高电位作为禁能电位，低电位作为使能电位来举例。

接着将详细说明无线通信***10的运作。图4是本发明一实施例的通信方法的步骤流程图，其是通过图2的无线通信***10来执行。在本实施例中，第一通信模块20是以ZigBee模块来举例，第二通信模块30是以WiFi模块来举例，且第二通信传输(WiFi)是进行中的状态。首先，步骤S41被执行，无线通信***10执行第一通信传输(ZigBee)，因此第一通信模块20传送第一信号(Request)至控制模块40。其后，步骤S42被执行，控制模块40接收第一信号(Request)，并传送第三信号(Stop)至第二通信模块30。其后，步骤S43被执行，第二通信传输(WiFi)暂停运作，且寄存器50存储第二通信模块30准备传送的数据。此外，步骤S44被执行，定时器60记录第二通信传输(WiFi)暂停运作的时间长度。另外，步骤S45被执行，控制模块40传送第二信号(Grant)至第一通信模块20，使第一通信传输开始进行。其后，步骤S46被执行，当输入引脚上的电位再次改变时，控制模块40判断第二通信传输(WiFi)暂停运作的时间是否已超过默认值。假如是，则步骤S47被执行，控制模块40控制第一通信模块20停止第一通信传输(ZigBee)的进行，并控制第二通信模块30恢复第二通信传输的进行；假如否，则步骤S48被执行，控制模块40使第一通信传输(ZigBee)持续进行。借此，第一通信传输(ZigBee)与第二通信传输(WiFi)之间的干扰可减少。需注意的是，上述步骤的顺序并非限定，只要合理即可更改或是同时执行。

关于步骤S41至S42，在一实施例中，当控制模块40接收第一信号(Request)时，输入引脚上的可改变(例如由高电位转变为低电位)，因此控制模块40可得知第一通信传输(ZigBee)需要被执行。

关于步骤S43至S45，在一实施例中，当第二通信传输(WiFi)暂停进行时，控制模块40可设定一个暂停用途位(stop flag)，以告知无线通信***10第二通信传输(WiFi)的状态；其中，当暂停用途位为0时，表示第二通信传输(WiFi)正在进行中，当暂停用途位为1时，表示第二通信传输(WiFi)暂停进行中；本发明不限于此。

此外，关于步骤S46至S48，由于当输入引脚上的电位由低电位转变为高电位时，第一通信传输(ZigBee)可能尚未完成，此情况下若以“第二通信传输的暂停时间长度是否超过默认值”作为辅助判断的机制，只要未超过默认值，即便输入引脚的电位改变，第一通信传输(ZigBee)仍可持续进行，使***1具备更大的适应性。此外，为避免第一通信传输(ZigBee)的过度进行而导致第二通信传输(WiFi)的效率降低，以“第二通信传输的暂停时间长度是否超过默认值”作为辅助判断的机制，亦可适时地恢复第二通信传输(WiFi)的进行。由此可知，通过步骤S46至S48，通信传输的效率可被提升。

此外，为了使无线通信***10的运作顺利，在一实施例中，“第一通信模块20从发出第一信号(Request)开始直至接收到第二信号(Grant)”的过程是对应第一时间长度，其中第一时间长度是设定为不大于25微秒(μs)(即第一时间长度≤25μs)；而在另一实施例中，第一时间长度可介于20至30微秒之间，且不限于此。另外，在一实施例中，“控制模块40发出第二信号(Grant)后直至无线通信***10完成信道清除评估(Clear ChannelAssessment，CCA)”的过程是对应第二时间长度，其中第二时间长度是设定为不大于75微秒(即第二时间长度≤75μs)，而在另一实施例中，第二时间长度可介于65至85微秒之间(即65μs≤第二时间长度≤85μs)，且不限于此。再者，为了使第二通信传输(WiFi)因暂停而受到的影响降低，在一实施例中，第一通信传输(ZigBee)在平均每100毫秒内占用通道的时间长度设定为介于1至10毫秒(即1ms≤时间长度≤10ms)，在另一实施例中，第一通信传输(ZigBee)在平均每100毫秒内占用通道的时间长度设定为介于2至5毫秒(即2ms≤时间长度≤5ms)，且不限于此。

另外，为了使无线通信***10在切换第一通信传输(ZigBee)及第二通信传输(WiFi)时能维持效率，控制模块40与定时器60的相关运作设定也是本发明的特色之一。在一实施例中，定时器60可设定为每一间隔特定时间来进行一次提示，使控制模块40执行“判断第二通信传输(WiFi)的暂停时间长度是否超过默认值”的运作，借此判断是否要恢复第二通信传输(WiFi)。在一实施例中，前述的间隔特定时间可在10至30毫秒之间(即10ms≤间隔特定时间≤30ms)；在另一实施例中，间隔特定时间可约为20毫秒，但并非限定。

而在另一实施例中，控制模块40可设定为依照特定时间间隔而自动开启第二通信传输(WiFi)及自动关闭第二通信传输(WiFi)，例如可每间隔80毫秒自动关闭第二通信传输(WiFi)，并在约20毫秒后自动开启第二通信传输(WiFi)，亦即在本实施例中，控制模块40可不执行“判断第二通信传输(WiFi)的暂停时间长度是否超过默认值”的运作。上述记载仅是举例，并非限定。

图5是本发明一实施例的实验结果示意图，其是显示在第二通信传输(WiFi)的发送端及接收端以20至50Mbps服务流量进行传输的过程中加入第一通信传输(ZigBee)，第一通信传输(ZigBee)的成功率。如图4所示，第一通信传输(ZigBee)可呈现良好的成功率。图5可视为当WiFi在TX方向/RX方向上具有不同流量时，Zigbee STA加入通信传输运作(Server)的不同成功率，其中Y轴可定义为Zigbee STA加入Zigbee Server的成功率，X轴可定义为WiFi在TX/RX方向分别传输20/25/30/35/40/45/50Mbps流量。其中，WiFi CoEx-＞WlFi Remote的方向定义为TX，WlFi Remote-＞WlFi CoEx的方向定义为RX。

上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求书为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (8)

1.一种无线通信***，用以降低两个通信收发模块之间的干扰，其特征在于，包含：

一第一通信模块，用以进行一第一通信传输；

一第二通信模块，用以进行一第二通信传输，其中该第一通信传输与该第二通信传输所使用的工作波段至少部分重叠；以及

一控制模块，用以控制该第一通信模块及该第二通信模块的运作；其中，该控制模块具有一输入引脚，该输入引脚用以接收一第一信号，当该输入引脚从一第一电位转变为一第二电位时，该控制模块控制该第二通信模块以一暂停时间长度暂停该第二通信传输，且当该第二通信传输暂停时，该控制模块传送一第二信号至该第一通信模块，使该第一通信模块开始进行该第一通信传输；以及

在该输入引脚从该第一电位转变为该第二电位以后，当通过将该输入引脚从该第二电位转变为该第一电位来通知该控制模块该第一通信模块不再启动该第一通信传输时，若该暂停时间长度未超过默认值时，该控制模块控制该第二通信传输持续暂停。

2.根据权利要求1所述的无线通信***，其特征在于，从该第一通信模块传送该第一信号开始直至该第一通信模块接收到该第二信号的时间长度为不大于30微秒(μs)。

3.根据权利要求1所述的无线通信***，其特征在于，还包含一定时器，用以记录该第二通信传输的该暂停时间长度。

4.根据权利要求1所述的无线通信***，其特征在于，还包含一寄存器，用以在该第二通信传输暂停时，存储该第二通信模块准备传送的数据。

5.一种无线通信方法，用以降低两个通信收发模块之间的干扰，该方法是通过一无线通信***来执行，其中该无线通信***包含用以进行第一通信传输的一第一通信模块、用以进行第二通信传输的一第二通信模块及控制该第一通信模块及该第二通信模块的运作的一控制模块，且该控制模块具有一输入引脚，该输入引脚用以接收一第一信号，其中该第一通信传输与该第二通信传输所使用的工作波段至少部分重叠，其中该方法包含步骤：

通过该第一通信模块传送一第一信号；

当该输入引脚从一第一电位转变为一第二电位时，通过该控制模块控制该第二通信模块以一暂停时间长度暂停该第二通信传输；以及

当该第二通信传输暂停时，通过该控制模块传送一第二信号至该第一通信模块，使该第一通信模块开始进行该第一通信传输；以及

在该输入引脚从该第一电位转变为该第二电位以后，当通过将该输入引脚从该第二电位转变为该第一电位来通知该控制模块该第一通信模块不再启动该第一通信传输时，若该暂停时间长度未超过默认值时，通过该控制模块控制该第二通信传输持续暂停。

6.根据权利要求5所述的无线通信方法，其特征在于，从该第一通信模块传送该第一信号开始直至该第一通信模块接收到该第二信号的时间长度为不大于30微秒。

7.根据权利要求5所述的无线通信方法，其特征在于，还包含步骤：

通过一定时器记录该第二通信传输的该暂停时间长度。

8.根据权利要求5所述的无线通信方法，其特征在于，还包含步骤：

通过一寄存器，在该第二通信传输暂停时，存储该第二通信模块准备传送的数据。