專利名稱：一種自適應(yīng)包選擇延遲發(fā)送方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自適應(yīng)包選擇延遲發(fā)送方法。屬于通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
藍(lán)牙作為替代有線連接的射頻技術(shù)具有低成本、中速以及短距離作用等特點(diǎn)，可支持最多有8個(gè)活動(dòng)用戶的微網(wǎng)絡(luò)，最多同時(shí)支持3個(gè)同步鏈路進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，也能支持非連接異步鏈路交換非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。藍(lán)牙物理層采用跳頻擴(kuò)頻，調(diào)制方式為高斯頻移鍵控。根據(jù)藍(lán)牙應(yīng)用情況，大多數(shù)藍(lán)牙系統(tǒng)發(fā)射功率為1mW，傳輸速率為2Mb/s。
802.11設(shè)備類似以太網(wǎng)絡(luò)可支持多點(diǎn)通信，如廣播、組播和點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)通信。每個(gè)設(shè)備具有唯一MAC地址，網(wǎng)絡(luò)中活動(dòng)用戶數(shù)幾乎沒有限制，采用CSMA/CA方式解決多址接入沖突。802[wyq1].11設(shè)備物理層采用直接序列擴(kuò)頻，結(jié)合不同調(diào)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(jù)覆蓋范圍而變化，一般為30～100mW。
根據(jù)美國聯(lián)邦通信委員會(huì)規(guī)定，802.11設(shè)備與藍(lán)牙設(shè)備均使用ISM開放頻段2.400～2.4835G赫茲，可采用兩種擴(kuò)頻方式之一，并在一定限制條件下使用，以保證多系統(tǒng)共存。實(shí)際上，藍(lán)牙系統(tǒng)選用跳頻擴(kuò)頻方式，將ISM頻段劃分為79個(gè)跳頻信道(根據(jù)美國及世界大多數(shù)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(tǒng)選用直擴(kuò)方式[wyq2]，將ISM頻段劃分為11個(gè)直擴(kuò)信道(系統(tǒng)可確定其中任意一個(gè)信道進(jìn)行通信)，信道帶寬22MHz，所以11個(gè)信道之間有重疊，無重疊信道最多只有三個(gè)，美國以外地區(qū)規(guī)定的直擴(kuò)信道數(shù)目可以多于或者少于11個(gè)；根據(jù)上述信道劃分情況，藍(lán)牙系統(tǒng)與802.11b系統(tǒng)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(tǒng)與藍(lán)牙系統(tǒng)[wyq3]間相互干擾實(shí)際測量結(jié)果來看，一般來說相互干擾與距離有關(guān)，兩系統(tǒng)距離小于2米工作時(shí)(如處于同一計(jì)算機(jī)內(nèi))相互干擾非常嚴(yán)重，分組錯(cuò)誤率達(dá)99％，系統(tǒng)吞吐量幾乎為零。當(dāng)兩系統(tǒng)距離超過3～4米后，干擾程度明顯減輕，分組錯(cuò)誤率(PER)及系統(tǒng)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(dāng)影響；存在相互干擾時(shí)，藍(lán)牙系統(tǒng)受影響程度小于802.11b(DSSS)系統(tǒng)。從實(shí)驗(yàn)環(huán)境影響來看，相同信噪比下，室內(nèi)系統(tǒng)性能優(yōu)于室外系統(tǒng)。
從技術(shù)角度看，目前業(yè)界已研究提出的克服干擾實(shí)現(xiàn)共存機(jī)制主要是如下叫做沖突避免的非合作方式由于802.11b系統(tǒng)總是在22MHz頻段內(nèi)通信，所以假定藍(lán)牙系統(tǒng)能夠通過檢測識別出802.11b系統(tǒng)占用頻段。如果某一時(shí)刻藍(lán)牙主單元準(zhǔn)備以跳頻點(diǎn)f2n發(fā)送k(k＝1、3、5)時(shí)隙分組并發(fā)現(xiàn)f2n+k將落入802.11系統(tǒng)22MHz頻段內(nèi)，則改以k’時(shí)隙(k’＝1、3、5，k’≠k)分組發(fā)送，使接收頻點(diǎn)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(yīng)傳輸頻點(diǎn)均無法避免頻率沖突，則暫不發(fā)送，等待其余恰當(dāng)跳頻點(diǎn)。
此沖突避免方法沒有考慮當(dāng)前藍(lán)牙主單元發(fā)送頻點(diǎn)的信道情況，而主單元當(dāng)前發(fā)送頻點(diǎn)的信道也可能是不良信道，如果在此不良信道上發(fā)送數(shù)據(jù)分組，必然產(chǎn)生分組碰撞導(dǎo)致干擾；而且此機(jī)制采用時(shí)隙覆蓋導(dǎo)致傳輸效率下降，浪費(fèi)功率。
由此得出的結(jié)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(nèi)容
為了解決藍(lán)牙系統(tǒng)與802.11b系統(tǒng)干擾的方法，本發(fā)明提供一種自適應(yīng)包選擇延遲發(fā)送方法。能夠有效地解決藍(lán)牙系統(tǒng)與802.11b系統(tǒng)干擾問題。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種自適應(yīng)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(jù)信道評估表判斷當(dāng)前時(shí)隙主單元發(fā)送信道狀況，如果信道質(zhì)量較差，則此次發(fā)送延遲到下一對時(shí)隙繼續(xù)判斷。
步驟2根據(jù)信道評估表判斷如果當(dāng)前時(shí)隙主單元發(fā)送信道狀況良好，則判斷此分組是幾時(shí)隙分組。
步驟3如果是單時(shí)隙分組，則繼續(xù)根據(jù)信道評估表判斷第二時(shí)隙信道狀況，信道良好則發(fā)送，信道質(zhì)量差則延遲到下一對時(shí)隙繼續(xù)判斷。
步驟4如果是三時(shí)隙分組，則繼續(xù)根據(jù)信道評估表判斷第四時(shí)隙信道狀況，信道良好則發(fā)送，信道質(zhì)量差則將三時(shí)隙分組封裝成單時(shí)隙分組轉(zhuǎn)到步驟3進(jìn)行操作。
步驟5如果是五時(shí)隙分組，則繼續(xù)根據(jù)信道評估表判斷第六時(shí)隙信道狀況，信道良好則發(fā)送，信道質(zhì)量差則將五時(shí)隙分組封裝成三時(shí)隙分組轉(zhuǎn)到步驟4進(jìn)行操作。
本發(fā)明提供一種解決藍(lán)牙系統(tǒng)與802.11b系統(tǒng)干擾的方法，藍(lán)牙單元在開始運(yùn)行一段時(shí)間內(nèi)對信道進(jìn)行評估得出信道質(zhì)量情況，然后藍(lán)牙單元根據(jù)信道質(zhì)量情況的不同，選擇單時(shí)隙、三時(shí)隙或五時(shí)隙分組以選擇發(fā)送時(shí)間，躲避沖突，避免同頻干擾，從而消除藍(lán)牙和802.11b之間的干擾，其特征在于本發(fā)明充分考慮藍(lán)牙主從單元發(fā)送頻點(diǎn)的信道情況，以及不采用時(shí)隙覆蓋，即將短時(shí)隙分組封裝成長時(shí)隙分組。這種方法使藍(lán)牙與802.11b的丟包率降低到接近零。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，與現(xiàn)有技術(shù)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(lán)牙與802.11設(shè)備的干擾。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，不使用時(shí)隙覆蓋，即將短時(shí)隙分組封裝成長時(shí)隙分組發(fā)送，這樣就不致使傳輸效率降低，且相對時(shí)隙覆蓋節(jié)省功率。
本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，實(shí)現(xiàn)容易，既可以用在已有藍(lán)牙設(shè)備的升級，也可用在新藍(lán)牙設(shè)備的生產(chǎn)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
圖1為鏈路管理協(xié)議數(shù)據(jù)單元；圖2為此方法的算法流程圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1首先，根據(jù)藍(lán)牙發(fā)送單元的丟包率對信道進(jìn)行評估。發(fā)送單元的丟包率在接收單元端計(jì)算，并且與跳頻點(diǎn)有關(guān)。當(dāng)丟包率大于門限時(shí)，認(rèn)為信道是不良信道，否則，認(rèn)定為良好信道，由此可以得出信道狀態(tài)表。
藍(lán)牙的數(shù)據(jù)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(gè)新的鏈路管理協(xié)議PDU，用以攜帶主單元信道狀態(tài)。從單元每隔一定時(shí)間，計(jì)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(lán)牙物理信道是一個(gè)時(shí)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(jī)跳頻序列表示，頻率在79個(gè)射頻信道中隨機(jī)跳變。每個(gè)微網(wǎng)使用唯一信道跳頻序列，它是根據(jù)主單元藍(lán)牙設(shè)備地址確定。信道以時(shí)隙為單位傳輸信息，在一個(gè)時(shí)隙(單時(shí)隙分組情況)或多個(gè)時(shí)隙(多時(shí)隙分組情況)內(nèi)采用一個(gè)射頻跳頻點(diǎn)傳輸信息。頻率跳變速度是1600跳/s。一個(gè)時(shí)隙的長度為625微秒。在時(shí)隙中主單元和從單元以時(shí)分復(fù)用方式，交替?zhèn)鬏敺纸M。主單元在偶數(shù)時(shí)隙開始傳輸分組，從單元僅在奇數(shù)時(shí)隙開始傳輸分組。一個(gè)分組傳輸時(shí)間可以占用一個(gè)時(shí)隙、三個(gè)時(shí)隙或五個(gè)時(shí)隙。傳輸某個(gè)分組期間，跳頻保持不變。對于傳輸單時(shí)隙分組，使用的跳頻由當(dāng)前藍(lán)牙時(shí)鐘值導(dǎo)出。對于傳輸多時(shí)隙分組，跳頻根據(jù)傳輸首時(shí)隙時(shí)鐘值導(dǎo)出。傳輸多時(shí)隙分組后，傳輸下一分組的跳頻也根據(jù)該分組首時(shí)隙時(shí)鐘值確定。根據(jù)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，ACL鏈路可以占用一、三、五時(shí)隙傳輸數(shù)據(jù)，但是，目前在實(shí)際使用過程中，占用時(shí)隙方式是固定的。提出的這一個(gè)算法就是在滿足上面這個(gè)條件的基礎(chǔ)上，根據(jù)信道的情況采用延遲發(fā)送機(jī)制。具體如下(1)單時(shí)隙包處理機(jī)制在發(fā)送該單時(shí)隙包之前，主單元先查看一下由信道評估機(jī)制產(chǎn)生的主從單元的信道狀態(tài)表。如果當(dāng)前主單元信道和下一時(shí)隙從單元信道只要有一個(gè)是不良信道，那么主單元就延遲到下一個(gè)偶數(shù)時(shí)隙來接著判斷是否可以發(fā)送。只有這兩個(gè)信道全是優(yōu)良信道，該數(shù)據(jù)包才能在該時(shí)刻發(fā)送。
(2)三時(shí)隙數(shù)據(jù)包處理機(jī)制在發(fā)送這個(gè)三時(shí)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(gè)頻率都是優(yōu)良信道，這個(gè)包才允許發(fā)送；如果fk是不良信道，這個(gè)三時(shí)隙的數(shù)據(jù)包就延遲到fk+2進(jìn)行發(fā)送，在發(fā)送之前也要經(jīng)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(shù)據(jù)封裝成單時(shí)隙的數(shù)據(jù)包，然后判斷fk+1是不是優(yōu)良信道，如果是，進(jìn)行發(fā)送，如果不是，那么就延遲到fk+2進(jìn)行發(fā)送判決。
(3)五時(shí)隙數(shù)據(jù)包處理機(jī)制五時(shí)隙包也采用近似的機(jī)制，如果fk和fk+5都是優(yōu)良信道，這個(gè)包允許發(fā)送；如果fk是不良信道，這個(gè)五時(shí)隙的數(shù)據(jù)包就延遲到fk+2進(jìn)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(shù)據(jù)封裝成三時(shí)隙的數(shù)據(jù)包，判斷fk +3是不是優(yōu)良信道，如果是，進(jìn)行發(fā)送，如果不是，那么就將數(shù)據(jù)封裝成單時(shí)隙的數(shù)據(jù)包，判斷fk+1是否是優(yōu)良信道，如果是，那么封裝成單時(shí)隙包進(jìn)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(jìn)行上面這種判決機(jī)制。
實(shí)施例2本發(fā)明主要用在藍(lán)牙模塊的媒質(zhì)接入控制層(即MAC層)，它可以作為一種MAC層接入機(jī)制。參照附圖1。
第一部分為信道評估部分，藍(lán)牙單元有79個(gè)信道，在每個(gè)信道頻點(diǎn)分別測量藍(lán)牙主從單元在此頻點(diǎn)的丟包率，定義此處的丟包率為一段時(shí)間內(nèi)在此頻點(diǎn)上丟掉的包數(shù)除以在此頻點(diǎn)上丟掉的包數(shù)與在此頻點(diǎn)上成功接收的包數(shù)之和。此時(shí)，設(shè)定一個(gè)丟包率的門限值，當(dāng)丟包率大于此門限時(shí)認(rèn)為信道干擾嚴(yán)重，則此信道不可用。主單元的信道狀況在從單元根據(jù)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(jù)接收分組的丟包率來測量，如表1、2是根據(jù)測量進(jìn)行藍(lán)牙主從單元信道狀態(tài)的標(biāo)注。表1為藍(lán)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(lán)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(lán)牙主從單元的發(fā)送信道頻點(diǎn)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(gè)新的鏈路管理協(xié)議數(shù)據(jù)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(shí)間，計(jì)算一次丟包率、刷新信道狀態(tài)表并通過上述協(xié)議數(shù)據(jù)單元發(fā)送到主單元。
第三部分，又叫自適應(yīng)包選擇延遲算法，如圖2，藍(lán)牙主單元在發(fā)送數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)。如果主單元信道可用，則判斷此分組是幾時(shí)隙分組，如果是單時(shí)隙分組，判斷下一時(shí)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(shí)隙分組，判斷fk+3是否是優(yōu)良信道(設(shè)當(dāng)前藍(lán)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(shí)隙的數(shù)據(jù)包，按單時(shí)隙方式處理；如果是五時(shí)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(shù)據(jù)封裝成三時(shí)隙的數(shù)據(jù)包，按三時(shí)隙方式處理。
實(shí)施例3一種自適應(yīng)包選擇延遲發(fā)送方法進(jìn)一步包含信道評估的步驟步驟1設(shè)定一個(gè)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(gè)信道頻點(diǎn)測量藍(lán)牙主從單元在此信道頻點(diǎn)的丟包率，在此所定義的信道頻點(diǎn)的丟包率為一段時(shí)間內(nèi)在此頻點(diǎn)上丟掉的包數(shù)除以在此頻點(diǎn)上丟掉的包數(shù)與在此頻點(diǎn)上成功接收的包數(shù)之和。
步驟4當(dāng)丟包率大于門限時(shí)認(rèn)為信道干擾嚴(yán)重，標(biāo)注此信道狀態(tài)為不可用；當(dāng)丟包率小于門限時(shí)認(rèn)為信道良好，標(biāo)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(xié)議數(shù)據(jù)單元通知主單元其信道的狀況。
步驟6主單元根據(jù)主從單元信道狀態(tài)表來使用自適應(yīng)包選擇延遲發(fā)送方法。
實(shí)施例4一種自適應(yīng)包選擇延遲發(fā)送方法進(jìn)一步包含鏈路管理協(xié)議數(shù)據(jù)單元此單元共有104個(gè)比特位，其中有79個(gè)比特位用于標(biāo)識主單元信道狀態(tài)，2個(gè)比特位預(yù)留，4個(gè)比特位用于標(biāo)識鏈路管理協(xié)議數(shù)據(jù)單元分組本身，3個(gè)比特位用于標(biāo)識在多個(gè)從單元時(shí)哪個(gè)從單元發(fā)送過來的鏈路管理協(xié)議數(shù)據(jù)單元，16個(gè)比特位用于循環(huán)冗余校驗(yàn)。
權(quán)利要求
1.一種自適應(yīng)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(jù)信道評估表判斷當(dāng)前時(shí)隙主單元發(fā)送信道狀況，如果信道質(zhì)量較差，則此次發(fā)送延遲到下一對時(shí)隙繼續(xù)判斷；步驟2根據(jù)信道評估表判斷如果當(dāng)前時(shí)隙主單元發(fā)送信道狀況良好，則判斷此分組是幾時(shí)隙分組；步驟3如果是單時(shí)隙分組，則繼續(xù)根據(jù)信道評估表判斷第二時(shí)隙信道狀況，信道良好則發(fā)送，信道質(zhì)量差則延遲到下一對時(shí)隙繼續(xù)判斷；步驟4如果是三時(shí)隙分組，則繼續(xù)根據(jù)信道評估表判斷第四時(shí)隙信道狀況，信道良好則發(fā)送，信道質(zhì)量差則將三時(shí)隙分組封裝成單時(shí)隙分組轉(zhuǎn)到步驟3進(jìn)行操作；步驟5如果是五時(shí)隙分組，則繼續(xù)根據(jù)信道評估表判斷第六時(shí)隙信道狀況，信道良好則發(fā)送，信道質(zhì)量差則將五時(shí)隙分組封裝成三時(shí)隙分組轉(zhuǎn)到步驟4進(jìn)行操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)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(shè)定一個(gè)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(gè)信道頻點(diǎn)測量藍(lán)牙主從單元在此信道頻點(diǎn)的丟包率，在此所定義的信道頻點(diǎn)的丟包率為一段時(shí)間內(nèi)在此頻點(diǎn)上丟掉的包數(shù)除以在此頻點(diǎn)上丟掉的包數(shù)與在此頻點(diǎn)上成功接收的包數(shù)之和；步驟4當(dāng)丟包率大于門限時(shí)認(rèn)為信道干擾嚴(yán)重，標(biāo)注此信道狀態(tài)為不可用；當(dāng)丟包率小于門限時(shí)認(rèn)為信道良好，標(biāo)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(xié)議數(shù)據(jù)單元通知主單元其信道的狀況；步驟6主單元根據(jù)主從單元信道狀態(tài)表來使用自適應(yīng)包選擇延遲發(fā)送方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自適應(yīng)包選擇延遲發(fā)送方法，其特征是有包含鏈路管理協(xié)議數(shù)據(jù)單元此單元共有104個(gè)比特位，其中有79個(gè)比特位用于標(biāo)識主單元信道狀態(tài)，2個(gè)比特位預(yù)留，4個(gè)比特位用于標(biāo)識鏈路管理協(xié)議數(shù)據(jù)單元分組本身，3個(gè)比特位用于標(biāo)識在多個(gè)從單元時(shí)哪個(gè)從單元發(fā)送過來的鏈路管理協(xié)議數(shù)據(jù)單元，16個(gè)比特位用于循環(huán)冗余校驗(yàn)。
全文摘要
一種自適應(yīng)包選擇延遲發(fā)送方法，解決藍(lán)牙系統(tǒng)與802.11b系統(tǒng)干擾的問題，藍(lán)牙單元在開始運(yùn)行一段時(shí)間內(nèi)對信道進(jìn)行評估得出信道質(zhì)量情況，然后藍(lán)牙單元根據(jù)信道質(zhì)量情況的不同，選則單時(shí)隙、三時(shí)隙或五時(shí)隙分組以選擇發(fā)送時(shí)間，發(fā)送時(shí)間的不同導(dǎo)致發(fā)送載波頻率的改變，從而避免同頻干擾，進(jìn)而消除了藍(lán)牙和802.11b之間的干擾，這種方法使藍(lán)牙與802.11b的丟包率降低到接近零。該方法比較簡單，容易實(shí)現(xiàn)。可用在新藍(lán)牙系統(tǒng)設(shè)計(jì)或已有藍(lán)牙系統(tǒng)升級的時(shí)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(quán)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(xué)