多模通信设备的多模共存方法

1.一种多模通信设备的多模共存的方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)设定多模通信设备支持的所有模式使用频率的优先级；
b)确定低优先级模式受高优先级模式信号干扰的信道；
c)低优先级模式跳频至所述确定的信道之外。
2.按照权利要求1所述多模通信设备的多模共存方法，其特征在于，所 述步骤a)与步骤b)之间包括：
ab1)在多模通信设备中存储所述模式的信道与该信道产生的频率干扰范 围的对应关系。
3.按照权利要求2所述多模通信设备的多模共存方法，其特征在于：所 述步骤ab1)与步骤b)之间包括：
ab2)多模通信设备启动跳频；
ab3)判断所述启动跳频的模式是否是当前正在使用的最高优先级模式， 如果是，进行跳频；如果否，执行步骤ab4)；
ab4)以所有当前正在使用的优先级高于所述启动跳频模式的模式为高优 先级模式，以所述启动跳频的模式为低优先级模式，转步骤b)。
4.按照权利要求3所述多模通信设备的多模共存方法，其特征在于，所 述步骤c)之后包括：
d)判断所述启动跳频的模式是否在当前正在使用的模式中优先级最低， 如果是，结束；如果否，执行步骤e)；
e)判断所述启动跳频模式跳频后的信号是否对当前正在使用的优先级低 于所述启动跳频模式的模式造成了干扰，如果是，按优先级由高到低的顺序， 令受干扰的模式启动跳频；如果否，结束。
5.按照权利要求4所述多模通信设备的多模共存方法，其特征在于：步 骤ab2)所述启动跳频包括启动通信连接和启动信道变更。
6.按照权利要求4所述多模通信设备的多模共存方法，其特征在于，步 骤b)进一步包括：
b1)确定高优先级模式信号所使用的信道；
b2)根据所述高优先级模式信道与其产生的频率干扰范围的对应关系， 确定高优先级模式信号的频率干扰范围；
b3)确定低优先级模式在高优先级模式信号的频率干扰范围内的信道。
7.按照权利要求4所述多模通信设备的多模共存方法，其特征在于，所 述产生的频率干扰范围包括：所述信道的信道带宽。
8.按照权利要求7所述多模通信设备的多模共存方法，其特征在于：所 述多模通信设备支持的所有模式中包括工作频域不同的模式。
9.按照权利要求8所述多模通信设备的多模共存方法，其特征在于，所 述产生的频率干扰范围还包括：所述信道产生的带外杂散的信号强度超过预 定阈值的频率范围。
10.按照权利要求9所述多模通信设备的多模共存方法，其特征在于， 所述步骤a)与步骤ab1)之间包括：
测量所述信道产生的带外杂散的信号强度超过预定阈值的频谱范围；
根据测量结果确定所述信道与所述超过预定阈值的频谱范围的对应关 系。
11.按照权利要求10所述多模通信设备的多模共存方法，其特征在于， 所述步骤b)与步骤c)之间包括：确定低优先级模式会对高优先级模式的信 号造成干扰的信道。
12.按照权利要求11所述多模通信设备的多模共存方法，其特征在于， 所述低优先级模式会对高优先级模式的信号造成干扰的信道为：产生的带外 杂散的信号强度超过预定阈值的频率范围里包括高优先级模式所使用信道的 低优先级模式信道。
13.按照权利要求7所述多模通信设备的跳频多模共存方法，其特征在 于：所述多模通信设备支持的所有模式的工作频域相同。
14.按照权利要求13所述多模通信设备的跳频方法，其特征在于：所述 多模通信设备支持无线局域网和蓝牙两种模式，设定无线局域网模式的优先 级高于蓝牙模式。
15.按照权利要求14所述多模通信设备的跳频方法，其特征在于，所述 步骤b3)与步骤c)之间包括：蓝牙模式设置自适应跳频的信道质量等级。

技术领域\n本发明涉及无线通信技术中的多模通信设备，尤其涉及一种多模通信设 备的多模共存方法。\n背景技术\n在无线通信领域，人们已开始采用不同调制模式，利用不同或相同的频 域传播信号进行语音和数字通信。例如已经形成非常普遍，网络覆盖较大的 GSM/GPRS(Global System for Mobile communications/General Packet Radio Service，全球数字移动通信系统/通用分组无线业务)网络、CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)网络，以及传输速率较高，传输距离相 对较短的BlueTooth(蓝牙)和WLAN(Wireless Local Area Network，无线局 域网)等。这些通信模式在语音、无线办公、VoIP(Voice on IP，IP语音)等 方面带给用户不同的方便和实惠，因而相当长一段时间内，不同通信模式将 彼此共存，各自发挥自身优势。相应地，同时支持多个模式的多模通信设备 也成为通信设备的发展方向。\n当这些不同模式的信号同时在空中传播时，往往会造成彼此的互相干扰。 尤其是使用相同频域的模式，各种模式的信号之间互相干扰比较严重；即使 是使用不同频域的模式，一种模式信号的带外杂散也可能对另一模式的信号 造成干扰。在实际应用中，多模信号之间的互相干扰会造成语音通信质量下 降，数据传输率降低，甚至会造成阻塞而无法进行正常通信，严重影响了通 信系统的可靠性和实用性，多模共存成为多模通信设备要面对的一个难题。\n目前各通信模式实现多模共存的方法，大多是使用跳频的方式避开受干 扰信道，例如进行自适应调频、信道检索等。这种跳频方法要求通信设备首 先要在被干扰信道上进行接收，然后分析和判断信号质量和特性，再确定是 否在该信道上进行跳频，这样对接收系统具有较高的要求。即使采用良好的 接收系统，在干扰较强时仍有可能难以正常工作。\n美国专利US 20040137849公开了一种用跳频避开被干扰的信道的方法， 对接收系统进行改造后，通信设备对所接收信号的频率及其干扰范围进行分 析之后，得到避开干扰信号的跳频序列，再进行跳频。这种方法需要对现有 通信设备中的接收系统进行复杂的改进，不易实施而且应用成本高。\n发明内容\n本发明要解决的是多模通信设备需要根据接收的信号进行跳频来实现多 模共存，使得多模通信设备的接收系统实施复杂、成本高的问题。\n本发明所述多模通信设备的多模共存的方法包括以下步骤：\na)设定多模通信设备支持的所有模式使用频率的优先级；\nb)确定低优先级模式受高优先级模式信号干扰的信道；\nc)低优先级模式跳频至所述确定的信道之外。\n优选地，所述步骤a)与步骤b)之间包括：\nab1)在多模通信设备中存储所述模式的信道与该信道产生的频率干扰范 围的对应关系。\n优选地，所述步骤ab1)与步骤b)之间包括：\nab2)多模通信设备启动跳频；\nab3)判断所述启动跳频的模式是否是当前正在使用的最高优先级模式， 如果是，进行跳频；如果否，执行步骤ab4)；\nab4)以所有当前正在使用的优先级高于所述启动跳频模式的模式为高优 先级模式，以所述启动跳频的模式为低优先级模式，转步骤b)。\n优选地，所述步骤c)之后包括：\nd)判断所述启动跳频的模式是否在当前正在使用的模式中优先级最低， 如果是，结束；如果否，执行步骤e)；\ne)判断所述启动跳频模式跳频后的信号是否对当前正在使用的优先级低 于所述启动跳频模式的模式造成了干扰，如果是，按优先级由高到低的顺序， 令受干扰的模式启动跳频；如果否，结束。\n优选地，步骤ab2)所述启动跳频包括启动通信连接和启动信道变更。\n优选地，步骤b)进一步包括：\nb1)确定高优先级模式信号所使用的信道；\nb2)根据所述高优先级模式信道与其产生的频率干扰范围的对应关系， 确定高优先级模式信号的频率干扰范围；\nb3)确定低优先级模式在高优先级模式信号的频率干扰范围内的信道。\n优选地，所述产生的频率干扰范围包括：所述信道的信道带宽。\n优选地，所述多模通信设备支持的所有模式中包括工作频域不同的模式。\n优选地，所述产生的频率干扰范围还包括：所述信道产生的带外杂散的 信号强度超过预定阈值的频率范围。\n优选地，所述步骤a)与步骤ab1)之间包括：\n测量所述信道产生的带外杂散的信号强度超过预定阈值的频谱范围；\n根据测量结果确定所述信道与所述超过预定阈值的频谱范围的对应关 系。\n优选地，所述步骤b)与步骤c)之间包括：确定低优先级模式会对高优 先级模式的信号造成干扰的信道。\n优选地，所述低优先级模式会对高优先级模式的信号造成干扰的信道为： 产生的带外杂散的信号强度超过预定阈值的频率范围里包括高优先级模式所 使用信道的低优先级模式信道。\n优选地，所述多模通信设备支持的所有模式的工作频域相同。\n优选地，所述多模通信设备支持无线局域网和蓝牙两种模式，设定无线 局域网模式的优先级高于蓝牙模式。\n优选地，所述步骤b3)与步骤c)之间包括：蓝牙模式设置自适应跳频 的信道质量等级。\n本发明通过在一种模式跳频前先确定本多模通信设备中优先级更高模式 的信号造成的频率干扰范围，主动避开受到干扰的信道，从而使多模通信设 备中各种模式信号能够共存，降低了接收系统的成本和实施难度。\n附图说明\n图1所示为本发明所述方法的流程图；\n图2所示为802.11b协议中WLAN信道的频谱范围要求；\n图3所示为本发明第一实施例跳频过程的信息交互流程图；\n图4所示为本发明第二实施例跳频过程的信息交互流程图。\n具体实施方式\n用户在使用某种单一模式的通信设备时，通信设备之间相距较远，由于 发射信号有一定的路径损耗，互相干扰相对较小。但当用户使用多模通信设 备时，更可能导致不同模式的信号互相干扰的问题。最为复杂，也是造成干 扰最为严重的情形是用户同时使用一台多模通信设备的不同通信模式，如 GSM/GPRS、WLAN、蓝牙等。也就是说，由于多模通信系统内各模块之间 的距离非常近，在绝大多数情况下，对多模通信设备一种模式的信号干扰最 严重的，正是本通信设备内的其他模式的信号，这是目前影响多模共存的一 个重要原因。\n对于多模通信系统内工作频域相同的两种模式，当其中一种模式工作在 其某一信道时，对另一同频域模式造成干扰的频率范围通常是该信道的信道 带宽(in-channel band)，根据该模式的协议规定即可确定其使用某一信道工 作时可能对另一模式造成干扰的频率范围。\n对于多模通信系统内工作频域不同的两种模式，应考虑一种模式可能产 生的带外杂散对其他模式的干扰。这种情况下不需要考虑工作时发射功率较 弱的通信模式，原因是其带外杂散因衰减而基本上不会对其他模式造成干扰。 对发射功率较强的模式，可以设置一个预定阈值，预定阈值以下的带外杂散 基本不会对其他模式造成干扰。\n在实际应用中，同一通信模式的不同型号产品所产生的带外杂散不同。 换言之，带外杂散分布与具体选用产品型号的设计相关。在设计多模通信设 备时，需要测量具体使用的模块所产生的带外杂散，在该多模通信设备中存 储该模式的信道与超过预定阈值的带外杂散的对应关系。这样在该模式进行 通信时，从其使用的信道即可得知其带外杂散对其他模式造成干扰的频率范 围。\n因此，在多模通信设备内部，可以让某一模式在跳频前先选定不受别的 模式干扰并且/或者不干扰别的模式的信道，有针对性的进行跳频，以实现多 模共存。\n图1所示为本发明所述多模共存方法的流程图。在步骤S010，设定多模 通信设备支持的所有通信模式的跳频优先级。优先级高的模式将优先占用频 段，优先级低的模式跳频时将主动避开高优先级模式信号的频率干扰范围。\n可以设定开销较大的模式优先级较高；一般来说，对工作频域相同的模 式，可以设定组网信道固定、不易实现跳频、信道数目少的模式优先级较高， 反之，对于跳频方式和组网灵活、信道较多的模式优先级较低；对工作频域 不同的模式，可以设定不易设置跳频的模式优先级较高。总之，应综合考虑 多模通信设备所支持的模式、这些模式的工作频域、信道数目、跳频间隔以 及不同模式实施跳频造成该模式通信系统的开销等等因素设定优先级。\n在步骤S020，在多模设备中存储各种模式的信道与产生干扰的频率范围 的对应关系。如前所述，本步骤中包括存储信道与其信道带宽的对应关系， 和发射功率强的模式的信道与超过预定阈值的带外杂散频率范围的对应关 系。\n在步骤S030，多模通信设备的某一模式启动跳频。本步骤中所述的启动 跳频包括某种模式启动通信连接、变更通信信道以及其他即将使多模通信设 备的工作频率发生变化的情况。\n在步骤S040，判断启动跳频的模式是否在当前正在使用的模式中优先级 最高，如果是，转步骤S080；如果否，执行步骤S050。\n在步骤S050，确定启动跳频的模式在更高优先级模式信号产生的频率干 扰范围之内的信道，更高优先级模式指当前正在使用的所有优先级高于启动 跳频模式的模式。\n在本步骤中，首先确定更高优先级模式信号所使用的信道；根据在步骤 S020中存储在多模通信设备中的信道与其产生的频率干扰范围的对应关系， 确定高优先级模式信号的频率干扰范围；则可以得到低优先级模式受到高优 先级模式信号干扰的信道。\n在步骤S060，确定启动跳频的模式会对更高优先级信号产生干扰的信道。 对工作频域相同的模式，在步骤S050中已经排除了启动跳频模式的信号对更 高优先级模式造成干扰的可能性。因此，只有在启动跳频的模式与更高优先 级模式具有不同的工作频域，并且产生的带外杂散中有超过预定阈值的频谱 范围时，才需要执行本步骤。\n如果启动跳频模式的某一信道产生的带外杂散中超过预定阈值的频率范 围覆盖了更高优先级模式正在使用的信道，则启动跳频模式的这一信道即属 于会对更高优先级信号产生干扰的信道。\n在步骤S070，在上述确定的信道之外选择启动跳频模式的信道。\n在步骤S080，启动跳频的模式进行跳频。\n在步骤S090，判断启动跳频的模式是否是当前正在使用的最低优先级模 式，如果是，则结束；如果否，执行步骤S100。\n在步骤S100，判断启动跳频模式跳频后的信号是否对更低优先级的模式 产生干扰，如果是，执行步骤S110，如果否，结束。更低优先级模式指当前 正在使用的所有优先级低于启动跳频模式的模式。\n启动调频模式跳频后的信号的频率干扰范围的确定方法与步骤S050中相 同，确定了启动跳频模式的频率干扰范围即可得知是否对更低优先级模式产 生了干扰。\n在步骤S110，按优先级由高到低的顺序，令受干扰的模式启动跳频。\n可见，本发明在多模通信设备内部的各个模式之间共享频率使用和造成 干扰的信息，确定未被更高优先级模式干扰的信道作为目的信道，在目的信 道范围内形成跳频序列，建立收发链路，并进行正常的通信。这样可避免多 模通信设备内各模式之间的互相干扰，有效地解决了多模通信设备内不同模 式信号共存的问题。\n在本发明的第一实施例中，多模通信设备支持两种通信模式：WLAN和 蓝牙。在多模通信设备中，通常都有CPU(中央处理器)及存储单元。本实 施例中，CPU通过SPI(串行外设接口)与WLAN通信，获得WLAN的信道 使用信息并向WLAN单元发送指令；CPU通过UART(异步串行接口)与蓝 牙通信。\nFCC(美国联邦通信委员会)、IC(加拿大工业部)和ETSI(Europe)规 定的WLAN工作频域为2.4～2.4835GHz。这一频率范围与蓝牙的频域2.4～ 2.483GHz重合。图2为802.11b协议中WLAN信道的spectral mask(频谱范 围要求)。WLAN信道的一般峰值为10dBm(绝对电平)至20dBm，远大于 蓝牙的0dBm。在中心频率fc的-11MHz(兆赫兹)到+11MHz以外的范围， 即在该信道的信道带宽之外，各频点功率相应于峰值，至少应小于-20dBm 到-10dBm，此时相对于蓝牙的0dBm，可以认为干扰较小。根据协议规定， WLAN工作在M信道时，根据下式可得其中心频率fc：\nfc＝2412+(M-1)×5；\n则WLAN工作在M信道时，产生频率干扰范围的最低干扰频率fmin为：\nfmin＝2412+(M-1)×5-11；\n最高干扰频率fmax为：\nfmax＝2412+(M-1)×5+11。\n本实施例中设定WLAN的优先级高于蓝牙。由于WLAN与蓝牙属于同 一工作频域，因此不需要考虑带外杂散的影响；又因蓝牙是最低优先级模式， 在不考虑带外杂散的影响时不必计算其产生的频率干扰范围，所以，在多模 通信设备中存储上述WLAN使用的信道与其信道带宽的对应关系。\n多模通信设备建立WLAN连接后，向CPU报告WLAN的信道信息，其 中包括WLAN工作的信道号M。当蓝牙要使用某信道建立连接时，CPU计算 WLAN产生的频率干扰范围，即得出fmin和fmax。\n根据协议规定，蓝牙在工作频域2.4～2.483GHz具有79个信道，其信号 号数组为N(1:79)；其中，会受到WLAN干扰的信道Ni为：\nNi＝N(fmin-2402：fmax-2402)。\n确定了受到干扰的信道后，蓝牙即可以选择其他信道建立通信连接，使 用该信道正常通信。\n蓝牙模式支持AFH(Adaptive Frenquency Hopping，自适应跳频)。AFH 可以在连接的双方之间互通信道质量信息，通过将79个信道质量进行分析， 得出信号质量等级较好的信道，在此基础上形成跳频序列。AFH将信道质量 划分为unknown(不明确)、bad(质量差)和good(质量好)3个等级。在 蓝牙通信双方进行交互过程中，作为主设备的一方控制是否进行自适应跳频。 如果主设备设定进行AFH，则从设备会将其信道质量分级的信息传递给主设 备，主设备通过这些信息来设置AFH进行跳频时所用的跳频序列。\n对采用AFH的蓝牙通信，在设置信道质量时还需要计算未受到干扰的信 道。其中，频率低于Ni的未受干扰信道Nglit为：\nNglit＝N(1：fmin-2401)；\n频率高于Ni的未受干扰信道Ngbig为：\nNgbig＝N(fmax-2401：79)。\n如果WLAN信道号较小，导致fmin小于零，则Nglit不存在，AFH信道 设置时只设置Ngbig；同理，当WLAN信道号较大时，导致fmax大于2483MHz 时，则Ngbig不存在，AFH进行信道设置时只设置Nglit即可。\n一般，将Nglit和Ngbig数组中信道号的质量等级设置为good，而Ni数 组中信道号的质量等级则设置为bad。这样，本发明即可与AFH相结合，既 能保证本多模通信设备内部的多模共存，而且也能保证对端通信设备受到的 干扰尽可能地小。\n当WLAN在与当前网络交互过程中，发现新的接入点需要进行新的网络 连接时，由于WLAN是多模通信设备中最高优先级的模式，直接进行信道更 换。跳频成功之后WLAN向CPU报告更新信息，其中包括当前使用的信道、 信号强度等。CPU根据这一更新信息计算是否对蓝牙使用的信道造成了干扰。 如果造成了干扰，则计算当前适合蓝牙跳频的信道，并通过UART接口指令 蓝牙进行跳频。\n上述跳频过程的信息交互流程请参见图3。WLAN建立连接后，向CPU 发送WLAN信道信息；蓝牙向CPU发送启动信号，通知CPU蓝牙即将建立 连接；CPU设置蓝牙的信道质量等级，蓝牙根据信道质量等级建立连接；CPU 更改WLAN的信道；更改成功，WLAN返回CPU信道信息；WLAN新的信 道对蓝牙造成了干扰，CPU指令蓝牙更改信道。\n一些较为简单的多模通信设备不包含CPU。在这种情况下，可以利用实 现各个通信模式的单元中已有的MCU(微处理单元)、存储器及各个通信模 式之间已有的连接接口来完成有关信道信息的传递和跳频目的信道的计算工 作。\n本发明的第二实施例中，不包括CPU的多模通信设备支持WLAN和蓝 牙两种模式。WLAN与蓝牙之间通过UART接口通信，实现这两种通信模式 的单元中有各自的MCU和存储器。由于蓝牙模式的信道数目较多，并且比 WLAN更易于实现跳频，本实施例中仍设定WLAN的优先级高于蓝牙。在实 现蓝牙模式的单元中存储WLAN的信道与其信道带宽的对应关系。\n如WLAN先于蓝牙建立通信连接，则在蓝牙建立通信连接前，先向WLAN 请求其信道信息。WLAN响应请求，向蓝牙发送所使用的信道号及其他信息； 如蓝牙先于WLAN建立通信连接，则WLAN建立好通信连接后，通过UART 接口将所使用的信道号及其他信息发给蓝牙。\n蓝牙在接收到信道号后，计算该信道号的信道带宽覆盖了自己的哪些信 道，并在这些信道之外选择跳频的目的信道，计算方法与第一实施例中相同， 此处不再赘述。\n对采用AFH的蓝牙模式，可以将被WLAN所使用的信道带宽覆盖的信 道的跳频信道等级设置为bad，以改善跳频序列。\n当WLAN进行跳频或因其他需要更改所用信道后，再通过UART接口将 更改后的信道号及其他信息发送给蓝牙，蓝牙重复上述过程选择跳频序列。\n图4所示为本实施例的信息交互流程，WLAN应蓝牙的请求或建立连接 后，以及更改信道后都向蓝牙发送当前使用的信道号及其他信道信息。\n本发明的第三实施例中，多模通信设备支持三种通信模式：GSM/GPRS、 WLAN和蓝牙，由CPU完成三种通信模式的调度和管理。\n在本实施例中，按照实现跳频的便利程度和频域范围特点，设定这三种 模式的优先级。由于组网时GSM/GPRS信道设置在空中链接部分实现，虽然 可以实现跳频功能，但多模通信设备内部不便控制其信道，通常GSM/GPRS 使用固定的信道，因此设定其具有最高的优先级。在WLAN与蓝牙之间，仍 设定WLAN的优先级高于蓝牙。\n由于GSM/GPRS与WLAN和蓝牙的工作频域不同，因此在多模通信设 备中不仅要存储这WLAN和蓝牙的信道与其信道带宽的对应关系，还需要考 虑与GSM/GPRS之间带外杂散的影响。因为蓝牙的发射功率较低，所以在本 实施例中不考虑其带外杂散部分。而对于GSM/GPRS和WLAN来说， GSM/GPRS协议规定带外杂散的信号强度不能超过-30dBm，WLAN的11b协 议规定其带外杂散的信号强度不能超过-45dBm，虽然信号本身强度不大，但 是依然会有一定的干扰，因此本实施例中，将这两种模式的带外杂散落入另 一通信模式的频域范围内，且信号强度大于该多模通信设备中实现该模式的 单元的接收灵敏度的频率范围设置为频率干扰范围。可见，本实施例中的预 定阈值根据受干扰模式的接收灵敏度来设置。在多模通信设备中存储 GSM/GPRS与WLAN的信道与其带外杂散产生的频率干扰范围的对应关系。\n这样，在当GSM/GPRS正常工作时，根据GSM/GPRS信道与频率干扰范 围的对应关系，得知其带外杂散产生的频率干扰范围，例如为2.33到2.43GHz， 这一范围中有WLAN的1到5信道；类似的，由WLAN的信道与频率干扰 范围的对应关系，得出WLAN的3到9信道的带外杂散会对当前GSM/GPRS 的工作信道造成干扰，因而，在上述WLAN的信道之外，设置WLAN工作 在11信道。最后对于蓝牙模块，可以设置其在2.33到2.43GH范围之外且不 在WLAN 11信道的频率范围进行跳频。\n可见，本发明在多模通信设备内使各通信模式互通信道的情况，根据其 他模式信道及其干扰情况直接选择避开干扰的信道。本发明的方法实施简单， 不需要复杂的计算设备，非常容易实现。实施本发明后，不需要在多模通信 设备的接收系统中增加专用的测试设备与探测仪器对空中信号进行探测，而 仅靠多模通信设备本身，就能完成信道的自动选择工作，使多模通信设备的 各种模式共同工作。\n以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何 在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含 在本发明的权利要求保护范围之内。