减轻在无线系统之间干扰的方法和装置 【发明背景】
本发明涉及包括无线局域网装置的无线系统。
基于分组的无线局域网(LAN)装置使得多个客户利用一个服务器耦合在一起而不需要广延的连线。IEEE 802.11标准系列(可从美国纽约IEEE机构得到)描述了用于无线局域网系统的标准。包括工业上、科学和医疗(ISM)的2.4GHz或通信频带5GHz的使用标准。这些频带很少调整，结果是其它干扰无线设备(不符合IEEE 802.11标准的设备)可以在同一区域以相同的频带进行发射。
作为一个实例，在使用符合IEEE 802.11标准的一个系统的给定办公室中，其它个人可以使用符合用于无线设备的蓝牙规范(V.1.0，1999年12月 日)的装置。象该IEEE 802.11标准一样，蓝牙装置也操作在该2.4GHz ISM频带中。
在该蓝牙和基于分组的数据局域网装置之间可能产生干扰。通常，在蓝牙装置的情况下，相对于该无线局域网装置其功率输出是相当小的。但是，一个邻近地蓝牙装置可能不利地影响和干扰一个本地无线局域网装置的接收。局域网中的另一装置可能发送信号到邻近一个蓝牙发射机的本地局域网装置。该远端局域网发射机可能不知道一个较低功率的蓝牙发射机可能也正在发射。结果是，可能出现随着接收该信号的接收机改变的干扰。
用于减轻在同一个频带中的蓝牙和基于分组的数据局域网操作之间干扰的效果的提议一般是依靠频率的正交性。但是，当该蓝牙和无线局域网装置是在紧密接近的干扰实质最大时，这种技术可能是无效的。
因此，需要一种方法来减轻在同一个频带之内而操作在不同标准上的无线设备之间的干扰。另外，需要一个系统来解决当在一个无线网络中的各种装置不知道在该网络中的接收机可能邻近操作在同一个频带中的非适应发射机时出现的各种问题。
附图的简要描述
图1是描述本发明一个实施例的示意图；
图2是图1所示的根据本发明的一个实施例的缓和模块的一部分的框图；
图3是根据本发明的一个实施例用于在节点之间发送信息的一个统计数据包格式的一个描述；
图4是图1所示的根据本发明的一个实施例的缓和模块的另一成分的框图；
图5示出根据本发明一个实施例的假设统计数据包波形，并且进一步示出根据本发明一个实施例，如何使用该统计数据包来确定发送信息到一个接收机的时间；
图6是描述根据本发明一个实施例的具有邻近蓝牙发射机的一个无线LAN网的示意图；和
图7是根据本发明一个实施例的软件流程图。
详细描述
参考图1，无线局域网中(LAN)的一个节点10可能位置邻近一个蓝牙微型网(piconet)11。该蓝牙微型网11可以根据该蓝牙规范操作。无线局域网LAN节点10可以根据例如IEEE 802.11标准的无线局域网LAN标准之一操作。节点10和该微型网11可能操作在同一个频带中，例如操作在最低规定的工业、科学和医疗(ISM)频带上。节点10包括一个缓和模块16，负责减轻在蓝牙微型网11(不是包括该节点10的无线局域网LAN的一部分)和该节点10本身之间的潜在干扰。
该无线LAN节点10还包括一个物理层12，例如调制器/解调器或调制解调器以及一个媒体存取控制单元(MAC)14。该物理层可以从该物理层12接收一个接收信号强度指示(RSSI)信号。该RSSI信号通常结合被称为一个信道接入控制的信号使用。
从物理层12接收的该未加工的RSSI数据还由该缓和模块16使用。该缓和模块16使用该RSSI数据来检测任何不是该LAN一部分的装置的信号发送，例如来自蓝牙微型网的信号发送。该缓和模块16随后生成关于该蓝牙微型网的操作的统计。该统计可以随后被用于预测在该蓝牙微型网中的任何装置可能进行发送的时间。此预测信息可以随后被用于修改在该LAN中的一个发射机的发送时间，以便避免在一个潜在干扰蓝牙微型网更可能也进行发送时所进行的发送。
虽然描述的是蓝牙和802.11标准，但是本发明不局限于这种实例。可以实现在各种情况中避免无线发射机之间的干扰的实施例。
由该缓和模块16生成的统计数据提供到MAC 14。MAC 14随后把该信息提供到无线耦合到该节点10的其它LAN网络发射机。另外，MAC 14可以使用从该LAN网络中的其它节点接收的数据，确定在一个传送模式中操作其自己的的物理层12的时间，以便降低被邻近该内部无线LAN接收机的蓝牙微型网的发送所干扰的可能性。因此，该缓和模块16包括一个统计产生单元18和一个冲突概率估算器44。
蓝牙规范适应微型网11以规则出现脉冲串发送数据。这些脉冲串可以表现为每隔一定间隔出现的相当矩形的信号数据块。因此，根据本发明的一个实施例，当节点10既不发送或接收无线LAN信号时，假设通过天线15接收的任何背景噪声是一个蓝牙发送信号的结果。一个蓝牙信号包括一个625微秒重复间隔或方案。每625微秒间隔被称之为一个″时隙″。时隙占用的图案以最多六个时隙的一个周期重复并且总是六的因数。然而，根据由该邻近蓝牙微型网11使用的具体的通信协议，任何给定时隙可以由或可以不由一个发送所占用。
蓝牙微型网11在从同步基准点开始的返回时隙中发送。即，以一个同步基准点开始每一625微秒的时隙。关于该同步基准点、时隙占用概率、以及该625微秒发送时间间隔的特性的信息可以在时间上收集。一个概率可以随后被生成，以便确定在通过节点10接收的一个发送和从蓝牙微型网11接收的噪声之间的干扰的可能性。
根据本发明的一个实施例，不需要实际解调该RSSI数据。在某些实施例中这一点可能是重要的，因为这样作可能要求该节点10包括一个蓝牙适应接收机。通过标识该蓝牙信号和那背景RSSI噪声而不解调该信号，可以获得足够的信息，在某些实施例中，可以获得关于该邻近蓝牙发射机的性质，以便降低干扰的可能性。
如上所述，可以不占用全部蓝牙发送时隙。不同的蓝牙通信协议(例如HV1)可能占据即使用六时隙返回设置的不同的几个。例如，该HV1通信协议在间隔的时隙中发送数据。因此，该蓝牙通信协议在具有六时隙重复的交替的625微秒间隔中发送数据的脉冲串。总的来说，该空时隙以每六个时隙的顺序出现在一个规则的方案中。
通过跟随六时隙的序列，即使最初不知哪个时隙为该序列的第一时隙，该节点10也能够找到该空时隙并且能够确定那些空时隙的定期性。
该统计产生单元18可以取样以规则的间隔从该物理层12接收的RSSI数据。由于该时隙是625微秒的长度，所以该单元18的有益的取样速率是整数可除尽625。一个这种有益取样速率是25微秒。此速率可以在一个给定时隙之内足够精确地定位蓝牙发送的开始和停止而不会不合理地增加用于该节点10的设计要求。
图2所示的统计产生单元18包括耦合到该MAC 14的一个禁止线32。当MAC 14操作这物理层12以便发送或接收数据时，该禁止线32终止统计数据包的产生。这种禁止避免了在该数据可能被进行的无线LAN数据的接收或发送所隐藏时产生统计数据包(不按照该竞争通信协议，比如蓝牙通信协议)。因此，通过在该节点10本身正在发射或接收的间隔期间禁止该统计数据包产生，可以简化分析并且可以改进某些实施例中的结果。
使用一个积分器20、一个偏移删除单元22、一个移位寄存器24、一个蓝牙时隙方案相关36和一个蓝牙时隙方案相关40而完成一个同步估计。该同步估计是基于以已知的周期性重复的一个已知方案。积分器20在每一采样间隔之上积分该RSSI数据并且生成用于该RSSI数据的平均电平。该DC偏移删除单元22采用该平均测量并且在一个扩展时间周期上把它们分解到零。由此，单位22删除了该RSSI数据中的任何DC偏移。
该移位寄存器24累加在一个时段上的该积分的取样电平。在本发明的一个实施例中，以25微秒取样率，该移位寄存器24能够存储25个取样并且重新循环那些取样。即，为了分析该625微秒的时隙方案，25个取样的连续组被存储，一个在另一个上地存储在移位寄存器24中的25个位置。周期地，数据被移出该移位寄存器24，到该蓝牙时隙方案相关40。
单元18可能以由蓝牙微型网11发送的时隙序列中的一个不确定点开始其分析。即，该单元18最初没法知道其首先接收的时隙是否碰巧是由微型网11产生的六个时隙顺序中的第一时隙。该相关40建立该六时隙序列的起点。当该相关40查看从移位寄存器24接收的数据中的一个峰值时，该相关40知道该蓝牙传输码型在何处开始。因此，通过在一个足够的时段上渐进地覆盖该移位寄存器24中的数据，可以根据该峰值电平的时间位置而标识该时隙序列的开始。
该相关36确定是否存在一个给定时隙中的发送。该相关40发现每一625微秒的位置，在时间上的平均。
当该禁止线32启动时，该移位寄存器24简单地再循环而不新输入数据来保持与先前解析同步。因此，数据从移位寄存器24移位到累加器26，然后在非禁止操作期间与该加法器中的新数据相加。在禁止操作中，数据简单地通过已经由该禁止线32信号操作的组合器30循环回到该移位寄存器24，以便阻断新的输入数据并且简单地循环驻留在该移位寄存器24中的当前数据。
该时隙占用判断单元38协调每时隙的开始，并且根据来自幅值和同步单元42以及相关36的数据确定开始使用该本地时基的时隙位置。该幅值和同步单元42根据该RSSI数据确定是否存在已经识别的任何蓝牙发射机，并且确定在来自该蓝牙时隙方案相关40的数据中是否存在一个峰值。该幅值和同步单元42通知该时隙占用判断单元38，已经(或没有)标识一个蓝牙信号，并且提供用于该第一时隙的一个基准或起点。
判断单元38随后算出在六个时隙的每一个中是否存在任何事。来自该时隙占用估计单元38的输出可以是图5中显示60的格式。其可以是高脉冲62和低脉冲64的形式，提供在给定时间的估计的蓝牙发送概率。此信息是该本地蓝牙微型网11的时隙和时隙占用概率的定时的一个汇编。因此，该脉冲62指示一个蓝牙发送出现的一个高概率而脉冲64指示一个低概率。
包括同步基准点和时隙占用概率判断函数的数据组合可以表示为压缩的数据集，利用该压缩数据集估计一个未来时间频率与一个检测的蓝牙微型网冲突的概率。例如，此数据可以被压缩到单一的32比特字，构成与一个无线LAN网中的一个或多个其它节点通信的统计数据包。
参考图3，根据本发明的一个实施例，该32比特字可以包括一个六元组，每个包含六个两比特的概率估计，一个用于每个蓝牙时隙。另外，该32比特字可以包括一个定时同步函数(TSF)基准，提供相关于在该无线LAN网内的识别时基的时间信息。例如，该TSF数据可以根据在该IEEE 802.11规范中阐明的TSF标准。该TSF基准可以是来自一个TSF定时器的由该第一时隙的开始被二十五除的最低有效比特。
通过以一个压缩格式提供该统计数据包，该统计数据包可以容易和方便地发送到在一个给定网络中的所有的节点，通知每个节点的该本地条件。如果在静止间隔期间每一节点都发送其自己的的数据包，则有益于以一个压缩格式提供该数据包，以便避免任何显著的网络带宽的总体降低。
每一节点10的缓和模块16也可以包括一个冲突概率估算器44(图1)。该估计器44从该节点10打算把数据发送到达的节点的单元38接收该统计数据包。因此，实际上该接收的数据包提供关于邻近该打算收方节点的本地干扰条件的信息。
如图5所示，估计器44接收一个发送请求66。估算器44把发送请求66与统计数据包60相比。其启动一个发送失步信号68，使得发送请求66的传送在时间上移动到低冲突概率之时。因此，如果一个请求寻求在时间与一个更高概率脉冲62重叠的一个传送，则可以延迟该发送，以使至多其与脉冲64重叠，指示与一个蓝牙微型网发送的重叠的低概率。
图4所示的估计器44扩展包含在统计数据包60中的数据。根据一个定时器，该估计器44知道具体的时间。估计器44采用包括从本地采样间隔单元52接收的时间数据和本地时隙号50的统计数据包，并且对应当前时间变换该数据。该采样间隔单元52提供该采样间隔信息(例如25微秒)。本地时隙号50可以提供该时隙间隔(例如625微秒)。通过相对于该统计数据包计算该时间，该总体采样间隔54把该统计数据对准到该正确时间。根据该当前时间，该概率估计器44确定随后的六个蓝牙时隙的占用概率。
根据从分析在一个时段上的蓝牙发送生成的统计数据包60，概率估计器45提供预测何种蓝牙微型网11将要进行发送的能力。一个冲突概率计算器48从该估计器45接收该蓝牙占用概率判断，以及用于将打算由节点10发送的分组数据包的数据包长度。此信息可以提供在该发送请求66中。无线LAN节点的打算发送特性被扩展并且在随后六个时隙上比较，并且把用于每一时隙的数据提供到冲突概率计算器48。因此，计算器48逐个时隙地从该占用计算器46接收数据并且逐个时隙地从该估计器45接收数据。
计算器48的输出被提供到一个阈值比较器56。比较器56把发送请求66与60指示的估计的蓝牙发送概率比较，并且确定是否开始一个失步68。该失步68把计划的发送移动到可以接受的低冲突概率的时段。
图6示出的假定局域网可以包括一个节点或收发信机72、一个节点或收发信机80以及一个节点或收发信机76。另外，蓝牙/LAN收发信机或接入点74也可以包括在该网络中。接入点是一个桥接器，一侧连接在一个网络而另一侧连接到另一网络，用于在两个网络之间正向传送数据包。除了包括收发信机72、74、76和80的无线局域网之外，多个蓝牙微型网70、78和82可通过80接近一个或多个收发信机72。例如，微型网70可以具有容括收发信机72的一个范围70a。同样，微型网78可以具有容括接入点74的一个范围78a，而微型网82可以具有容括收发信机76的一个范围82a。
在本实例中，蓝牙微型网70、78和82可以操作以与无线LAN收发信机72、74和76相同的频带中。因此存在例如该微型网70的一个本地邻近蓝牙微型网和收发信机72之间的干扰的可能性。相比之下，不邻近任意蓝牙微型网的收发信机80可能不具有任何蓝牙干扰问题。
接入点74可以按照84中的指示把数据发送到收发信机72。然而，接入点74可以相距该蓝牙微型网70足够远，使得接入点74没有方法直接确定其传送可能由该蓝牙微型网70所干扰。
相反，该无线LAN网的每个收发信机72、74、76和80实行其自身的任何潜在干扰信号的评估。因此，收发信机72分析在范围70a之内的来自蓝牙微型网70的传送，并且制备一个统计数据包。由收发信机72、并且特别是由其单元18生成的统计数据包可以随后被发送到接入点74。在本发明的一个实施例中，可以使用图3示出的例如32比特字的一个相关压缩传输。
类似地，例如收发信机72、74、76和80的每一节点把其统计数据包信息发送到该无线LAN网中的全部其它节点。结果是，想要发送数据到任何其它节点的任一节点考虑关于打算涉及的接收电台的本地干扰情况。
一个发射机，例如接入点74，随后使用从该收发信机72接收的一个统计数据包，以便定时其对于收发信机72的发送84。通过处在接入点74的冲突概率估算器44实现这一点。更具体地说，可以通过收发信机72中的一个单元18产生该统计数据包，并且发送到全部其它网络节点。接入点74中的冲突概率估算器44可以使用来自收发信机72的统计数据包，作出冲突避免判定并且控制从接入点74到收发信机72的数据发送的定时。
再来参考图1，根据一个实施例的MAC 14可以包括一个处理器110和一个存储器112，存储干扰缓和软件90。软件90可以控制包括单元18和估计器44的缓和模块16本身的操作。在本发明的某些实施例中，控制可以用软件实现，而在另一实施例中，控制可以用硬件实现。类似地，单元18和估算器44被示出为以硬件实现，但是在其它实施例中，可以用软件实现。
参考图7，干扰缓和软件90是以制备用于框92表示的任何本地蓝牙微型网的一个本地统计数据包开始的。在单元18中制备该统计数据包。菱形框94的检验确定是否存在一个开启信道。如果存在一个开启信道，其中没有出现在具体节点10进行的发送或接收，则则如框96中的指示，该节点可以将其本地统计数据包发送到一个无线LAN网中的全部其它节点。
当结点10接收该发送请求时，如菱形框98所示，获得框100指示的先前从该打算的目标接收机接收的统计数据包。例如象框102表示的那样，例如使用估计器44实现冲突避免计算。
菱形框104的检验确定是否该冲突概率超过了冲突阈值概率。如果是，发送被失步，如框106所示。当菱形框104的确定不再超过该发送阈值时，发送数据，如108所示。
虽然本发明已经相对于有限数目的实施例做了描述，但是本领域技术人员将从其中理解到许多修改和变化。当其落入在本发明的实际精神和范围之内时，所附的权利要求书将意图覆盖全部这种改进和变更。