CN1416223A - 无线通信设备和使用该设备补偿偏移量的方法 - Google Patents

Abstract

一种无线通信设备和使用该设备补偿偏移量的方法，其中在功率节约模式下由等待时间产生的偏移量被有效地补偿。该无线通信设备包括一个频率匹配单元，用来补偿偏移量，该偏移量是由无线通信设备与外部设备通信过程中存在的等待时间产生的。如果保持模式、取样模式和暂停模式中的任一种被转变为正常模式，频率匹配设备将把与预先确定的帧对应的时钟值加入***时钟的时钟值。因此，如果保持模式、取样模式或暂停模式被转变为正常模式，各帧中产生的偏移量将得到有效地补偿。

Description

无线通信设备和使用该设备补偿偏移量的方法

技术领域

本发明涉及一种无线通信设备和一种使用该设备补偿偏移量的方法，更具体的说，涉及一种无线通信设备和一种使用该设备补偿偏移量的方法，其中，从功率节约模式中产生的等待时间可以被有效地补偿。本发明基于2001年9月22日申请的韩国专利申请No.2001-58882，并将该文献作为参考。

背景技术

在电通信，网络，计算机和消费品领域，蓝牙是一种无线数据通信技术的名字。蓝牙技术适用于通过一个在短距离的无线电连接来连接多个设备，例如，如果蓝牙无线通信技术在蜂窝电话和膝上型电脑上应用，蜂窝电话和膝上型电脑之间不用电缆可以进行无线通信。不仅打印机、个人数字助理(PDA)、台式电脑、无线电传真、键盘和游戏操纵杆，而且所有的数字设备都可以是蓝牙***的一部分。

一般来说，蓝牙***最大的数据传送量为1Mbps，最大的传送距离为10米，1Mbps是2.4GMz工业科技医药(ISM)频带中的一个频率，无需许可也可以使用，而且花费很低也容易实现。同样，建立10米的传送距离，是因为在使用者手提设备和办公桌上的个人电脑之间，这个距离已经足够了。

此外，蓝牙***被设计在充满噪音的无线电频率的环境中工作，在这个环境中，提供稳定的数据传送和接收的是每秒1600次的频率跳跃***。

此外，蓝牙***不仅支持一对一的连接，而且支持一对多的连接。如图1所示，蓝牙***中，建立和连接了多个微微网(piconet)，不同的频率跳跃命令分离了各个微微网。“piconet”的意思是，通过将主设备和一个或多个从设备的连接形成蓝牙***。一个微微网可以有一个主设备和最多七个从设备。主设备和从设备之间通过时分复用***(TDD)实现双向通信，TDD的每个跳跃间隔为625μs(1/1600秒)。多个微微网有规则地与另一个网连接构成一个分散网。

图2表示了在主设备和从设备之间通过TDD进行通信的过程。根据图2，每个分配时隙的信道具有625μs长度。时隙的数量由微微网主机的蓝牙时钟确定。同时，主或从设备之间可以交替传输数据包。也就是说，主设备仅在被偶数标注的时隙处传输数据包，而从设备仅在被奇数标注的时隙处传输数据包。应该规定主或从设备在五个时隙范围内传输的数据包。数据包是指通过微微网信道传输的数据单元。

微微网与主机的***时钟同步。主机的***时钟自微微网存在就未更正。主机的***时钟在有效传输过程中保持在MX625μs，其中M为偶数和正整数。

从设备更新定时偏移量，以适应主机时钟。也就是说，从设备将测试RX(接收)定时与接收数据包的准确RX定时进行比较，及时改变偏移量以校正定时的误差。

从设备的TX(传输)定时将基于最新的从设备的RX定时。RX定时是基于从主设备到从设备的时隙期间最近的有效触发。从设备可以接收一个数据包，并且只要定时不一致保持在±10μs不确定的窗口内，就能够更改RX定时。

连接蓝牙***以后，为了节约功率，主设备可以通过保持模式、取样模式(sniff mode)、暂停模式等等管理从设备。保持模式在主设备与从设备连接的状态下，保持激活成员地址AM_ADDR，并进入睡眠模式。取样模式在主设备与从设备连接的状态下，保持激活成员地址AM_ADDR外，还延伸了一监听间隔。暂停模式在睡眠状态中进行，在主设备与从设备连接的状态下，开放激活成员地址AM_ADDR。在从设备进入暂停模式前，从主设备分配暂停模式地址PM_ADDR或者是访问请求地址AR_ADDR。

图3表示了对于单个时隙数据包在正常模式下蓝牙主设备的RX/TX循环，图4表示了对于单个间隔数据包在正常模式下蓝牙从设备的RX/TX循环。正如图3和图4表示的，在主设备与从设备连接的状态下，蓝牙***选择性地传送和接收数据包。最大尺寸的数据包可以是366μs，它由数据包的类型和负荷长度确定。RX和TX传输具有不同的跳频。信道的跳频用g(m)表示。

一旦传输投入应用，在TX突发开始以后，将返回数据包估计为N*625us，这里N是奇数和正整数。同样，N也由传输数据包的类型确定。正常操作期间，窗口有20μs宽，以保证+/-10μs的等待时间。

在主设备通过保持模式、取样模式、暂停模式等等管理从设备时，如果蓝牙***改变为激活状态，主设备和从设备之间将会出现偏移量。也就是说，在蓝牙***连接时，将会出现+/-10μs的等待时间。如果在功率节省模式下在比较长的一段时间这种等待时间(＞40秒)，那么即使在使用了跳频扩展频谱(FHSS)的蓝牙***连接的状态下不会传输数据。根据图5，蓝牙***在连接的状态下可以为保持模式。在该保持模式下，蓝牙***既不传送也不接收数据。如果蓝牙***的从设备返回到正常的模式下，在传送数据至主设备之前，从设备将检查主设备是否给出了请求信号。在这种情况下，从设备的搜索窗口的尺寸将从10μs增长到Xμs，如所示。

如果搜索窗口的尺寸超过625μs，在RX跳频为g(2m)、g(2m+2)、…g(2m+2i)(这里的i为整数)时，下列窗口将不会启动，但是会在g(2m)、g(2m+4)、…g(2m+4i)时启动。或者，下列窗口在g(2m)、g(2m+6)、…g(2m+6i)时启动。在这种情况下，引起了跳频不一致的问题，因此超过了40秒的限制时间。

为了避免上述问题的产生，应提供经过很多实验得出的一种实验性的估计值。然而，在这种情况下，可能丢失功率保存的特色。同样，如果使用40.9秒的保持模式，将补偿最大32.750ms的时隙，因此，超过625μs。

发明内容

因此，本发明主要的目的是提供一种无线通信设备，一种使用该设备补偿偏移量的方法，其中微秒单元的窗口尺寸以帧单元被增大了，从而更有效补偿等待时间。

为了实现本发明的上述目的，提供一种无线通信设备，该设备包括：收发信机，用于向外部设备传送，并从其接收数据包；和频率匹配单元，如果保持模式、取样模式或者暂停模式中的任一种被转变为正常模式，用于通过将与预先确定的帧对应的时钟值加入***时钟的时钟值来补偿由于在无线通信设备和外部设备之间进行通信的过程中出现的等待时间而产生的偏移量。

频率匹配单元包括：一个跳频计算器，用于从增加的值来计算帧的跳频；一个访问码搜索器，用来搜索数据包中提供的访问码；一个用来计算帧数目的计数器；还包括一个控制器，用来补偿偏移量，用来补偿帧频率至跳频。控制器控制跳频计算器、访问码搜索器、计数器，因此如果搜索到访问码，偏移量将被补偿。控制器还可以确定如果访问码没有被搜索到时，帧是否被结束，如果帧没有被结束，计数帧的数目，同时控制计数器和访问码搜索器来搜索访问码。控制器还可以从由计数器计算的帧数量中获得与帧对应的时钟值，帧中的一帧具有1.25ms的长度，它是FHSS***的一个帧长度。

在本发明所述的无线通信设备中，因为以帧单元放大了微秒单位的窗口尺寸，等待时间将得到有效的补偿。

这里还提供了一种无线通信方法，包括如下步骤：向外部设备传送数据包，并从其接收数据包；以及如果保持模式、取样模式或者暂停模式中的任一种被转变为正常模式，通过将与预先确定的帧对应的时钟值加入***时钟的时钟值来补偿由于在无线通信设备和外部设备之间进行通信的过程中出现的等待时间而产生的偏移量。

附图说明

将下列详细描述与附图结合起来考虑，可以更好的理解对于本发明更加完整的评价，及其中的许多同时存在的优点更加明显。附图中相同的附图标记表示了相同或相似的部件，其中：

图1表示了蓝牙***的分散网；

图2表示了通过TDD，在主设备和从设备之间进行通信；

图3表示了对于单个时隙的数据包在正常模式下在蓝牙***主设备中的RX/TX循环；

图4表示了对于单个时隙的数据包在正常模式下在蓝牙***从设备中的RX/TX循环；

图5表示了如果从设备从保持模式返回后，它的RX定时；

图6表示了本发明的无线通信设备的方框图；

图7表示了蓝牙时钟；

图8表示了图6中的以帧单元放大的窗口尺寸；

图9表示了偏移量在图8中的主设备和从设备之间被补偿的例子；

图10表示了图6的无线通信设备中补偿偏移量的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图描述本发明优选的实施方式，即一种无线通信设备以及使用该设备补偿偏移量的方法。

图6的方框图表示了本发明的无线通信设备。根据图6，本发明的无线通信设备20(30)包括一个无线电收发信机21(31)和一个频率匹配单元23(33)。频率匹配单元23(33)包括一个跳频计算器25(35)、一个访问码搜索器26(36)、一个控制器27(37)和一个计数器28(38)。提供了一个主机40(50)作为无线通信设备20(30)的***部件。下列标号20，21，23，25，26，27，28和40表示无线通信设备和它通过从设备操作的部件，标号30，31，33，35，36，37，38和50表示无线通信设备和它通过主设备操作的部件。

首先描述无线通信设备20通过从设备工作的过程。

收发信机21处理一个外部接收的信号，例如射频(RF)信号和向外传输将被传输的数据包。

频率匹配单元23通过通信接口与一个主机40相连。各种通信终端例如笔记本电脑、蜂窝电话、打印机可作为主机40使用。频率匹配单元23处理主机40产生的请求信号，还处理通过收发信机21接收的信号。此外，如果保持模式、取样模式或者暂停模式中的任一种被改变为正常模式，频率匹配单元23将与预先确定的帧对应的时钟值加入在无线通信设备20中提供的***时钟(未表示出)的时钟值中，以至于因在无线通信设备与外部设备之间通信过程中出现的等待时间而导致的偏移量将会被补偿。

从通过将与预先确定的帧对应的时钟值加入无线通信设备20的***时钟的时钟值过程中获得的一个值中，跳频计算器25计算帧跳频。

访问码搜索器26搜索数据包中提供的访问码。在从微微网信道传输的数据包中提供访问码。数据包从访问码开始。除了DC偏移量补偿和信号识别以外，访问码还可以用于信号同步。

控制器27控制跳频计算器25、访问码搜索器26和计数器28，以至于帧频通过获得的跳频补偿，以补偿偏移量。

计数器28计数帧的数目。计数器28计数的帧的数目被传送至控制器27。根据从计数器28接收的帧数目，控制器27获得与帧对应的时钟值。

接着，描述无线通信设备30通过主设备工作的过程。

当无线通信设备30通过主设备工作时，它请求从设备中的任何一个在预定的时间完成主设备功能。主设备确定微微网中信道的整体特性。主设备的蓝牙设备地址BD_ADDR确定跳频行和信道访问码。也就是说，主设备的时钟确定跳跃行的相位和定时。主设备还控制信道的业务量。任何数字设备都可以用作主设备。一旦微微网建立了，主设备的功能可以倒转变为从设备。

频率匹配单元33与连接网络的从设备交换数据传输定时，传输和处理微微网数据，该数据包括连接到网络的从设备的激活成员地址。

图7表示了蓝牙***的时钟。蓝牙***包括一个内部***时钟(在下文，指的是蓝牙时钟)，它确定传送和接收的跳跃和定时。蓝牙时钟既不会被改变也不会被控制。然而，将偏移量增加至原始的时钟中获得的相互同步的临时蓝牙时钟可以用来和其他设备同步。

微微网信道的定时和跳频由主设备的蓝牙时钟确定。当微微网建立以后，主设备的时钟与从设备通信。为了与主设备时钟同步，每一个从设备将偏移量增加到每个时钟中。因为各个设备的时钟不同地驱动，各个的偏移量应该进行周期性的更新。

在蓝牙***中，四个期间312.5μs、625μs、1.25ms和1.28s与定时器的位对应，CLK0、CLK1、CLK2和CLK12。当CLK0和CLK1都为0时，主设备和从设备之间的传输从偶数期间开始。

图8表示了图6中的以帧单元放大的窗口尺；图9表示了偏移量在图8中的主设备和从设备之间补偿的例子。

根据图8和图9，通过基于保持模式或取样模式计算Hop(跳跃)2m，可以获得预先设定的帧。无线通信设备20(30)中的收发信机21(31)传送数据包至外部设备，并从其接收数据包。数据包是指通过微微网信道传输的数据单元。每个数据包包括三个部分：访问码、首标、净荷。访问码和首标具有固定的长度，一般来说是72位和54位。净荷的长度在0到2745位之间。有不同类型的数据包，例如访问码类型的数据包，访问码和首标类型的数据包、访问码和净荷类型的数据包，等等。

数据包从访问码开始。如果首标紧接着访问码，那么访问码的长度为72位。如果没有首标紧接着，那么访问码的长度为68位。访问码用于信号同步，DC偏移量补偿、信号标识。访问码可以识别在微微网信道传送和接收的所有的数据包。

如果无线通信设备20(30)通过从保持模式、取样模式和暂停模式中的任一种转变为正常模式，也就是，一种访问模式，频率匹配单元23(33)以传送和接收中的帧的时钟值补偿等待时间。根据附图10描述一种补偿等待时间偏移量的方法。

图10表示了图6的无线通信设备中补偿偏移量的方法的流程图。

根据图10，无线通信设备20(30)中的收发信机21(31)传送数据包至外部设备，并从其接收数据包。无线通信设备20(30)的频率匹配单元23(33)确定无线通信设备20(30)是否从保持模式、取样模式和暂停模式中的任一种转变为正常模式(S101)。如果无线通信设备20(30)从保持模式、取样模式和暂停模式中的任一种转变为正常模式，频率匹配单元23(33)启动传送和接收的帧的搜索窗口(S103)。频率匹配单元23(33)的计数器28(38)计数被传送和接收的帧的数目。被传送和接收的帧的数目是指在保持模式、取样模式或者暂停模式期间没有被传送至外部设备而在备用状态中的数据包的帧单元转换系数。频率匹配单元23(33)获得与计算的帧对应的时钟值。另外，频率匹配单元23(33)将获得的帧的时钟值加入无线通信设备20(30)的时钟值，也就是说，蓝牙时钟值。频率匹配单元23(33)从一个值的反相值中获得被传送和接收的帧的跳频，该值通过将被传送和接收的帧的时钟值加入蓝牙时钟值中获得(S105)。频率匹配单元23(33)以计算的跳频跳跃传送和接收的帧。被传送和接收的帧中的一个具有1.25ms的长度，它是FHSS***中的一个帧长。FHSS***是两个典型的扩展频带技术中的一个，另一个是直接序列扩谱(DSSS)***。DSSS***通过一个比数据带宽更大的带宽调制原始信号，并扩展调制后的信号。当FHSS***通过编好的顺序或随机顺序将数据从一种频率的转变到另一种频率时，它的接收部件将识别频率的转变。FHSS***的优势是在受到干扰的影响时，比DSSS***时更加不敏感。

此外，频率匹配单元23(33)确定是否从被传送和接收的(S107)帧中搜索到访问码。一旦访问码从被传送和接收的帧中被搜索到(S107)，频率匹配单元23(33)将禁止搜索窗口，并且与另一个微微网的从设备或者主设备连接，以传送和接收数据包(S111)。

如果访问码没有从被传送和接收的帧中被搜索到(S107)，频率匹配单元23(33)将确定被传送和接收的帧是否被结束。

如果确定被传送和接收的帧结束了，频率匹配单元23(33)确定帧将不与外部设备通信，与从设备的连接失败(S117)。

如果确定被传送和接收的帧已经结束了，频率匹配单元23(33)计数被传送和接收的帧，所以，上述方法将对另一帧重复执行。因此，如果无线通信设备从保持模式、取样模式或暂停模式被转变为正常模式，被传送和接收的帧中产生的偏移量将被有效的补偿。根据本发明所述的无线通信设备，由于微秒单元的窗口尺寸以帧单元放大，等待时间将得到更有效地补偿。

Claims (12)

1.一种无线通信设备，该设备包括：

收发信机，用于向外部设备传送，并从其接收数据包；和

频率匹配单元，如果保持模式、取样模式或者暂停模式中的任一种被转变为正常模式，用于通过将与预先确定的帧对应的时钟值加入***时钟的时钟值，来补偿由于在无线通信设备和外部设备之间进行通信的过程中出现的等待时间而产生的偏移量。

2.根据权利要求1所述的无线通信设备，其中，频率匹配单元包括：

跳频计算器，用于从增加的值计算帧的跳频；和

控制器，用来补偿偏移量至跳频，以补偿帧频率。

3.根据权利要求2所述的无线通信设备，其中，频率匹配单元还包括访问码搜索器，用来检测数据包中提供的访问码；如果找到访问码，控制器补偿偏移量。

4.根据权利要求3所述的无线通信设备，其中，频率匹配单元还包括一个计数帧数量的计数器，与帧对应的时钟值通过计数器计数的帧的数目来获得。

5.根据权利要求4所述的无线通信设备，其中，如果访问码没有被搜索到，控制器确定帧是否结束，如果帧没有结束，计数帧的数目，并且控制计数器和访问码搜索器来检测访问码。

6.根据权利要求4所述的无线通信设备，其中帧中的一个帧具有FHSS***的帧长。

7.一种无线通信方法，包括如下步骤：

向外部设备传送，并从其接收数据包；以及

如果保持模式、取样模式或者暂停模式中的任一种被转变为正常模式，通过将与预先确定的帧对应的时钟值加入***时钟的时钟值，补偿由于在无线通信设备和外部设备之间进行通信的过程中出现的等待时间而产生的偏移量。

8.根据权利要求7所述的方法，其中补偿步骤包括：

从增加的值中计算帧的跳频；以及

补偿帧频率至跳频，以便偏移量得到补偿。

9.根据权利要求7所述的方法，其中补偿步骤还包括搜索数据包中提供的访问码的步骤，以及如果访问码被搜索到，补偿偏移量。

10.根据权利要求9所述的方法，其中补偿步骤还包括：

计数帧的数目；以及

从通过计数器计数的帧的数目计算与帧对应的时钟值。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括如下步骤：

如果访问码没有被搜索到时，确定帧是否结束；以及

如果确定了帧没有结束，计数帧的数目。

12.根据权利要求10所述的方法，还包括如下步骤：

其中各帧中的一个帧具有FHSS***的帧长。

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