CN101331721B - 分布式蓝牙系统 - Google Patents

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Abstract

蓝牙标准为应用提供不同协定，这允许例如仅仅特定数量的装置使用相同的协定在一个网络中可操作。不用改变蓝牙标准，现在描述的设备和方法提供允许无线装置接收寻址到其他无线装置的数据的解决方案。所以用于蓝牙通信的无线电子设备接收明确地寻址到所述无线电子设备和用于蓝牙通信的无线电子装置的数据，所述无线电子装置可操作用于接收明确地寻址到所述无线电子装置的数据，所述无线电子设备不同于所述无线电子装置。这能够例如通过腕式显示器实现，该腕式显示器能够拾取包含被发送到头戴式耳机的音频信号的电磁波。之后，在腕式显示器上能够显示特性以通知用户有关音频信号或发送音频信号的蜂窝电话的状态。

Description

分布式蓝牙系统
技术领域
本发明涉及无线通信的技术领域，并且更具体而言涉及蓝牙通信系统中的主-从和从-从关系。
蓝牙是完全替换IrDA(红外数据协会)作为不同电子装置之间无线通信接口的标准。
蓝牙在也被诸如802.11网络、婴儿监控器、车库门开启器、微波炉等等的其他装置使用的未特许的ISM频带中工作；所以蓝牙使用跳频扩展频谱(FHSS)来避免任何干扰。蓝牙信道被分成若干时隙，每个时隙的长度是625微秒。所述装置在这些时隙上进行每秒1600跳的跳频。这样用带宽效率交换可靠性、完整性和安全性。蓝牙无线电工作在2.4GHz的未特许的ISM频带中，使用2.402GHz到2.480GHz之间的79个信道(在某些国家使用23个信道)。蓝牙通信距离在0dBm(1mW)的功耗下是0-30英尺(10米)。通过放大功率到20dBm能够将这个距离增加到100米。
蓝牙支持两种类型的链路：用于数据传输的异步无连接(ACL)链路和用于音频/语音传输的同步的面向连接(SCO)的链路。总的蓝牙数据速率是1Mbps，而在任何不对称ACL链路上的最大有效速率在任何一个方向中是721Kbps以及在返回方向中是57.6Kbps。对称ACL链路允许432.6Kbps的数据速率。蓝牙还支持每个装置高达三个64Kbps SCO信道。这些信道是用于传输的保证带宽。
这部分描述两个或更多蓝牙装置开始相互之间连接所要遵循的的基本过程。所述装置将自动地执行以下步骤，(除了在装置第一次来到或加入环境时可能的认证步骤之外)：
查询：在到达新环境时所述装置将自动地发起查询以发现哪些接入点位于它的范围内。这将产生以下事件：所有附近的接入点利用其地址响应，然后该装置挑选其中一个响应装置。
寻呼：所述装置将调用称为寻呼的基带过程。除其他需要的初始化之外，就其时钟偏移和跳频中的相位而言，这将产生装置与接入点的同步。
链路建立：链路管理器协议(LMP)现在将与接入点建立链路。根据应用，将会使用异步无线(ACL)链路或同步连接(SCO)。将会如下所述地执行各个建立步骤。
服务发现：LMP将使用SDP(服务发现协议)发现从接入点可获得哪些服务。当服务可获得时，应用能够进一步继续下去。有关在接入点提供的其他服务的信息可以被呈现给用户。
L2CAP(逻辑链路控制和自适应协议)信道：利用从SDP获得的信息，所述装置将创建到接入点的L2CAP信道。这可以被应用直接地使用，或者可以在它上面运行类似RFCOMM的其他协议。
RFCOMM信道(RFCOMM来自PC上串行COM端口的面向射频(RF)的仿真并且在L2CAP信道上仿真完整的9-引脚RS-232串行通信)：根据应用的需要，将在L2CAP信道上创建RFCOMM或其他信道(在其他的情况下)。该特征允许被开发用于串行端口的现有应用运行而不用在蓝牙平台上修改。
安全：如果接入点将其接入限制为一组特定的用户或者给提前向该接入点注册的人们提供安全模式通信，那么在该阶段，接入点将发送用于“配对”的安全请求。如果用户知道接入服务的正确PIN码，这将是成功的。应该注意到，不在无线信道上发送PIN而是使用根据它产生的另一个密钥，以便该PIN难以损害。如果使用安全模式则加密将被调用。
PPP：如果像在拨号联网中那样在串行调制解调器上使用PPP链路，相同的应用现在将能够在RFCOMM(其仿真串行端口)上运行PPP。
网络协议：类似TCP/IP、IPX、Appletalk的网络协议现在能够在所述链路上发送和接收数据。
在上述过程中，仅仅对于将要实现的安全需要用户交互作用。剩余的步骤是自动的。
当今具有蓝牙功能的移动电话能够与具有蓝牙功能的耳机组合使用。对于这种使用的情况，蓝牙已经定义包括HSP(耳机协定(profile))和HFP(免提协定)的两种协定。所述协定定义两个具有蓝牙功能的产品之间的交互。这些协定规范中的所有内容利用其自己的角色限制两个装置的使用。
其中一个装置根据AG(音频网关)角色执行以及另一个装置执行HF(免提)角色。在连接期间，HF装置接收作为流的音频以及作为数据分组的呼叫(和电话)状态相关信息。
图1示出了现有技术蓝牙网络6的实例的示意图，该网络包括经由无线连接4、5连接的至少三个无线电装置1、2、3。这些无线连接4和5由电磁波建立。所述网络由蓝牙通信或无线电装置和连接形成，从而蓝牙装置可以被实施为诸如个人计算机(PC)、个人数字助理(PDA)、外设、蜂窝电话机、寻呼机、消费者电子等等的便携式和移动计算装置。
在本实例中，网络6中的蓝牙通信发生在主无线电装置1和至少两个无线电子装置2和3之间。更多的从无线电装置是可能的，但是在该示意图中未示出。由于两个或更多无线电装置一起如上所述形成具有一个主装置以及一个或多个从装置的自组(ad-hoc)网络，因此网络6也被称为微微网。在微微网络内同时可以有高达7个激活的从装置。因此，微微网中每个激活的装置可通过3比特激活装置地址识别。未连接模式中的未激活的从装置在示意图中未示出，其可以继续驻留在微微网中。主装置是可以发起蓝牙通信链路的唯一装置。主无线电装置1可操作用于分别经由无线连接4和5形成到从无线电2和3的连接。特别是无线连接4和5分别包括两个信道，其中信道41和51分别从主无线电装置1发送数据到无线电子装置2和3。而且其他信道42和52分别从无线电子装置2和3发送数据到主无线电装置1。因此，很明显在无线电子装置2和3之间未建立直接的连接所以能够相互通信。
就同一装置可以操作作为主装置和/或也可以作为从装置而言，蓝牙无线电装置是对称的。一旦链路被建立，从装置可以请求主/从切换来变成主装置。从装置不允许相互直接地进行通话。所有通信发生在从和主装置中。微微网中的从装置也必须将其内部时钟和跳频与主装置进行同步。每个微微网络使用不同的跳频序列。无线电装置使用时分多路复用(TDM)，并且每个装置具有固定的48比特的唯一装置地址(BD_ADDR)。相关技术描述
根据文献US20020065045A1，提供了一种在蓝牙单元之间交换从移动通信系统所接收的信息的方法。因此，设备能够同时与其他移动通信系统和蓝牙单元建立连接并且将数据转换成特定和必须的格式。
此外，文献EP 1223715A1的发明目的是提供一种无线通信设备、方法和系统，其通过快速的主-从切换允许在从装置之间的对等通信。这种切换实现了准从-从通信。由于未改变跳频序列和未改变激活成员地址，这是可能的。此外文献US6901057B2的发明涉及一种形成自组无线网络的方法，更具体而言，涉及根据蓝牙规范形成无线网络，以及被适配为根据蓝牙规范进行通信的单元如何可以最佳地发现现有微微网中的主装置并且作为从装置被连接到这些主装置，而不必使用主-从切换。
发明内容
本发明的一个目的是提供用于蓝牙通信的无线电子设备，其可操作用于接收明确地寻址到另一个无线电子装置的数据。
本发明的另一个目的是节能。尽管可能相比其他的标准，蓝牙通信已经是节约能量传输的一种可能性，但是仍有可能节约更多的能量。
这些目的通过一种用于蓝牙通信的无线电子设备实现，该设备可操作用于接收明确地寻址到所述无线电子设备和用于蓝牙通信的无线电子装置的数据。这种无线电子装置可操作用于接收明确地寻址到所述无线电子装置的数据并且它是不同于所述无线电子设备的实体。所述无线电子装置和无线电子设备能够是类似的或相同类型的装置或不同类型的装置。
有利地，所述无线电子设备可操作用于作为用于蓝牙通信的所述无线电子设备或所述无线电子装置发送明确地寻址的数据。
有利地，用于蓝牙通信的无线电子系统可操作用于与可操作用于发送和/或接收明确寻址的数据的无线电装置形成蓝牙网络。该系统包括如上所述可操作用于接收和/或发送明确地寻址的数据的无线电子装置和无线电子设备。
有利地，所述无线电子设备可操作用于接收明确地寻址到所述无线电子装置的数据。
有利地，所述无线电子设备可操作用于向所述无线电装置发送和/或从所述无线电装置接收明确地寻址的数据。
有利地，所述无线电子设备可操作用于作为所述无线电子装置发送明确地寻址的数据。
有利地，所述无线电子装置可操作用于发送和/或接收明确地寻址的数据到所述无线电装置。
有利地，所述无线电子装置和无线电子设备分别可操作用于处理数流和/或数据分组。
有利地，所述无线电子装置和无线电子设备在空间上被分离开。
有利地，所述无线电子设备在其制造期间和/或网络被形成时被提供无线电子装置的装置地址码。所述装置地址码可操作用于接收明确地寻址到该无线电子装置的数据。
上述目的还通过由一种通过用于蓝牙通信的无线电子设备从无线电装置接收数据的方法实现，所述无线电装置可操作用于发送/或接收数据。该数据明确地寻址到用于蓝牙通信的可操作用于接收数据的无线电子装置。而且所述无线电子设备是不同于所述无线电子装置的单元。
有利地，所述方法首先包括初始化步骤，其中无线电子装置可操作用于经由激活蓝牙连接联系无线电装置，激活装置地址从该无线电装置给予所述无线电子装置，所述激活装置地址可操作用于允许接收明确地寻址的数据。然后所述方法其次包括适配步骤，其中所述无线电子设备从初始化步骤开始或在初始化步骤期间接收激活装置地址，以及最后是接收步骤，其中所述无线电子设备接收明确地寻址到无线电子装置的数据。
术语“无线电子装置”和“无线电子设备”以及“无线电装置”分别包括任何类型的便携式或非便携式的、适于在蓝牙系统中进行通信的通信设备，其包括但不局限于移动无线电终端、移动电话、寻呼机、通信设备、电子秘书、智能电话、单声道或立体声耳机、单声道或立体声头戴式耳机、腕式手表、便携式音乐播放器等等。而且，采用这里使用的术语“包括/包含”来规定一个或多个其他特征、整体、步骤、及其组件或组的存在或添加。
附图说明
根据以下结合附图的详细描述，本发明的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显，其中：
图1示出了现有技术网络的实例的示意图，
图2示出了包括本发明实施例的通信网络的示意图，
图3示出了包括本发明可替换实施例的另一个通信网络的示意图，
图4示出了无线电装置和本发明实施例之间的通信网络的初始化建立序列的实例，
图5示出了无线电装置和本发明可替换实施例之间的通信网络的初始化建立序列的另一个实例，
图6示出了无线电装置的组成实例，其中示出了蜂窝电话、头戴式耳机和包括腕式显示器的本发明的可替换实施例。
具体实施方式
图2示出了蓝牙通信网络6a的示意图，它包括无线电子系统7a、无线电装置1以及无线连接4a和5。无线电子系统7a可操作用于与无线电装置1形成连接，并且包括无线电子装置2和无线电子设备3a，即本发明的实施例。无线电子装置2和无线电子设备3a可操作用于处理和/或输出数据以及分别经由通过电磁波建立的无线连接4a和5与无线电装置1进行连接。
无线电子装置2和无线电子设备3a在空间上被隔开，网络6a并不局限于蓝牙装置和连接，而是能够是对于本领域普通技术人员来说已知的任何传输标准。无线电装置1可操作用于向无线电子装置2和无线电子设备3a发送明确地寻址的数据和/或从该无线电子装置2和无线电子设备3a接收数据。无线连接4a包括信道41、42和43。信道41可操作用于从无线电子装置2发送数据到无线电装置1，而信道42和43分别可操作用于从无线电装置1发送数据到无线电装置2和3a。信道42和43承载相同的信息。无线连接5包括信道51和52。信道51可操作用于从无线电子设备3a发送数据到无线电装置1，而信道52可操作用于从无线电装置1发送数据到无线电子设备3a。所有信道都经由发送和/或接收包含数据的电磁波实现。
根据图1中所描述的现有技术，无线电子装置通常仅包括两个信道而不是包括更多信道，其中一个信道可操作用于数据接收以及另一个信道可操作用于数据发送。在本发明的这个实施例中，无线电子设备3a可操作用于经由信道51发送数据和经由信道43和/或52接收数据，而无线电子装置2可操作用于经由信道41发送数据和经由信道42接收数据。无线电子设备3a用于接收的第二信道43能够例如通过过滤包括其他无线电子装置2的装置地址码的数据实现。例如无线电子装置2的装置地址码能够在登记48比特唯一装置地址(BD_ADDR)的制造期间和/或如以后在图4和5中所描述的、接收在无线电子装置2和无线电装置1之间建立新无线连接所必须的数据时，被建立到无线电子设备3a中。本实施例并不局限于允许无线电子设备3a接收无线电子装置2的数据的这两种方法。能够使用可操作用于给出对地址指定的数据的访问的任何数据。因此，被发送到无线电子装置2、通过该无线电子装置2接收和处理的数据还通过无线电子设备3a接收和处理，尽管该数据被寻址到无线电子装置2。而且无线电子设备3a并不被局限于接收目的地指向无线电子装置2的数据，而是还可操作来扮作无线电子装置2经由信道51发送数据。因此，类似增加音量、挂断电话等等的命令能够通过无线电子设备3a经由信道51被发送以控制无线电子装置2。显然无线电子装置2并不局限于音频数据流，而是还能够完成视频数据流和本领域普通技术人员已知的其他数据。而且无线电装置1被设置为无线电子装置2和无线电子设备3a的主装置。此外，无线电子装置2可操作用于处理例如类似音频或视频数据的数据流，而无线电子设备3a可操作用于处理数据提取状态数据和数据流的特性。但是当然，本领域普通技术人员认识到，这两个装置并不局限于这些处理格式。
图3示出了蓝牙通信网络6b的示意图，它包括无线电子系统7b、无线电装置1和无线连接4a。无线电子系统7b可操作用于与无线电装置1形成连接，并且包括无线电子装置2和无线电子设备3b，即本发明的可替换实施例。无线电子装置2和无线电子设备3b可操作用于处理和/或输出数据以及分别经由通过电磁波建立的无线连接4a与无线电装置1进行连接。所有示出的装置、连接和信道与图2中描述的相同。以与图2中的说明相同的方式，无线电子设备3b被建立并且可操作用于接收目的地指向无线电子装置2的数据。所以不执行在无线电子设备3b和无线电装置1之间的激活连接建立，以节省能量和激活的蓝牙从装置位置。
图4示出了在无线电装置511、无线电子装置512和无线电子设备513之间的蓝牙通信网络的初始化建立序列的实例，即本发明的实施例。所有装置与图2或3之一中描述的装置相同和相对应。
该网络包括一个主无线电装置511和两个从装置。具体地说，作为所述无线电子装置的一个主要-从装置512和作为所述无线电子设备的一个子-从装置513。主要-从装置512与无线电子装置2相同，以及子-从装置513与无线电子设备3a或3b相同。
在初始化步骤501中，在主无线电装置511和主要-从装置512之间建立通过图2或3的信道41和42提供的无线连接，其中类似跳频序列、时钟偏移、装置地址等等的所有典型和必须的参数被交换。从而主无线电装置511被设置为主装置，进而主要-从装置512被设置为主无线电装置的从装置。从步骤501开始和/或在步骤501期间处理适配步骤502，给子-从装置513提供由主无线电装置511和/或主要-从装置512给出的所有必须的数据，以使子-从装置513可操作用于过滤并因此处理目的地指向主要-从装置512的数据。该数据由图2或3的信道43提供。可选地，如以下在步骤506中所描述的，子-从装置513可操作用于冒充主要-从装置512。
在步骤503中，在主无线电装置511和子-从装置513之间建立由图2的信道51和52提供的无线连接，其中类似跳频序列、时钟偏移、装置地址等等的所有典型和必须的参数被交换。从而主无线电装置511被设置为子-从装置513的主装置，进而子-从装置513被设置为主无线电装置511的从装置。在步骤503之后网络如图2中所描述的那样被建立。
在接收步骤504中，类似例如目的地指向主要-从装置512的命令和/或数据流的数据通过主无线电装置511发送。该数据同时被主要-从装置512和子-从装置513接收。尽管有利地主要-从装置512处理包括例如像音频信号这样的流的数据，但是子-从装置513也处理包括例如像流特性的分组和/或像例如蜂窝电话和/或无线电状态的主无线电装置511状态信息在内的部分数据。
之后，主要-从装置512在步骤505中确认信息的接收。在另一个情况下取代主要-从装置512，子-从装置513在步骤506中通过如上所述冒充主要-从装置512来确认接收。
在上述图3的情况下，由于网络6b仅包括信道41、42和43，所以不包含步骤503和506。
图5示出了无线电装置611、无线电子装置612和本发明实施例之间的蓝牙通信网络的初始化建立序列的替换实例。所有装置与图2或3中描述的装置相同。
该网络包括一个主无线电装置611和两个从装置，具体地说，作为无线电子装置的一个主要-从装置612和作为无线电子设备的一个子-从装置613。主要-从装置612与无线电子装置2相同，以及子-从装置613与无线电子设备3a或3b相同。
在步骤601中，在主无线电装置611和子-从装置613之间建立通过图2的信道51和52提供的无线连接，其中类似跳频序列、时钟偏移、装置地址等等的所有典型和必须的参数被交换。从而主无线电装置611被设置为主装置以及进而子-从装置613被设置为主无线电装置611的从装置。
在初始化步骤602中，在主无线电装置611和主要-从装置612之间建立通过图2的信道41和42提供的无线连接，其中类似跳频序列、时钟偏移、装置地址等等的所有典型和必须的参数被交换。从而主无线电装置611被设置为主要-从装置612的主装置，以及进而主要-从装置612被设置为主无线电装置611的从装置。
从步骤602开始和/或在步骤602期间，处理适配步骤603，给子-从装置613提供由主无线电装置611和/或主要-从装置612给出的所有必须的数据，以使子-从装置613可操作用于过滤并因此处理目的地指向主要-从装置612的数据。该数据由图2或3的信道43提供。可选地，如以下在步骤606中所描述的，子-从装置613可操作用于冒充主要-从装置612。在步骤603之后，网络如图2中所描述的那样被建立。
在接收步骤604中，类似例如目的地指向主要-从装置612的命令和/或数据流的数据通过主无线电装置611发送。该数据同时地被主要-从装置612和子-从装置613接收。尽管有利地主要-从装置612处理包括例如像音频信号的流的数据，但是子-从装置613处理包括例如像流特性的分组和/或像例如蜂窝电话和/或无线电状态的其它主无线电装置611状态信息在内的数据。
之后，主要-从装置612在步骤605中确认信息的接收。另一方面取代主要-从装置612，子-从装置613在步骤606中通过如上所述冒充主要-从装置612来确认该接收。
在上述图3的情况下，由于网络6b仅包括信道41、42和43，所以不包含步骤601和606。
图6示出了无线电装置的组成实例，其中蜂窝电话1a经由电磁波8与本发明的可替换实施例7d形成蓝牙通信网络，该可替换实施例包括头戴式耳机装置2b和腕式显示装置3d。蜂窝电话1a可操作用于发送音频信号，头戴式耳机装置2b可操作用于输出音频信号，以及腕式显示装置3d可操作用于显示有关音频信号的信息和/或特性和/或蜂窝电话1a的状态信息。这些信息并不局限于音频信号和状态信息。
如在图2到6的任何一个附图中所描述的，蜂窝电话1a同样与主无线电装置相同，以及头戴式耳机装置2b和腕式显示装置3d分别与主要-从装置和子-从装置相同。

Claims (7)

1.一种用于蓝牙通信的无线电子设备，包括：
用于接收明确地寻址到所述无线电子设备和到用于蓝牙通信的无线电子装置的数据的装置，所述无线电子装置不同于所述无线电子设备，
用于作为所述无线电子装置发送明确地寻址的数据的装置；
用于在所述无线电子设备的制造期间和/或在网络被形成时获取所述无线电子装置的装置地址码的装置，所述装置地址码被所述用于接收的装置使用来接收明确地寻址到所述无线电子装置的数据。
2.根据权利要求1所述的用于蓝牙通信的无线电子设备，其中所述用于发送的装置还作为所述无线电子设备发送明确地寻址的数据。
3.一种用于蓝牙通信的无线电子系统，可操作用于与无线电装置形成蓝牙网络，所述无线电装置可操作用于发送和/或接收明确地寻址的数据，所述系统包括：
可操作用于接收和/或发送明确地寻址的数据的无线电子装置，和
根据上述权利要求其中之一所述的无线电子设备。
4.根据权利要求3所述的用于蓝牙通信的无线电子系统，
其中所述无线电子设备可操作用于发送明确地寻址的数据到所述无线电装置和/或从所述无线电装置接收明确地寻址的数据。
5.根据权利要求3或4所述的用于蓝牙通信的无线电子系统，
其中所述无线电子装置可操作用于发送明确地寻址的数据到所述无线电装置和/或从所述无线电装置接收明确地寻址的数据。
6.根据权利要求3或4所述的用于蓝牙通信的无线电子系统，
其中所述无线电子装置和所述无线电子设备可操作用于分别处理数据流和/或数据分组。
7.根据权利要求3或4所述的用于蓝牙通信的无线电子系统，
其中所述无线电子装置和所述无线电子设备在空间上分离。
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