TWI427989B

TWI427989B - 無線通訊系統及其相關方法

Info

Publication number: TWI427989B
Application number: TW099122450A
Authority: TW
Inventors: Ya Ying Wang
Original assignee: Realtek Semiconductor Corp
Priority date: 2010-07-08
Filing date: 2010-07-08
Publication date: 2014-02-21
Also published as: TW201203966A; US8787320B2; US20120008606A1

Description

無線通訊系統及其相關方法

本發明係關於一種無線通訊系統，尤指一種藍芽裝置以及無線區域網路裝置共存之無線通訊系統及其相關方法。

在各式各樣內含無線功能之資訊、消費及通訊產品的推波助瀾下，無線區域網路技術(例如802.11b/g)與藍芽通訊技術各自在無線通訊市場取得了良好的發展。然而，802.11b/g和藍芽皆使用於2.4GHz(屬ISM頻段，不需licensed之頻帶)，雖然兩者所使用的調變方式和展頻技術各有所不同，但若兩裝置的無線收發範圍有重複現象時，就會發生互相干擾的現象而影響彼此的傳輸率。

目前習知的共存機制包含有適應性跳頻(adaptive frequency hopping，AFH)、跳動式頻率(channel skipping)、分時多工(Time Division Multiplexing，TDM)或混合模式(Hybrid)等共存機制，由於熟知此項技藝人士應可輕易瞭解上述共存機制之操作，故在此不再贅述。然而，這些共存機制有的需花費比較多時間系統才會穩定，有的必須犧牲一方的傳輸量而只允許單方傳送的缺點，因此，如何能讓無線區域網路裝置與藍芽裝置能同時收發並維持良好的傳輸率便是一個很重要的課題。

本發明的主要目的之一在於提供一種依據所接收訊號的訊號品質來決定所要採用之共存機制的通訊架構，以解決上述之問題。

本發明之實施例揭露了一種無線通訊系統，其包含有：一第一無線裝置，用來接收一第一訊號；一第二無線裝置，用來傳送一第二訊號，其中該第一無線裝置與該第二無線裝置分別符合不同的通訊規格；一判斷裝置，耦接於該第一無線裝置，用來判斷該第一無線裝置所接收之該第一訊號之一訊號接收品質，並據以產生一判斷結果；以及一執行單元，耦接於該判斷裝置，用來依據該判斷結果以自複數個候選共存機制中選出該第一、第二無線裝置所要共同採用之一目標共存機制。

本發明之另一實施例揭露了一種共同使用一第一無線裝置與一第二無線裝置之方法。該第一無線裝置用來接收一第一訊號，該第二無線裝置用來傳送一第二訊號，以及該第一無線裝置與該第二無線裝置分別符合不同的通訊規格。該方法包含有：判斷該第一無線裝置所接收之該第一訊號之一訊號接收品質，並據以產生一判斷結果；以及依據該判斷結果以自複數個候選共存機制中選出該第一、第二無線裝置所要共同採用之一目標共存機制。

請參照第1圖，第1圖係依據本發明一實施例之一種無線通訊系統100的示意圖。無線通訊系統100包含有(但不限於)一第一無線裝置110、一第二無線裝置120、一判斷裝置130以及一執行單元170。當第一無線裝置110處於一接收模式時，第一無線裝置110會接收一第一訊號S_RX，此外，當第二無線裝置120處於一傳送模式時，第二無線裝置120會傳送一第二訊號S_TX，其中第一無線裝置110與第二無線裝置120分別符合不同的通訊規格，舉例來說，在本實施例中，第一無線裝置110為一無線區域網路裝置以及第二無線裝置120則是一藍芽裝置，而在另一實施例中，第一無線裝置110為一藍芽裝置，以及第二無線裝置120則是一無線區域網路裝置，但這並非本發明之限制條件。

如第1圖所示，判斷裝置130耦接於第一無線裝置110，且在第一無線裝置110接收第一訊號S_RX以及第二無線裝置120傳送第二訊號S_TX時，判斷裝置130會判斷第一無線裝置110所接收之第一訊號S_RX之一訊號接收品質是否達到無線通訊系統100的要求，並據以產生一判斷結果S_D，在本實施例中，訊號接收品質可以是第一訊號S_RX之訊雜比(SNR)，但本發明並不侷限於此，舉例來說，亦可採用一資料解碼的正確率來實作。

接下來說明判斷裝置130如何產生判斷結果S_D，請繼續參照第1圖，判斷裝置130包含一比較模組140、一訊號功率偵測模組150以及一臨界值產生模組160。訊號功率偵測模組150耦接於第一無線裝置110以及第二無線裝置120，並依據第一訊號S_RX以及第二訊號S_TX來產生一訊號功率偵測結果S_R(例如訊雜比)，請注意，在計算訊雜比的過程中，接收訊號S_RX的功率代表訊號成分，而傳送訊號S_TX的功率以及第一、第二無線裝置110、120之間的隔離度之間的差則代表雜訊成分。

在本實施例中，訊號功率偵測模組150包含一第一訊號功率偵測單元151、一第二訊號功率偵測單元152以及一計算單元153，第一訊號功率偵測單元151耦接於第一無線裝置110，在第一無線裝置110接收第一訊號S_RX時，第一訊號功率偵測單元151會偵測第一訊號S_RX之一第一訊號功率R(例如接收訊號強度指示值(Received Signal Strength Indication，RSSI))。第二訊號功率偵測單元152耦接於第二無線裝置120，在第二無線裝置120傳送第二訊號S_TX時，第二訊號功率偵測單元152會偵測第二訊號S_TX之一第二訊號功率T。計算單元153耦接於第一、第二訊號偵測單元151、152，並依據第一訊號功率R、第二訊號功率T以及第一、第二無線裝置110、120之間的隔離度IS，來計算出訊號功率偵測結果S_R(例如訊雜比)。舉例來說，計算單元153先依據第二訊號功率T以及隔離度IS來計算干擾訊號的功率IP，其中IP=T-IS，再來，計算單元153再依據第一訊號功率R以及干擾訊號的功率IP來產生訊號功率偵測結果S_R(亦即S_R=R/IP)。

此外，臨界值產生模組160耦接於第一無線裝置110與比較模組140，用以依據第一訊號S_RX來決定訊號品質需求臨界值TH。訊號品質需求臨界值TH所代表的意義是：第一無線裝置110於目前傳輸率下，接收訊號S_RX所需最低的訊雜比。請注意，臨界值產生模組160包含有一對照表161，在一實施例中，當第一無線裝置110是無線區域網路裝置時，臨界值產生模組160每隔一段時間會去統計目前第一無線裝置110的一資料接收速率，然後，在對照表161中找到該資料接收速率所對應的訊號品質需求臨界值TH，並將其輸出予比較模組140；而在本發明另一實施例中，當第一無線裝置110是藍芽裝置時，臨界值產生模組160會依據目前的一服務模式(例如單聲道或立體聲)在對照表161中找出該服務模式所對應的訊號品質需求臨界值TH，並將其輸出予比較模組140。

比較模組140耦接於訊號功率偵測模組150與臨界值產生模組160，用以比較訊號功率偵測結果S_R是否大於訊號品質需求臨界值TH，來產生判斷結果SD。執行單元170耦接於判斷裝置130，因此，當判斷結果S_D指示訊號接收品質達到訊號品質需求臨界值TH時，也就是說，目前的訊號品質良好，執行單元170便決定繼續維持目前的共存機制(例如：允許第二無線裝置120於第一無線裝置110接收第一訊號S_RX時同時傳送第二訊號S_TX)，以盡量維持住第一、第二無線裝置110、120兩者的傳輸率；另一方面，當判斷結果S_D指示訊號接收品質未達到訊號品質需求臨界值TH時，也就是說，目前的訊號品質不夠好，於是執行單元170便執行適應性跳頻(adaptive frequency hopping，AFH)、跳動式頻率(channel skipping)、分時多工(Time Division Multiplexing，TDM)或混合模式(Hybrid)其中一種共存機制做為一目標共存機制，且使得第一、第二無線裝置110、120共同使用該目標共存機制。

請注意，在實作上，無線通訊系統100會先選擇適應性跳頻(adaptive frequency hopping，AFH)、跳動式頻率(channel skipping)、分時多工(Time Division Multiplexing，TDM)或混合模式(Hybrid)其中一種共存機制做為該目標共存機制，意即一預設共存機制，以便在訊號品質不夠好時可以執行，舉例來說，在本實施例中，無線通訊系統100預先決定號品質不夠好時所執行該目標共存機制為分時多工(Time Division Multiplexing，TDM)共存機制，當判斷結果S_D指示目前的訊號品質良好時，執行單元170便決定目標共存機制為允許第二無線裝置120於第一無線裝置110接收第一訊號S_RX時同時傳送第二訊號S_TX，以盡量維持住第一、第二無線裝置110、120兩者的傳輸率；另一方面，當判斷結果S_D指示目前的訊號品質不夠好，於是執行單元170便執行分時多工(Time Division Multiplexing，TDM)共存機制，簡言之，無線通訊系統100在目前的訊號品質良好時，執行允許第二無線裝置120於第一無線裝置110接收第一訊號S_RX時同時傳送第二訊號S_TX的共存機制，而在目前的訊號品質不夠好執行分時多工(Time Division Multiplexing，TDM)共存機制。

請注意，在本實施例中，第一無線裝置110耦接於一第一天線A1，第二無線裝置120則耦接於異於第一天線A1之一第二天線A2，而第一天線與第二天線之間的距離決定隔離度的大小，且距離與隔離度之大小成正比，也就是說，第一天線與第二天線之間的距離愈大，干擾訊號的功率IP愈小；因此，第一天線A1以及第二天線A2之間的擺放位置在印刷電路板設計確定時便決定了第一無線裝置110以及第二無線裝置120之間之隔離度IS，且隔離度IS的數值會記錄於無線通訊系統100的一記憶體(未顯示)中。

請參考第2圖，第2圖為本發明共同使用無線通訊系統中複數個無線通訊裝置之方法之一操作範例的流程圖，其包含以下的步驟(請注意，假若可得到大致相同的結果，則下列步驟並非限定要依據第2圖所示之順序來執行)：

步驟200：接收一第一訊號。

步驟210：傳送一第二訊號。

步驟220：偵測該第一訊號之一第一訊號功率。

步驟230：偵測該第二訊號之一第二訊號功率。

步驟240：依據該第一訊號功率、該第二訊號功率以及該第一、第二無線裝置之間之一隔離度，來計算該訊號功率偵測結果。

步驟250：依據該第一訊號來決定該訊號品質需求臨界值。

步驟265：比較該訊號功率偵測結果是否大於該訊號品質需求臨界值，如果是，跳到步驟270，否則，跳到步驟280。

步驟270：該第二無線裝置於該第一無線裝置接收該第一訊號時同時傳送該第二訊號之共存機制。

步驟280：採用適應性跳頻(adaptive frequency hopping，AFH)、跳動式頻率(channel skipping)、分時多工(Time Division Multiplexing，TDM)或混合模式(Hybrid)其中一種預設共存機制。

由於熟習此項技藝者可輕易地由針對第1圖所示之各元件以及上述的說明而輕易地瞭解第2圖中各個步驟的運作及細節，故於此便不再贅述。此外，上述流程之步驟僅為本發明所舉可行的實施例，並非限制本發明的限制條件，且在不違背本發明之精神的情況下，此方法可另包含其他的中間步驟或者可將幾個步驟合併成單一步驟，以做適當之變化。

請參照第3圖，第3圖係依據本發明另一實施例之一種無線通訊系統300的示意圖，無線通訊系統300與第1圖中的無線通訊系統100相似，唯一的差異在於無線通訊系統300共用一天線A3以及增加了一分離器330用來接收以及傳送第一無線裝置110之第一訊號S_RX以及第二無線裝置120之第二訊號S_TX，其中分離器330決定了第一、第二無線裝置110、120之間的隔離度IS，因此，計算單元153便可同樣地依據隔離度IS與第二訊號S_TX的功率來計算出干擾訊號的功率IP。由於無線通訊系統300的操作原理與第1圖中的無線通訊系統100相似，基於上述段落中針對無線通訊系統100的說明，熟知此項技藝人士應可輕易了解，故在此便不再贅述。

綜上所述，本發明依據所接收訊號的一訊號品質來決定所要採用的一共存機制，如此一來，如果接收訊號的訊號品質超過目前所需的臨界值，就可讓同一無線通訊系統中複數個無線裝置(例如無線區域網路裝置以及藍芽裝置)不用犧牲傳輸率就可同時收發並快速地穩定。

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、300．．．無線通訊系統

110．．．第一無線裝置

120．．．第二無線裝置

130．．．判斷裝置

170．．．執行單元

140．．．比較模組

150．．．訊號功率偵測模組

160．．．臨界值產生模組

151．．．第一訊號功率偵測單元

152．．．第二訊號功率偵測單元

153．．．計算單元

161．．．對照表

153．．．計算單元

330．．．分離器

A1、A2、A3．．．天線

第1圖係依據本發明一實施例之一種無線通訊系統的示意圖。

第2圖為本發明共同使用無線通訊系統中複數個無線裝置之方法之一操作範例的流程圖。

第3圖係依據本發明另一實施例之一種無線通訊系統的示意圖。

100．．．無線通訊系統

110．．．第一無線裝置

120．．．第二無線裝置

130．．．判斷裝置

170．．．執行單元

140．．．比較模組

150．．．訊號功率偵測模組

160．．．臨界值產生模組

151．．．第一訊號功率偵測單元

152．．．第二訊號功率偵測單元

153．．．計算單元

161．．．對照表

153．．．計算單元

A1、A2．．．天線

Claims

一種無線通訊系統，其包含有：一第一無線裝置，用來接收一第一訊號；一第二無線裝置，用來傳送一第二訊號，其中該第一無線裝置與該第二無線裝置分別符合不同的通訊規格；一判斷裝置，耦接於該第一無線裝置，用來判斷該第一無線裝置所接收之該第一訊號之一訊號接收品質，並據以產生一判斷結果；以及一執行單元，耦接於該判斷裝置，用來依據該判斷結果以自複數個共存機制中選出該第一、第二無線裝置所要共同採用之一目標共存機制；其中，該判斷裝置包含有：一訊號功率偵測模組，耦接於該第一無線裝置以及該第二無線裝置，用來依據該第一訊號、該第二訊號以及該第一、第二無線裝置之間之一隔離度來產生一訊號功率偵測結果；以及一比較模組，耦接於該訊號功率偵測模組，用來比較該訊號功率偵測結果以及一訊號品質需求臨界值來產生該判斷結果。
如申請專利範圍第1項所述之系統，其中當該判斷結果指示該訊號接收品質未達到該第一無線裝置之該訊號品質需求臨界值時，則該目標共存機制係為該無線通訊系統之一預設共存機制。
如申請專利範圍第2項所述之系統，其中該預設共存機制係為適應性跳頻(adaptive frequency hopping，AFH)、跳動式頻率(channel skipping)、分時多工(TDM)及混合模式(Hybrid)共存機制之其中之一。
如申請專利範圍第1項所述之系統，其中當判斷結果指示該訊號接收品質達到該第一無線裝置之該訊號品質需求臨界值時，則該目標共存機制係為允許該第二無線裝置於該第一無線裝置接收該第一訊號時同時傳送該第二訊號之共存機制。
如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該訊號功率偵測模組包含有：一第一訊號功率偵測單元，耦接於該第一無線裝置，用來偵測該第一訊號之一第一訊號功率；一第二訊號功率偵測單元，耦接於該第二無線裝置，用來偵測該第二訊號之一第二訊號功率；以及一計算單元，耦接於該第一、第二訊號偵測單元，用來依據該第一訊號功率、該第二訊號功率以及該第一、第二無線裝置之間之該隔離度，來計算該訊號功率偵測結果。
如申請專利範圍第5項所述之系統，其中該第一無線裝置耦接於一第一天線，該第二無線裝置耦接於一第二天線，以及該第一、第二天線之間之距離決定該第一、第二無線裝置之間之該隔離度。
如申請專利範圍第5項所述之系統，其另包含有：一共用天線，耦接於該第一無線裝置以及該第二無線裝置，用來接收以及傳送該第一無線裝置之該第一訊號以及該第二裝置之該第二訊號；以及一分離器，耦接於該共用天線，用來分離該第一無線裝置之該第一訊號以及該第二無線裝置之該第二訊號；其中該分離器決定該第一、第二無線裝置之間之該隔離度。
如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該判斷裝置另包含有：一臨界值產生模組，耦接於該第一無線裝置與該比較模組，用來依據該第一訊號來決定該訊號品質需求臨界值。
如申請專利範圍第8項所述之系統，其中該臨界值產生模組包含有一對照表，用來依據該第一訊號所對應之一資料接收速率來決定該訊號品質需求臨界值。
如申請專利範圍第8項所述之系統，其中該臨界值產生模組包含有一對照表，用來依據該第一訊號所對應之一服務模式來決定該訊號品質需求臨界值。
如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該第一、第二無線裝置之一係為一藍芽裝置，以及該第一、第二無線裝置之另一係為一無線區域網路裝置。
一種共同使用一第一無線裝置與一第二無線裝置之方法，該第一無線裝置用來接收一第一訊號，該第二無線裝置用來傳送一第二訊號，該第一無線裝置與該第二無線裝置分別符合不同的通訊規格，該方法包含有：根據該第一訊號、該第二訊號以及該第一、第二無線裝置之間之一隔離度，來產生一訊號功率偵測結果；比較該訊號功率偵測結果及該第一無線裝置之一訊號品質需求臨界值，判斷該第一無線裝置所接收之該第一訊號之一訊號接收品質，並據以產生一判斷結果；以及依據該判斷結果以自複數個候選共存機制中選出該第一、第二無線裝置所要共同採用之一目標共存機制。
如申請專利範圍第12項所述之方法，其中當該判斷結果指示該訊號接收品質未達到該第一無線裝置之該訊號品質需求臨界值時，則該目標共存機制係為該無線通訊系統之一預設共存機制。
如申請專利範圍第13項所述之方法，其中該預設共存機制係為適應性跳頻(adaptive frequency hopping，AFH)、跳動式頻率(channel skipping)、分時多工(TDM)及混合模式(Hybrid)共存機制之其中之一。
如申請專利範圍第12項所述之方法，其中當判斷結果指示該訊號接收品質達到該訊號品質需求臨界值時，則該目標共存機制係為允許該第二無線裝置於該第一無線裝置接收該第一訊號時同時傳送該第二訊號之共存機制。
如申請專利範圍第12項所述之方法，其中產生該訊號功率偵測結果之步驟包含有：偵測該第一訊號之一第一訊號功率；偵測該第二訊號之一第二訊號功率；以及依據該第一訊號功率、該第二訊號功率以及該第一、第二無線裝置之間之該隔離度，來計算該訊號功率偵測結果。
如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該第一無線裝置耦接於一第一天線，該第二無線裝置耦接於異於該第一天線之一第二天線，以及該第一、第二天線決定該第一、第二無線裝置之間之該隔離度。
如申請專利範圍第16項所述之方法，其中該第一無線裝置與該第二無線裝置透過一共用天線來分別接收以及傳送該第一訊號以及該第二訊號，該第一無線裝置之該第一訊號以及該第二無線裝置之該第二訊號係由一分離器所分離，以及該分離器決定該第一、第二無線裝置之間之該隔離度。
如申請專利範圍第12項所述之方法，其中判斷該第一無線裝置所接收之該第一訊號之該訊號接收品質之步驟另包含有：依據該第一訊號來決定該訊號品質需求臨界值。
如申請專利範圍第19項所述之方法，其中依據該第一訊號來產生該訊號品質需求臨界值之步驟包含有：依據該第一訊號所對應之一資料接收速率來查找一對照表，以決定該訊號品質需求臨界值。
如申請專利範圍第19項所述之方法，其中依據該第一訊號來產生該訊號品質需求臨界值之步驟包含有：依據該第一訊號所對應之一服務模式來查找一對照表，以決定該訊號品質需求臨界值。
如申請專利範圍第12項所述之方法，其中該第一、第二無線裝置之一係為一藍芽裝置，以及該第一、第二無線裝置之另一係為一無線區域網路裝置。
一種無線通訊系統，其包含有：一第一無線裝置，用來接收一第一訊號；一第二無線裝置，用來傳送一第二訊號，其中該第一無線裝置與該第二無線裝置分別符合不同的通訊規格；一判斷裝置，耦接於該第一無線裝置，用來判斷該第一無線裝置所接收之該第一訊號之一訊號接收品質，並據以產生一判斷結果；以及一執行單元，耦接於該判斷裝置，依據該判斷結果來決定是否將該第一、第二無線裝置目前共同採用之一目前共存機制改變為複數個預設共存機制之一；其中，該目前共存機制係為允許該第二無線裝置於該第一無線裝置接收該第一訊號時同時傳送該第二訊號之共存機制。
如申請專利範圍第23項所述之系統，其中當該判斷結果指示該訊號接收品質未達到該第一無線裝置之一訊號品質需求臨界值時，該執行單元將該第一、第二無線裝置目前共同採用之該目前共存機制改變為該些預設共存機制之一。
如申請專利範圍第23項所述之系統，其中該些預設共存機制係為適應性跳頻(adaptive frequency hopping，AFH)、跳動式頻率(channel skipping)、分時多工(TDM)及混合模式(Hybrid)共存機制之至少其中之一。
如申請專利範圍第24項所述之系統，其中當判斷結果指示該訊號接收品質達到該第一無線裝置之該訊號品質需求臨界值時，該執行單元維持該第一、第二無線裝置目前共同採用之該目前共存機制。
如申請專利範圍第23項所述之系統，其中該判斷裝置包含有：一訊號功率偵測模組，耦接於該第一無線裝置以及該第二無線裝置，用來依據該第一訊號以及該第二訊號來產生一訊號功率偵測結果；以及一比較模組，耦接於該訊號功率偵測模組，用來比較該訊號功率偵測結果以及一訊號品質需求臨界值來產生該判斷結果。
如申請專利範圍第27項所述之系統，其中該訊號功率偵測模組包含有：一第一訊號功率偵測單元，耦接於該第一無線裝置，用來偵測該第一訊號之一第一訊號功率；一第二訊號功率偵測單元，耦接於該第二無線裝置，用來偵測該第二訊號之一第二訊號功率；以及一計算單元，耦接於該第一、第二訊號偵測單元，用來依據該第一訊號功率、該第二訊號功率以及該第一、第二無線裝置之間之一隔離度，來計算該訊號功率偵測結果。
如申請專利範圍第28項所述之系統，其中該第一無線裝置耦接於一第一天線，該第二無線裝置耦接於一第二天線，以及該第一、第二天線之間之距離決定該第一、第二無線裝置之間之該隔離度。
如申請專利範圍第28項所述之系統，其另包含有：一共用天線，耦接於該第一無線裝置以及該第二無線裝置，用來接收以及傳送該第一無線裝置之該第一訊號以及該第二裝置之該第二訊號；以及一分離器，耦接於該共用天線，用來分離該第一無線裝置之該第一訊號以及該第二無線裝置之該第二訊號；其中該分離器決定該第一、第二無線裝置之間之該隔離度。
如申請專利範圍第29項所述之系統，其中該判斷裝置另包含有：一臨界值產生模組，耦接於該第一無線裝置與該比較模組，用來依據該第一訊號來決定該訊號品質需求臨界值。
如申請專利範圍第31項所述之系統，其中該臨界值產生模組包含有一對照表，用來依據該第一訊號所對應之一資料接收速率來決定該訊號品質需求臨界值。
如申請專利範圍第31項所述之系統，其中該臨界值產生模組包含有一對照表，用來依據該第一訊號所對應之一服務模式來決定該訊號品質需求臨界值。