專利名稱：一種自適應包選擇延遲發(fā)送方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種自適應包選擇延遲發(fā)送方法。屬于通信領域。
背景技術：
藍牙作為替代有線連接的射頻技術具有低成本、中速以及短距離作用等特點，可支持最多有8個活動用戶的微網絡，最多同時支持3個同步鏈路進行實時通信，也能支持非連接異步鏈路交換非實時數據。藍牙物理層采用跳頻擴頻，調制方式為高斯頻移鍵控。根據藍牙應用情況，大多數藍牙系統發(fā)射功率為1mW，傳輸速率為2Mb/s。
802.11設備類似以太網絡可支持多點通信，如廣播、組播和點對點數據通信。每個設備具有唯一MAC地址，網絡中活動用戶數幾乎沒有限制，采用CSMA/CA方式解決多址接入沖突。802[wyq1].11設備物理層采用直接序列擴頻，結合不同調制方式使用四種傳輸速率1Mb/s、2Mb/s、5.5Mb/s、11Mb/s；發(fā)射功率可以根據覆蓋范圍而變化，一般為30～100mW。
根據美國聯邦通信委員會規(guī)定，802.11設備與藍牙設備均使用ISM開放頻段2.400～2.4835G赫茲，可采用兩種擴頻方式之一，并在一定限制條件下使用，以保證多系統共存。實際上，藍牙系統選用跳頻擴頻方式，將ISM頻段劃分為79個跳頻信道(根據美國及世界大多數國家規(guī)定)，每一跳頻信道帶寬1MHz，跳變速率1600跳/秒；802.11b系統選用直擴方式[wyq2]，將ISM頻段劃分為11個直擴信道(系統可確定其中任意一個信道進行通信)，信道帶寬22MHz，所以11個信道之間有重疊，無重疊信道最多只有三個，美國以外地區(qū)規(guī)定的直擴信道數目可以多于或者少于11個；根據上述信道劃分情況，藍牙系統與802.11b系統不可避免地將發(fā)生頻率重疊，因此，存在潛在干擾問題。
從802.11b系統與藍牙系統[wyq3]間相互干擾實際測量結果來看，一般來說相互干擾與距離有關，兩系統距離小于2米工作時(如處于同一計算機內)相互干擾非常嚴重，分組錯誤率達99％，系統吞吐量幾乎為零。當兩系統距離超過3～4米后，干擾程度明顯減輕，分組錯誤率(PER)及系統吞吐量基本維持正常水平；相距2米至4米，吞吐量仍受到相當影響；存在相互干擾時，藍牙系統受影響程度小于802.11b(DSSS)系統。從實驗環(huán)境影響來看，相同信噪比下，室內系統性能優(yōu)于室外系統。
從技術角度看，目前業(yè)界已研究提出的克服干擾實現共存機制主要是如下叫做沖突避免的非合作方式由于802.11b系統總是在22MHz頻段內通信，所以假定藍牙系統能夠通過檢測識別出802.11b系統占用頻段。如果某一時刻藍牙主單元準備以跳頻點f2n發(fā)送k(k＝1、3、5)時隙分組并發(fā)現f2n+k將落入802.11系統22MHz頻段內，則改以k’時隙(k’＝1、3、5，k’≠k)分組發(fā)送，使接收頻點成為f2n+k’，避免發(fā)生頻率沖突。如果所有可供選擇的分組對應傳輸頻點均無法避免頻率沖突，則暫不發(fā)送，等待其余恰當跳頻點。
此沖突避免方法沒有考慮當前藍牙主單元發(fā)送頻點的信道情況，而主單元當前發(fā)送頻點的信道也可能是不良信道，如果在此不良信道上發(fā)送數據分組，必然產生分組碰撞導致干擾；而且此機制采用時隙覆蓋導致傳輸效率下降，浪費功率。
由此得出的結論是，業(yè)界要求提出一種能有效地解決上述問題的方法。

發(fā)明內容
為了解決藍牙系統與802.11b系統干擾的方法，本發(fā)明提供一種自適應包選擇延遲發(fā)送方法。能夠有效地解決藍牙系統與802.11b系統干擾問題。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是一種自適應包選擇延遲發(fā)送方法，其特征在于包含以下步驟步驟1根據信道評估表判斷當前時隙主單元發(fā)送信道狀況，如果信道質量較差，則此次發(fā)送延遲到下一對時隙繼續(xù)判斷。
步驟2根據信道評估表判斷如果當前時隙主單元發(fā)送信道狀況良好，則判斷此分組是幾時隙分組。
步驟3如果是單時隙分組，則繼續(xù)根據信道評估表判斷第二時隙信道狀況，信道良好則發(fā)送，信道質量差則延遲到下一對時隙繼續(xù)判斷。
步驟4如果是三時隙分組，則繼續(xù)根據信道評估表判斷第四時隙信道狀況，信道良好則發(fā)送，信道質量差則將三時隙分組封裝成單時隙分組轉到步驟3進行操作。
步驟5如果是五時隙分組，則繼續(xù)根據信道評估表判斷第六時隙信道狀況，信道良好則發(fā)送，信道質量差則將五時隙分組封裝成三時隙分組轉到步驟4進行操作。
本發(fā)明提供一種解決藍牙系統與802.11b系統干擾的方法，藍牙單元在開始運行一段時間內對信道進行評估得出信道質量情況，然后藍牙單元根據信道質量情況的不同，選擇單時隙、三時隙或五時隙分組以選擇發(fā)送時間，躲避沖突，避免同頻干擾，從而消除藍牙和802.11b之間的干擾，其特征在于本發(fā)明充分考慮藍牙主從單元發(fā)送頻點的信道情況，以及不采用時隙覆蓋，即將短時隙分組封裝成長時隙分組。這種方法使藍牙與802.11b的丟包率降低到接近零。
本發(fā)明的優(yōu)點是，與現有技術相比，充分考慮了主從單元發(fā)送信道狀況，從而更加有效地消除了藍牙與802.11設備的干擾。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，不使用時隙覆蓋，即將短時隙分組封裝成長時隙分組發(fā)送，這樣就不致使傳輸效率降低，且相對時隙覆蓋節(jié)省功率。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是，實現容易，既可以用在已有藍牙設備的升級，也可用在新藍牙設備的生產。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1為鏈路管理協議數據單元；圖2為此方法的算法流程圖。
具體實施例方式
實施例1首先，根據藍牙發(fā)送單元的丟包率對信道進行評估。發(fā)送單元的丟包率在接收單元端計算，并且與跳頻點有關。當丟包率大于門限時，認為信道是不良信道，否則，認定為良好信道，由此可以得出信道狀態(tài)表。
藍牙的數據傳輸是由主單元控制，因此，從單元必須將主單元的最新信道狀態(tài)表通知主單元。為此，定義一個新的鏈路管理協議PDU，用以攜帶主單元信道狀態(tài)。從單元每隔一定時間，計算一次丟包率、刷新信道狀態(tài)表并通過上述PDU發(fā)送到主單元。
藍牙物理信道是一個時分雙工的跳頻信道，信道之間以彼此近似正交的跳頻序列區(qū)分。信道使用偽隨機跳頻序列表示，頻率在79個射頻信道中隨機跳變。每個微網使用唯一信道跳頻序列，它是根據主單元藍牙設備地址確定。信道以時隙為單位傳輸信息，在一個時隙(單時隙分組情況)或多個時隙(多時隙分組情況)內采用一個射頻跳頻點傳輸信息。頻率跳變速度是1600跳/s。一個時隙的長度為625微秒。在時隙中主單元和從單元以時分復用方式，交替?zhèn)鬏敺纸M。主單元在偶數時隙開始傳輸分組，從單元僅在奇數時隙開始傳輸分組。一個分組傳輸時間可以占用一個時隙、三個時隙或五個時隙。傳輸某個分組期間，跳頻保持不變。對于傳輸單時隙分組，使用的跳頻由當前藍牙時鐘值導出。對于傳輸多時隙分組，跳頻根據傳輸首時隙時鐘值導出。傳輸多時隙分組后，傳輸下一分組的跳頻也根據該分組首時隙時鐘值確定。根據藍牙標準規(guī)定，ACL鏈路可以占用一、三、五時隙傳輸數據，但是，目前在實際使用過程中，占用時隙方式是固定的。提出的這一個算法就是在滿足上面這個條件的基礎上，根據信道的情況采用延遲發(fā)送機制。具體如下(1)單時隙包處理機制在發(fā)送該單時隙包之前，主單元先查看一下由信道評估機制產生的主從單元的信道狀態(tài)表。如果當前主單元信道和下一時隙從單元信道只要有一個是不良信道，那么主單元就延遲到下一個偶數時隙來接著判斷是否可以發(fā)送。只有這兩個信道全是優(yōu)良信道，該數據包才能在該時刻發(fā)送。
(2)三時隙數據包處理機制在發(fā)送這個三時隙包之前，主單元先檢查fk和fk+3是否都是優(yōu)良信道，只有這兩個頻率都是優(yōu)良信道，這個包才允許發(fā)送；如果fk是不良信道，這個三時隙的數據包就延遲到fk+2進行發(fā)送，在發(fā)送之前也要經過這樣的判決；如果fk是優(yōu)良信道，fk+3是不良信道，那么將數據封裝成單時隙的數據包，然后判斷fk+1是不是優(yōu)良信道，如果是，進行發(fā)送，如果不是，那么就延遲到fk+2進行發(fā)送判決。
(3)五時隙數據包處理機制五時隙包也采用近似的機制，如果fk和fk+5都是優(yōu)良信道，這個包允許發(fā)送；如果fk是不良信道，這個五時隙的數據包就延遲到fk+2進行發(fā)送判決；如果fk是優(yōu)良信道，fk+5是不良信道，那么首先將數據封裝成三時隙的數據包，判斷fk +3是不是優(yōu)良信道，如果是，進行發(fā)送，如果不是，那么就將數據封裝成單時隙的數據包，判斷fk+1是否是優(yōu)良信道，如果是，那么封裝成單時隙包進行發(fā)送，如果fk+1和fk+3同樣也為不良信道，那么就延遲到fk+2進行上面這種判決機制。
實施例2本發(fā)明主要用在藍牙模塊的媒質接入控制層(即MAC層)，它可以作為一種MAC層接入機制。參照附圖1。
第一部分為信道評估部分，藍牙單元有79個信道，在每個信道頻點分別測量藍牙主從單元在此頻點的丟包率，定義此處的丟包率為一段時間內在此頻點上丟掉的包數除以在此頻點上丟掉的包數與在此頻點上成功接收的包數之和。此時，設定一個丟包率的門限值，當丟包率大于此門限時認為信道干擾嚴重，則此信道不可用。主單元的信道狀況在從單元根據接收分組的丟包率來測量，從單元的信道狀況在主單元根據接收分組的丟包率來測量，如表1、2是根據測量進行藍牙主從單元信道狀態(tài)的標注。表1為藍牙主單元信道狀態(tài)表Mast_F0-Mast_F78為主單元信道，Mast_State
-Mast_State[78]為主單元信道狀態(tài)，信道良好則信道狀態(tài)為可用，否則信道狀態(tài)為不可用。
表2為藍牙從單元狀態(tài)信道Slave_F0-Slave_F78為從單元信道，Slave_State
-Slave_State[78]為從單元信道狀態(tài)，信道良好則信道狀態(tài)為可用，否則信道狀態(tài)為不可用。
表1

表2

第二部分，由于藍牙主從單元的發(fā)送信道頻點都是由主單元控制，因此，從單元必須將主單元的最新測量的信道狀態(tài)表通知主單元。為此，定義一個新的鏈路管理協議數據單元，如圖1，用以攜帶主單元信道狀態(tài)。從單元每隔一定時間，計算一次丟包率、刷新信道狀態(tài)表并通過上述協議數據單元發(fā)送到主單元。
第三部分，又叫自適應包選擇延遲算法，如圖2，藍牙主單元在發(fā)送數據之前先判斷主單元信道狀態(tài)，如果主單元信道不可用則延遲發(fā)送此數據。如果主單元信道可用，則判斷此分組是幾時隙分組，如果是單時隙分組，判斷下一時隙從單元信道狀態(tài)，如果信道良好，則發(fā)送，否則延遲發(fā)送；如果是三時隙分組，判斷fk+3是否是優(yōu)良信道(設當前藍牙主單元信道為fk)，如果信道良好，則發(fā)送，否則將分組封裝成單時隙的數據包，按單時隙方式處理；如果是五時隙分組，判斷fk+5是否是優(yōu)良信道[wyq4]，fk+5是不良信道，那么首先將數據封裝成三時隙的數據包，按三時隙方式處理。
實施例3一種自適應包選擇延遲發(fā)送方法進一步包含信道評估的步驟步驟1設定一個丟包率的門限值。
步驟2在主單元測量從單元的信道狀態(tài)，在從單元測量主單元的信道狀態(tài)。
步驟3分別在每個信道頻點測量藍牙主從單元在此信道頻點的丟包率，在此所定義的信道頻點的丟包率為一段時間內在此頻點上丟掉的包數除以在此頻點上丟掉的包數與在此頻點上成功接收的包數之和。
步驟4當丟包率大于門限時認為信道干擾嚴重，標注此信道狀態(tài)為不可用；當丟包率小于門限時認為信道良好，標注此信道狀態(tài)為可用。
步驟5從單元通過發(fā)送攜帶最新測量的主單元信道狀態(tài)表的鏈路管理協議數據單元通知主單元其信道的狀況。
步驟6主單元根據主從單元信道狀態(tài)表來使用自適應包選擇延遲發(fā)送方法。
實施例4一種自適應包選擇延遲發(fā)送方法進一步包含鏈路管理協議數據單元此單元共有104個比特位，其中有79個比特位用于標識主單元信道狀態(tài)，2個比特位預留，4個比特位用于標識鏈路管理協議數據單元分組本身，3個比特位用于標識在多個從單元時哪個從單元發(fā)送過來的鏈路管理協議數據單元，16個比特位用于循環(huán)冗余校驗。
權利要求
1.一種自適應包選擇延遲發(fā)送方法，其特征在于包含以下步驟步驟1根據信道評估表判斷當前時隙主單元發(fā)送信道狀況，如果信道質量較差，則此次發(fā)送延遲到下一對時隙繼續(xù)判斷；步驟2根據信道評估表判斷如果當前時隙主單元發(fā)送信道狀況良好，則判斷此分組是幾時隙分組；步驟3如果是單時隙分組，則繼續(xù)根據信道評估表判斷第二時隙信道狀況，信道良好則發(fā)送，信道質量差則延遲到下一對時隙繼續(xù)判斷；步驟4如果是三時隙分組，則繼續(xù)根據信道評估表判斷第四時隙信道狀況，信道良好則發(fā)送，信道質量差則將三時隙分組封裝成單時隙分組轉到步驟3進行操作；步驟5如果是五時隙分組，則繼續(xù)根據信道評估表判斷第六時隙信道狀況，信道良好則發(fā)送，信道質量差則將五時隙分組封裝成三時隙分組轉到步驟4進行操作。
2.根據權利要求1所述的一種自適應包選擇延遲發(fā)送方法，其特征是包括信道評估的步驟步驟1設定一個丟包率的門限值；步驟2在主單元測量從單元的信道狀態(tài)，在從單元測量主單元的信道狀態(tài)；步驟3分別在每個信道頻點測量藍牙主從單元在此信道頻點的丟包率，在此所定義的信道頻點的丟包率為一段時間內在此頻點上丟掉的包數除以在此頻點上丟掉的包數與在此頻點上成功接收的包數之和；步驟4當丟包率大于門限時認為信道干擾嚴重，標注此信道狀態(tài)為不可用；當丟包率小于門限時認為信道良好，標注此信道狀態(tài)為可用；步驟5從單元通過發(fā)送攜帶最新測量的主單元信道狀態(tài)表的鏈路管理協議數據單元通知主單元其信道的狀況；步驟6主單元根據主從單元信道狀態(tài)表來使用自適應包選擇延遲發(fā)送方法。
3.根據權利要求1所述的一種自適應包選擇延遲發(fā)送方法，其特征是有包含鏈路管理協議數據單元此單元共有104個比特位，其中有79個比特位用于標識主單元信道狀態(tài)，2個比特位預留，4個比特位用于標識鏈路管理協議數據單元分組本身，3個比特位用于標識在多個從單元時哪個從單元發(fā)送過來的鏈路管理協議數據單元，16個比特位用于循環(huán)冗余校驗。
全文摘要
一種自適應包選擇延遲發(fā)送方法，解決藍牙系統與802.11b系統干擾的問題，藍牙單元在開始運行一段時間內對信道進行評估得出信道質量情況，然后藍牙單元根據信道質量情況的不同，選則單時隙、三時隙或五時隙分組以選擇發(fā)送時間，發(fā)送時間的不同導致發(fā)送載波頻率的改變，從而避免同頻干擾，進而消除了藍牙和802.11b之間的干擾，這種方法使藍牙與802.11b的丟包率降低到接近零。該方法比較簡單，容易實現?？捎迷谛滤{牙系統設計或已有藍牙系統升級的時候。
文檔編號H04L12/56GK1697423SQ20051001157
公開日2005年11月16日 申請日期2005年4月15日 優(yōu)先權日2005年4月15日
發(fā)明者朱剛, 吳彥奇 申請人:北京交通大學