TWI432058B - 低耗能無線通訊方法 - Google Patents

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Description

低耗能無線通訊方法
本發明相關於一種低耗能無線通訊方法，尤指一種利用藍芽模組來掃描無線訊號之低耗能無線通訊方法。
在現代化的資訊社會中，電腦與網路設備的普及與合理售價促使區域網路的架設大幅成長。網路能夠連接在不同地點的終端機，使得數位資料能夠在不同使用者之間快速且有效率地流通傳遞。其中，無線區域網路(wireless local area network,WLAN)的發展更能解除網路傳輸線對終端機的束縛，讓使用者只需攜帶輕薄短小的可攜式無線通訊裝置，即能隨時隨地經由無線網路存取各種網路資源。
在習知WLAN系統中，無線通訊裝置包含一無線保真(wireless fidelity,Wi-Fi)模組，可和網路端建立無線連接。無線通訊裝置的電源多半由電池來提供，如何降低功率消耗一直是重要議題。因此，無線通訊裝置通常可在正常模式或省電模式下運作：正常模式下會啟動Wi-Fi模組，而在省電模式下或關機時會關閉高耗能的Wi-Fi模組，進而減少電源消耗。在此種架構下，無線通訊裝置在省電模式下並未和網路端建立連線，回到正常模式後需要再次進行掃描以建立連線，因此在切換運作模式後無法立即提供網路服務。
英特爾發展出一種「永遠開機永遠連線」(always on & always connected,AOAC)技術，在無線通訊裝置之Wi-Fi模組內安裝掃描引擎。在進入AOAC架構之省電模式後，首先會關閉Wi-Fi模組，接著會定期啟動Wi-Fi模組以進行掃描。若能偵測到一WLAN橋接器(access point,AP)，此時會喚醒無線通訊裝置以和此WLAN橋接器建立連線。習知AOAC技術雖能提供及時網路服務，但是Wi-Fi模組在進行掃描時會消耗極大功率。若是無線通訊裝置所處環境並無任何網路端裝置，習知AOAC技術仍然會反覆地進行不必要的掃描，造成額外的能量消耗。
本發明提供一種低耗能無線通訊方法，其包含在進入一省電模式後，關閉一無線通訊裝置之一無線保真模組；在該省電模式下，利用該無線通訊裝置之一藍芽模組來定期掃描一網路端之一操作頻帶；若在該操作頻帶內能偵測到一射頻訊號，且該射頻訊號所佔據之一頻寬和該網路端之一頻寬相同，喚醒該無線通訊裝置以進入一正常模式。
目前常見的無線通訊裝置多半同時支援WLAN系統和 藍芽(Bluetooth)系統。藍芽係一種短距離無線傳輸技術，具有低功率、無方向性天線、雙向通信以及在藍芽通訊範圍內能自動辨識或存取其它藍芽裝置等特性。
第1圖為本發明中一無線網路系統100之功能方塊圖。無線網路系統100包含一無線通訊裝置UE和一網路端BS。無線通訊裝置UE包含一Wi-Fi模組110、一藍芽模組120、一儲存單元130，以及一控制電路140。網路端BS可為一WLAN基站(base station)或一WLAN橋接器。
第2圖為本發明第一實施例中無線通訊裝置100運作時之流程圖，其包含下列步驟：
步驟210：在進入省電模式後，無線通訊裝置UE關閉Wi-Fi模組110。
步驟220：利用藍芽模組120來定期掃描網路端BS的操作頻帶。
步驟230：判斷在網路端BS的操作頻帶內是否能偵測到射頻訊號，且其所佔據的頻寬和網路端BS的頻寬相同：若是，執行步驟280；若否，執行步驟240。
步驟240：將藍芽模組120切換至一低功率模式，執行步驟220。
步驟280：喚醒無線通訊裝置UE以進入正常模式。
在正常模式下，無線通訊裝置UE內所有元件皆會開啟，因此能提供完整服務，但會消耗較多能量。在省電模式下，無線通訊裝置UE僅能提供部分服務，透過關閉不需使用之元件來節省電源消耗。由於WiFi模組110在進行掃描時耗能極大，因此本發明無線通訊裝置100在進入省電模式後，控制電路140會先關閉WiFi模組110，如步驟210所示。由於電子產品和製造廠商數量和種類繁多，省電模式可包含睡眠模式、修眠模式，或待機模式等，其名稱和詳細運作可能有所差異，但透過關閉高耗能或非必要元件以降低電源消耗的基本原則皆相同。相關領域具備通常知識者應能理解，「省電模式」名稱差異並不限定本發明之範疇。
在WLAN系統中，網路端BS的操作頻帶約在2412MHz至2484MHz之間，其頻寬可為20MHz或40MHz。藍芽系統的操作頻帶約在2400MHz至2480MHz之間，共有79個通道(channel)，而每一個通道的工作頻寬為1MHz。由於藍芽系統和WLAN系統皆採用無需申請執照之工業科學醫療(industrial scientific medical,ISM)2.4G頻帶來傳送資料，為了避免相互干擾，藍芽系統採用適應式跳頻(adaptive frequency hopping,AFH)技術，透過偵測干擾源來辨識出所有合適頻道，每次只使用79個頻道其中一個合適頻道，使用時間一到就會跳換到其他78個頻道中的任一個合適頻道，並接續之前的通訊運作，如此的跳頻每秒最高可進行1600次。
在步驟220中，本發明可利用藍芽模組120現有AFH技術來定期掃網路端BS的操作頻帶。第3A圖至第3D圖顯示了藍芽模組120在2.4GHz ISM頻帶內所偵測到之射頻訊號。在第3A圖所示之實施例中，藍芽模組120在2.4GHz ISM頻帶內並未偵測到任何射頻訊號。在第3B圖所示之實施例中，藍芽模組120在2.4GHz ISM頻帶內偵測到之射頻訊號其頻寬約為1MHz(單一藍芽通道之工作頻寬)。在第3C圖所示之實施例中，藍芽模組120在2.4GHz ISM頻帶內偵測到之射頻訊號其頻寬約為20MHz(連續20個藍芽通道之工作頻寬)。在第3D圖所示之實施例中，藍芽模組120在2.4GHz ISM頻帶內偵測到之射頻訊號其頻寬約為40MHz(連續40個藍芽通道之工作頻寬)。
在步驟230中，控制電路140可判斷在2.4GHz ISM頻帶內是否能偵測到射頻訊號，並判斷偵測到的射頻訊號所佔據的頻寬是否和WLAN系統之頻寬相同。若藍芽模組120之偵測結果如第3A和3B圖所示，控制電路140可得知2.4GHz ISM頻帶內並無任何WLAN橋接器，或是偵測到的射頻訊號可能為雜訊或其它裝置之訊號，此時會接著執行步驟240以將藍芽模組120切換至低功率模式。低功率模式可為呼吸模式(sniff)、保持模式(hold)或暫停模式(park)，其定義和運作在藍芽規範中有詳細說明，且為相關領域具備通常知識者所熟知，在此不另加贅述。
若藍芽模組120之偵測結果如第3C和3D圖所示，控制電路140可得知2.4GHz ISM頻帶內所偵測到的射頻訊號可能為WLAN橋接器之訊號，本發明第一實施例會接著在步驟280中喚醒無線通訊裝置UE以進入正常模式，進而在後續步驟中建立連線。
第4圖為本發明第二實施例中無線通訊裝置100運作時之流程圖，其包含下列步驟：
步驟210：在進入省電模式後，無線通訊裝置UE關閉Wi-Fi模組110。
步驟220：利用藍芽模組120來定期掃描網路端BS的操作頻帶。
步驟230：判斷在網路端BS的操作頻帶內是否能偵測到射頻訊號，且其所佔據的頻寬和網路端BS的頻寬相同：若是，執行步驟250；若否，執行步驟240。
步驟240：將藍芽模組120切換至一低功率模式，執行步驟220。
步驟250：啟動Wi-Fi模組110以進行掃描。
步驟260：判斷使否能偵測到一特定WLAN橋接器：若是，執行步驟280；若否，執行步驟270。
步驟270：關閉Wi-Fi模組110，執行步驟220。
步驟280：喚醒無線通訊裝置UE以進入正常模式。
本發明第二實施例執行步驟210～240和280之方式和第一實施例相同，然而本發明第二實施例另包含步驟250～270。
在步驟230中，若藍芽模組120之偵測結果如第3C和3D圖所示，控制電路140可得知2.4GHz ISM頻帶內所偵測到的射頻訊號可能為橋接器之訊號，本發明會接著執行步驟250以啟動WiFi模組110以進行掃描。此時，若無線通訊裝置UE的通訊範圍內有橋接器時，WiFi模組110可得到相對應之服務組識別碼(service set identifier,SSID)。
依據WiFi模組110的掃描結果，本發明可於步驟260中判斷是否能偵測到一特定橋接器。依據不同操作環境或無線通訊裝置之設定，使用者可自行建立包含一個或多個特定橋接器SSID之候選名單，並將候選名單存在儲存單元130內。若WiFi模組110於步驟250掃描到的特定橋接器SSID包含在候選名單內，此時本發明會在步驟280中喚醒無線通訊裝置UE以進入正常模式，進而在後續步驟中和偵測到之特定橋接器建立連線。若WiFi模組110於步驟250並未掃描到任何SSID或所有掃描到的SSID皆未包含在候選名單內，此時本發明會在步驟270中關閉WiFi模組110，再執行步驟220以重複前述流程。
綜上所述，本發明之無線通訊裝置可在省電模式下使用藍芽模組定期偵測射頻訊號，並在判斷偵測到的射頻訊號為WLAN網路端之訊號時，才會喚醒無線通訊裝置以進入正常模式，因此能提供兼顧省電和及時網路服務之AOAC架構。
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‧‧‧無線網路系統
110‧‧‧Wi-Fi模組
120‧‧‧藍芽模組
130‧‧‧儲存單元
140‧‧‧控制電路
UE‧‧‧無線通訊裝置
BS‧‧‧網路端
210~280‧‧‧步驟
第1圖為本發明中一無線網路系統之功能方塊圖。
第2圖為本發明第一實施例中無線通訊裝置運作時之流程圖。
第3A圖至第3D圖為本發明藍芽模組在2.4GHz ISM頻帶內所偵測到射頻訊號之示意圖。
第4圖為本發明第二實施例中無線通訊裝置運作時之流程圖。
210～280．．．步驟

Claims (5)

  1. 一種低耗能無線通訊方法，其包含：在一無線通訊裝置從一正常模式進入一省電模式後，關閉該無線通訊裝置之一無線保真(wireless fidelity,Wi-Fi)模組；當該無線通訊裝置在該省電模式下運作時，該無線通訊裝置之一藍芽模組在一主動模式下運作並在一預定期間內定期掃描一網路端之一操作頻帶；若在該預定期間內該藍芽模組在該操作頻帶內無法偵測到任何射頻訊號，將該藍芽模組從該主動模式切換至一低功率模式以定期掃描該網路端之該操作頻帶；以及當該無線通訊裝置在該省電模式下運作時，若該藍芽模組在該操作頻帶內能偵測到一射頻訊號，且該射頻訊號所佔據之一頻寬和該網路端之一頻寬相同，啟動該無線保真模組。
  2. 如請求項1所述之方法，其另包含：若該無線保真模組能偵測到一橋接器，將該無線通訊裝置從該省電模式切換至該正常模式。
  3. 如請求項2所述之方法，其另包含： 偵測該橋接器之一服務組識別碼(service set identifier,SSID)並判斷該服務組識別碼是否包含在一候選名單內；以及若該服務組識別碼包含在該候選名單內，將該無線通訊裝置從該省電模式切換至該正常模式。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該低功率模式係為一呼吸模式(sniff)、一保持模式(hold)或一暫停模式(park)。
  5. 如請求項1所述之方法，其另包含：若該射頻訊號所佔據之該頻寬和該網路端裝置之該頻寬不同，將該藍芽模組從該主動模式切換至該低功率模式。
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