抑制wifi通信中藍牙干擾的方法
【專利摘要】一種抑制WIFI通信中藍牙干擾的方法,其特征是通過修改802.11協(xié)議中的RTS/CTS機制并采用自適應包選擇機制,使藍牙微網(wǎng)節(jié)點感知到WIFI通信的存在并進行回退,同時對WIFI數(shù)據(jù)包進行動態(tài)的分割,使得WIFI在藍牙的干擾下獲得更好的傳輸性能。本發(fā)明可以提高藍牙干擾下WIFI數(shù)據(jù)包的接收率并且能夠減小WIFI數(shù)據(jù)包與藍牙數(shù)據(jù)包的碰撞的概率(時間重疊和頻率重疊),從更能適用于復雜信號干擾下的WIFI通信。
【專利說明】抑制WIFI通信中藍牙干擾的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無線通信技術,尤其是一種WIFI通信技術,具體地說是一種抑制WIFI通信中藍牙干擾的方法。
【背景技術】[0002]目前,WIFI作為WLAN的主流技術近年來有了飛速的發(fā)展,而基于藍牙規(guī)范1.1的IEEE802.15.1標準的正式頒布也為藍牙技術的市場啟動奠定了基礎。WIFI與藍牙兩種技術是各有側重的。WIFI著眼于實現(xiàn)無線以太網(wǎng)的功能,支持多點網(wǎng)絡,可傳送多播、廣播、單播分組,傳送速度可達llMbit/s,覆蓋范圍約100m,可保持較持久的接入時間。藍牙著眼于電纜替代,以其低成本、低功耗、輕巧、易于聯(lián)網(wǎng)等特點,更適于對等的暫時性連接,實現(xiàn)短時間突發(fā)性的數(shù)據(jù)交換。因此兩者間不是相互競爭替代的關系,而是可以共存互補、相得益彰的。
[0003]一般來說,IEEE802.1lb比較適合于辦公室中的企業(yè)無線網(wǎng)絡,而藍牙技術則可以應用于任何可以用無線方式替代線纜的場合,藍牙標準和IEEE802.1lb標準將首先用于企業(yè)和家庭網(wǎng)絡環(huán)境的筆記本電腦上得到實現(xiàn)。但是在目前的標準下,在同一環(huán)境中使用
2.45GHz的ISM頻段的WLAN和藍牙,尤其當二者相距較近時,常常會發(fā)生相互干擾使數(shù)據(jù)傳輸速率降低。802.1lb標準采用直接序列、具有l(wèi)lMbit/s原始位速率的擴頻信令形式,理論上數(shù)據(jù)有效載荷為6.25Mbit/s,凈數(shù)據(jù)有效載荷為5.15Mbit/s。為了保持同樣的誤碼率,當與接入點距離加大時802.1lb信號的數(shù)據(jù)率明顯增力卩。PC與接入點的距離越遠,信號越容易受到干擾。當802.1lb發(fā)射機沒有接收到目標系統(tǒng)發(fā)出的確認信息包已到達的信號時,它將再次發(fā)送數(shù)據(jù)包。當藍牙單元跳頻點接近802.1lb信號頻段時,將干擾802.1lb信號,影響其信息包收發(fā),導致信息吞吐量的下降,甚至造成802.1lb連接中斷。一般來說,藍牙對802.1lb的干擾強于802.1lb對它的干擾,因為藍牙不停地跳到802.1lb信號上,然后立即跳開,信息包損失很小,而且藍牙設備能夠不停地發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0004]一般的,傳統(tǒng)的抑制藍牙干擾的主要解決方法分為兩種:第一種是可進行信息交換機制,這種機制主要是WIFI設備可以與藍牙設備進行互通信息,主要有META和TDMA算法。META算法在可以互通信息的藍牙設備和802.1lb中使用一個中央控制器,這個工作在MAC層的控制器監(jiān)視著藍牙和802.1lb的流量,并對這些包流量進行嚴格分時,避免干擾。TDMA同META算法類似,它安排藍牙和802.1lb發(fā)送數(shù)據(jù)包時在時間上錯開。第二種是方案是不可進行信息交換機制,也就是AFH自適應調(diào)頻機制。Α--首先測定藍牙設備在各頻點通信的數(shù)據(jù)包損失比例,然后,選擇并使用干擾較少的15個頻率信道進行跳頻通信,避開IEEE802.1lb使用的固定頻段,也就避免了干擾。由于這種方法不會降低無線LAN與藍牙的數(shù)據(jù)傳輸速度,而且不必對IEEE802.1lb進行任何處理,因此實用性很強。但是這兩種方法有各自的局限性,主要的問題都是有針對性的解決了在單一種機制下的干擾消除的問題,同時Α--方案是在硬件方面實現(xiàn)的,同時需要提高藍牙偵測WIFI信號的靈敏度,所以對干擾消除的效果存在較大的不確定性因素。[0005]為此急需針對傳統(tǒng)方法抑制和消除藍牙干擾的不足,發(fā)明一種新的可以有效地抑制不同情況下的藍牙干擾的方法,以有效的保證在藍牙信號干擾下,WIFI信號傳輸?shù)馁|(zhì)量和效果。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有的WIFI通訊中易受藍牙干擾而現(xiàn)有的解決方案需要通過硬件機制實現(xiàn)且對WIFI靈敏度要求高的問題,發(fā)明一種抑制WIFI通信中藍牙干擾的新方法。
[0007]本發(fā)明的技術方案是:
一種抑制WIFI通信中藍牙干擾的方法,其特征是通過修改802.11協(xié)議中的RTS/CTS機制并采用自適應包選擇機制,使藍牙微網(wǎng)節(jié)點感知到WIFI通信的存在并進行回退,同時對WIFI數(shù)據(jù)包進行動態(tài)的分割,使得WIFI在藍牙的干擾下獲得更好的傳輸性能;具體步驟為:
1)設定WIFI通信的CCA檢測方式,使其工作在能量探測機制的模式O下;
2)填充WIFI的CTS幀結構,使之傳輸時長拓展至能夠被藍牙信號感知的長度,在檢測到WIFI的CTS幀時,藍牙微網(wǎng)節(jié)點進行回退;
3)采用自適應包選擇機制,動態(tài)的調(diào)整WIFI數(shù)據(jù)包的大小,減小與藍牙數(shù)據(jù)包進行碰撞的概率。
[0008]所述CTS幀的傳輸時長拓展至119bit。由于CTS幀全長為20Byte,802.1ln協(xié)議最低比特率為7.2Mpbs,因而CTS幀的傳輸時間僅為22微秒。藍牙微網(wǎng)節(jié)點由于受到硬件條件制約,其CCA校驗時間需要消費128微秒,長度僅為16微秒的CTS幀平攤至128微秒,其能量強度不足以使藍牙微網(wǎng)節(jié)點將信道判定為繁忙并進行回退。因此,本發(fā)明為滿足WIFI微網(wǎng)節(jié)點的空閑信道檢測條件,將WIFI信號的CTS幀加長至WIFI微網(wǎng)節(jié)點CCA長度的規(guī)模,使得藍牙在無法感知到WiFi傳輸端信號時,可以通過接受端的CTS信號感知到WiFi傳輸狀態(tài)而正?;赝?。藍牙微網(wǎng)節(jié)點正?;赝藭r槽長度為320微秒,802.1lb標準下最小長度幀時長僅為202微秒,因此調(diào)整WiFi的分片大小即可使得WiFi幀傳送在WIFI回退時間內(nèi)完成。
[0009]所述的自適應包選擇機制對WIFI數(shù)據(jù)包進行分割是指根據(jù)無線信道的誤碼率或者丟包率狀況選擇不同類型的包信道傳輸質(zhì)量較差時選擇短包傳輸,以減小信道同頻干擾對信息傳輸?shù)挠绊?,信道傳輸質(zhì)量較好時,選擇長包傳輸,以提高傳輸效率,增加網(wǎng)絡的吞吐量。這種方法可以有效地減小數(shù)據(jù)包分組碰撞的概率,可以有效地提高WIFI傳輸?shù)馁|(zhì)量。
[0010]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明充分考慮了 WIFI數(shù)據(jù)包在傳輸過程的接收率,同時也考慮到了 WIFI數(shù)據(jù)包在傳輸過程中避免與其他信號的數(shù)據(jù)包進行碰撞,采用了延長WIFI信號的CTS幀的長度,使藍牙信號可以感知WIFI信號的傳輸狀態(tài),從而使WIFI數(shù)據(jù)在藍牙微網(wǎng)節(jié)點進行回退時完成幀的傳輸,并對WIFI數(shù)據(jù)包長度進行動態(tài)分割,避免了數(shù)據(jù)包的碰撞,因此提高了 WIFI包的接收率,同時也保證了 WIFI信號傳輸過程中的穩(wěn)定性。
[0011]本發(fā)明可以提高藍牙干擾下WIFI數(shù)據(jù)包的接收率并且能夠減小WIFI數(shù)據(jù)包與藍牙數(shù)據(jù)包的碰撞的概率(時間重疊和頻率重疊),從更能適用于復雜信號干擾下的WIFI通?目。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的WIFI工作信號工作頻段示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的WIFI信道在2.4GHZ上的分布示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明的藍牙信號的信道與時隙示意圖。
[0015]圖4是本發(fā)明的修改后的CTS幀結構的示意圖。
[0016]圖5是本發(fā)明的RTS/CTS工作示意圖。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0018]如圖1-5所示。
[0019]一種抑制WIFI通信中藍牙干擾的方法,主要是藍牙信號偵測到WIFI信號進行微網(wǎng)節(jié)點回退,同時通過對WIFI數(shù)據(jù)包進行動態(tài)的分割,降低WIFI分組數(shù)據(jù)與藍牙數(shù)據(jù)包進行碰撞的概率,從而抑制藍牙信號的干擾,保證WIFI信號傳輸?shù)馁|(zhì)量。具體實施步驟包括:
(I)設定WIFI的工作模式,CCA工作在模式能量偵測的模式O下。
[0020]首先修改WiFi的CTS幀的發(fā)送機制。由于RTS/CTS機制是為了解決WiFi協(xié)議內(nèi)的隱藏終端問題,當接收端`沒有接收到其他WIFI節(jié)點的RTS/CTS信號,如圖3所示,同時WIFI節(jié)點被NAV標記時,WIFI接收端將會返回一個CTS信號。一般的CCA的檢測設置為1,也就是采用直接序列擴頻物理一致性信號檢驗(DSSS PHY conformant signaldetection)。為了避免在藍牙數(shù)據(jù)傳輸過程中,WIFI發(fā)送CTS幀信號,需要將接收端設定在CCA的O的能量偵測模式。
[0021](2)延長 WIFI 的 CTS 幀。
[0022]增加WiFi的CTS幀的傳輸時長,使其達到藍牙信號可以感知的長度。在FCF,Duration, RA,TA塊后增加長度為98 bit的填充字段,使CTS幀長度增加到119比特,如圖4所示。藍牙微網(wǎng)節(jié)點感知到WIFI傳輸?shù)拇嬖?,此時節(jié)點進行回退?;赝说臅r隙長度為320微秒,802.1lb標準下最小長度幀時長僅為202微秒,通過調(diào)整WIFI的分組數(shù)據(jù)大小,在藍牙微網(wǎng)節(jié)點回退時間內(nèi),WIFI的幀傳輸完成,從而使WIFI通信能夠在受到藍牙干擾的情況下,能夠保證接收到包的數(shù)量,降低了傳輸過程中包的丟失率。
[0023](3)采用自適應包選擇機制,動態(tài)的調(diào)整WIFI數(shù)據(jù)包的大小。
[0024]通過采用自適應包選擇機制,在存在藍牙和WIFI信號共存的情況下,通過動態(tài)的調(diào)整WIFI數(shù)據(jù)包長度的大小,從而避免和藍牙數(shù)據(jù)在傳輸?shù)倪^程中發(fā)生碰撞,這里的碰撞指的是,在時間和頻率上的重疊,通過這種方式,從而保證存在藍牙干擾的情況下,保證WIFI數(shù)據(jù)包傳輸?shù)姆€(wěn)定性,和數(shù)據(jù)包的傳輸質(zhì)量,下面公式表明了兩種信號數(shù)據(jù)包碰撞的概率:
設藍牙的數(shù)據(jù)包長度為^,WIFI的數(shù)據(jù)包長度為&,由他們各自的協(xié)議可知,Lmr >LW,因此,在傳送一個WIFI數(shù)據(jù)包期間,傳送藍牙數(shù)據(jù)包的個數(shù)至少為? = [/^/1^.],故一個WIFI數(shù)據(jù)包與η個藍牙數(shù)據(jù)包交疊的概率為:
【權利要求】
1.一種抑制WIFI通信中藍牙干擾的方法,其特征是通過修改802.11協(xié)議中的RTS/CTS機制并采用自適應包選擇機制,使藍牙微網(wǎng)節(jié)點感知到WIFI通信的存在并進行回退,同時對WIFI數(shù)據(jù)包進行動態(tài)的分割,使得WIFI在藍牙的干擾下獲得更好的傳輸性能。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征是它包括以下具體步驟: 1)設定WIFI通信的CCA檢測方式,使其工作在能量探測機制的模式O下; 2)填充WIFI的CTS幀結構,使之傳輸時長拓展至能夠被藍牙信號感知的長度,在檢測到WIFI的CTS幀時,藍牙微網(wǎng)節(jié)點進行回退; 3)采用自適應包選擇機制,動態(tài)的調(diào)整WIFI數(shù)據(jù)包的大小,減小與藍牙數(shù)據(jù)包進行碰撞的概率。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法,其特征是所述CTS幀的傳輸時長拓展至119bit。
4.根據(jù)權利要求2所述的方法,其特征是所述的自適應包選擇機制對WIFI數(shù)據(jù)包進行分割是指根據(jù)無線信道的誤碼率或者丟包率狀況選擇不同類型的包信道傳輸質(zhì)量較差時選擇短包傳輸,以減小信道同頻干擾對信息傳輸?shù)挠绊?,信道傳輸質(zhì)量較好時,選擇長包傳輸,以提高傳輸效率,增加網(wǎng)絡的吞吐量。
【文檔編號】H04W74/08GK103702434SQ201310686823
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權日:2013年12月17日
【發(fā)明者】周貴祥, 魏偉, 文博, 肖可, 劉強 申請人:南京熊貓電子制造有限公司