CN105897302B - 用于适应性跳频的无线干扰扫描方法及无线干扰扫描装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于适应性跳频的无线干扰扫描方法及无线干扰扫描装置。所述无线干扰扫描方法包括以下步骤。首先，监测宽频带的信号总强度。然后，判断宽频带的信号总强度是否大于临界值。接着，当宽频带的信号总强度大于临界值时，逐一检测宽频带内的多个频道是否有干扰信号。当宽频带的信号总强度非大于临界值时，再次监测宽频带的信号总强度，并判断宽频带的信号总强度是否大于临界值。本发明可节省扫描时间，也节省扫描时所消耗的功率。

Description

用于适应性跳频的无线干扰扫描方法及无线干扰扫描装置

技术领域

本发明涉及一种适应性跳频技术，且特别涉及一种用于适应性跳频的无线干扰扫描方法及无线干扰扫描装置。

背景技术

请参照图1，图1是传统的无线接收机的示意图。无线电接收机的天线101接收无线信号并传送至低噪声放大器102，混波器103将本地震荡信号LO与低噪声放大器102的输出信号混合而输出至滤波器104，经过滤波后的信号输出至可变增益放大器105而放大，模拟数字转换器(ADC)106将放大后的信号转为数字信号而传送至基频电路107进行处理。然而，当存在多个无线通讯装置时，可能产生无线信号互相干扰问题，因此发展出一种称为适应性跳频(Adaptive Frequency Hopping，AFH)的技术。适应性跳频技术已被利用于蓝牙(Bluetooth)。

请参照图2，图2是传统的无线接收机进行干扰信号搜寻的示意图。以应用于蓝牙而言，适应性跳频技术可对多个频道进行扫描，以找出良好的频道，例如选择78个频道(Channel)中的20个，当作是良好的频道，以避免干扰。有效的频道分类是适应性跳频的成功关键。当环境改变时，良好频道与不良频道可能都会改变。然而，若对频道的扫描过于频繁，则可能消耗过多的功率与使用过多的频宽。另外，干扰可能并不是经常出现。如图2所示，无线保真(WiFi)干扰作为干扰源为例，一般的无线保真干扰出现的时间可能小至200微秒(us)。因此，若对频道进行随机扫描，可能耗费大量功率且没有效率。在图2中，当以例如48.75毫秒(ms)的时间内针对各个频道进行扫描时，代表扫描各个频率的频率扫描区块SS并没有扫描到存在的无线保真干扰，因为干扰只在某些时间区间的某一个频道出现。

发明内容

本发明实施例提供一种用于适应性跳频的无线干扰扫描方法及无线干扰扫描装置，在针对每一个频率进行干扰的扫描之前，先利用宽频扫描，以缩减不必要的扫描时间与功率消耗。

本发明实施例提供一种用于适应性跳频的无线干扰扫描方法，包括以下步骤。首先，监测宽频带的信号总强度。然后，判断宽频带的信号总强度是否大于临界值。接着，当宽频带的信号总强度大于临界值时，逐一检测宽频带内的多个频道是否有干扰信号。当宽频带的信号总强度非大于临界值时，再次监测宽频带的信号总强度，并判断宽频带的信号总强度是否大于临界值。

本发明实施例提供一种用于适应性跳频的无线干扰扫描装置，耦接一无线接收机，该用于适应性跳频的无线干扰扫描装置包括宽频干扰检测电路以及控制电路。宽频干扰检测电路耦接无线接收机的天线与无线接收机的基频电路，用以透过天线接收宽频带的信号以产生代表宽频带的信号总强度的一电压值。控制电路耦接宽频干扰检测电路以及无线接收机。控制电路判断电压值是否大于一临界值，当电压值大于临界值时，控制电路控制无线接收机逐一检测宽频带内的多个频道是否有干扰信号。

本发明实施例提供一种用于适应性跳频的无线干扰扫描装置，耦接一无线接收机，所述无线接收机具有天线、低噪声放大器、混波器、滤波器、可变增益放大器以及基频电路。所述用于适应性跳频的无线干扰扫描装置包括旁路开关以及控制电路。旁路开关耦接无线接收机的滤波器的两端。控制电路耦接旁路开关，控制电路关闭旁路开关，使透过混波器且来自低噪声放大器的宽频带的信号传送至可变增益放大器，可变增益放大器将宽频带的信号转换成电压值，电压值代表宽频带的信号总强度。控制电路判断电压值是否大于临界值，当电压值大于临界值时，控制电路打开旁路开关，且控制无线接收机逐一检测宽频带内的多个频道是否有干扰信号。

综上所述，本发明实施例提供一种用于适应性跳频的无线干扰扫描方法及无线干扰扫描装置，可实现无线干扰的扫描，其仅在宽频带检测发现干扰信号时才逐一检测所述宽频带内的多个频道，藉此节省扫描时间，也节省扫描时所消耗的功率。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，但是此等说明与附图仅用来说明本发明，而非对本发明的权利范围作任何的限制。

附图说明

图1是传统的无线接收机的示意图。

图2是传统的无线接收机进行干扰信号搜寻的示意图。

图3是本发明实施例提供的用于适应性跳频的无线干扰扫描方法的流程图。

图4是本发明实施例提供的用于适应性跳频的无线干扰扫描装置的示意图。

图5是本发明实例提供的用于适应性跳频的无线干扰扫描方法进行干扰信号搜寻的示意图。

图6是本发明另一实施例提供的用于适应性跳频的无线干扰扫描装置的示意图。

其中，附图标记说明如下：

101、51：天线

102、53、411：低噪声放大器

103、54、412：混波器

104、55：滤波器

105、56：可变增益放大器

106、57、414：模拟数字转换器

107、58：基频电路

SS：频率扫描区块

S310、S320、S330：步骤流程

4、6：用于适应性跳频的无线干扰扫描装置

5：无线接收机

52：耦和电路

41：宽频干扰检测电路

42、62：控制电路

413：宽频信号强度指示器

gm、gm2：信号

LO：本地震荡信号

61：旁路开关

具体实施方式

〔用于适应性跳频的无线干扰扫描方法的实施例〕

请参照图3，图3是本发明实施例提供的用于适应性跳频的无线干扰扫描方法的流程图。首先，在步骤S310中，监测宽频带的信号总强度。然后，在步骤S320中，判断宽频带的信号总强度是否大于临界值。所述宽频带可包括工业科学医学频带(IndustrialScientific Medical Band)，例如蓝牙装置利用了2.4G附近的频带，但本发明并不因此限定。所述宽频带也可以是例如802.11a规范的的5GHz附近的频带，或者其实他频带，本发明并不限定频带的范围与频率。当宽频带的信号总强度大于临界值(例如负35dBm)时，进行步骤S330。在步骤S330中，逐一检测宽频带内的多个频道是否有干扰信号。

如此，可在实际针对每一个频率进行干扰的扫描之前，先执行宽频扫描(步骤S310与步骤S320)。当宽频扫描到干扰信号过大时(相较于临界值)，再针对每一个频率进行扫描。当宽频带的信号总强度非大于临界值时，再次进行步骤S310与步骤S320，亦即再次监测宽频带的信号总强度，并判断宽频带的信号总强度是否大于临界值。另外，在步骤S330结束后，也可再次重新执行上述步骤，以进行下次的干扰检测。

值得一提的是，进行步骤S310之前，也就是在监测宽频带的信号总强度的步骤之前，更可包括执行归零校正的步骤，以减少宽频扫描的误差。归零校正的步骤将于后续的实施例说明。

实现上述无线干扰扫描方法的无线干扰扫描装置可在传统的无线接收机接收天线信号的输入端并联一个宽频监测的电路，或者利用将传统的无线接收机的滤波器设置旁路机制的方式来实现。请参照后续实施例的详细说明。

〔用于适应性跳频的无线干扰扫描装置的实施例〕

请参照图4，图4是本发明实施例提供的用于适应性跳频的无线干扰扫描装置的示意图。本实施例的无线干扰扫描装置是在传统的无线接收机接收天线信号的输入端并联一个宽频监测的电路。用于适应性跳频的无线干扰扫描装置4耦接无线接收机5。无线接收机5包括天线51、耦和电路52、低噪声放大器(Low Noise Amplifier，LNA)53、混波器54(Mixer)、滤波器55、可变增益放大器(Variable Gain Amplifier，VGA)56、模拟数字转换器(ADC)57以及基频电路(Base-Band circuit)58。本实施例的用于适应性跳频的无线干扰扫描装置4包括宽频干扰检测电路41以及控制电路42，用以针对信号干扰源作检测的动作，以解决如在现有技术所提的传统的适应性跳频无线接收机可能在干扰的扫描上花费过多时间和无谓的功耗的问题。

请同时参照图3与图4，宽频干扰检测电路41透过耦和电路52耦接无线接收机5的天线51，且宽频干扰检测电路41耦接无线接收机5的基频电路58。宽频干扰检测电路41用以透过天线51接收宽频带的信号以产生代表宽频带的信号总强度的一电压值，亦即对应于图3的步骤S310。控制电路42耦接宽频干扰检测电路41以及无线接收机5，用以控制宽频干扰检测电路41以及无线接收机5。控制电路42判断所述电压值是否大于一临界值，亦即对应于图3的步骤S320。当所述电压值大于临界值时，控制电路42控制无线接收机5逐一检测宽频带内的多个频道是否有干扰信号，亦即对应于图3的步骤S330。所述临界值例如是负35dBm，但本发明并不因此限定。换句话说，控制电路42控制宽频干扰检测电路41的操作，且在检测到相较于临界值够强的宽频带的信号总强度时，才使无线接收机5进行个别频道的干扰扫描，以节省扫描时间与消耗功率。

宽频干扰检测电路41包括低噪声放大器411、混波器412、宽频信号强度指示器(Wide-Band Received Signal Strength Indicator，WBRSSI)413与模拟数字转换器414。低噪声放大器411的输入端耦接无线接收机5的天线51，用以接收宽频带的信号。混波器412耦接低噪声放大器411，以输出增益后的信号gm2。宽频信号强度指示器413耦接混波器412，将透过混波器412且来自低噪声放大器411的宽频带的信号gm2转换成所述电压值。宽频信号强度指示器413包括将输入信号降频与转换为电压值的功能。

模拟数字转换器414耦接宽频信号强度指示器413，将所述电压值数字化，并将数字化的电压值传送至无线接收机5的基频电路58。本实施例的宽频干扰检测电路41进行宽频干扰的扫描所消耗的电流可以小至约5毫安(mA)，相对的，无线接收机5进行个别频道的干扰扫描所消耗的电流约25毫安(mA)，因此可明显看出利用宽频干扰检测电路41进行宽频干扰的扫描可明显节省功率消耗。

值得一提的是，通常而言，宽频干扰检测电路41的低噪声放大器411具有直流偏移(DC offset)，因此在做宽频扫描之前可先关闭低噪声放大器411的输入，而记录低噪声放大器411的直流偏移，藉此作归零校正的动作。

请同时参照图3与图5，图5是本发明实例提供的用于适应性跳频的无线干扰扫描方法进行干扰信号搜寻的示意图。在图5中，同样以扫描2.4GHz附近的无线保真干扰为例，且图5显示本实施例对应于图3的步骤S330的扫描方式。逐一检测宽频带内的多个频道是否有干扰信号的步骤是在一时间槽内完成，所述频道可以是蓝牙通讯协定标准的通道，且该时间槽是625微秒(us)时间槽。本实施例缩短步骤S330的扫描时间，使得在监测到宽频干扰时，尽速扫描到干扰信号是在哪一个(或那些)频道出现，如此可提升扫描的效率。然而，本发明并不因此限定，在其他实施例中，逐一检测宽频带内的多个频道是否有干扰信号的步骤(S330)可以例如在0.5毫秒(ms)至1毫秒(即500微秒至1000微秒)之内完成。

另外，本发明不限定干扰信号的频率，也不限定干扰信号的来源，干扰信号也可例如是由微波炉产生，微波炉产生的干扰信号是在2.4GHz的工业科学医学频带(ISM Band)之内。其他无线装置或可能产生无线干扰的装置所产生的干扰信号都可能是干扰源，所述扫描干扰信号的频率范围是由所应用的无线接收机来决定。

〔用于适应性跳频的无线干扰扫描装置的实施例〕

请同时参照图3与图6，图6是本发明另一实施例提供的用于适应性跳频的无线干扰扫描装置的示意图。本实施例的无线干扰扫描装置是利用将传统的无线接收机的滤波器设置旁路机制的方式来实现。用于适应性跳频的无线干扰扫描装置6耦接无线接收机5，所述无线接收机5具有天线51、耦合电路52、低噪声放大器53、混波器54、滤波器55、可变增益放大器56以及基频电路57。所述用于适应性跳频的无线干扰扫描装置6包括旁路开关61以及控制电路62。

旁路开关61耦接无线接收机5的滤波器55的两端。控制电路62耦接旁路开关61。在进行宽频干扰的扫描时，步骤S310，控制电路62关闭旁路开关61，使透过混波器54且来自低噪声放大器53的宽频带的信号gm传送至可变增益放大器56，可变增益放大器56将宽频带的信号转换成电压值，所述电压值即代表宽频带的信号总强度。

请同时参照图3、图5和图6，换句话说，透过混波器54且来自低噪声放大器53的宽频带的信号gm未经过滤波而被可变增益放大器56放大的信号(模拟的电压值)可对比于图5的宽频信号强度指示器413输出的(模拟的)电压值。由此可知，本实施例提供了实现步骤S310的另一个无线干扰扫描装置。另外，相较于图5的实施例，图6的实施例利用了传统的无线接收机5的低噪声放大器53、混波器54与可变增益放大器56以替代图5的宽频干扰检测电路41的低噪声放大器411、混波器412、宽频信号强度指示器413，以进一步简化电路的架构。

控制电路62判断可变增益放大器56所输出的电压值是否大于临界值，例如：控制电路62透过基频电路58得知数字化的电压值。或者，控制电路62可以耦接可变增益放大器56的输出端以获得模拟的电压值，但本发明并不因此限定。当电压值大于临界值时，控制电路62打开(open)旁路开关61，且控制电路62控制无线接收机5逐一检测宽频带内的多个频道是否有干扰信号。

〔实施例的可能功效〕

综上所述，本发明实施例所提供的用于适应性跳频的无线干扰扫描方法及无线干扰扫描装置，可实现无线干扰的扫描，其仅在宽频带检测发现干扰信号时才逐一检测所述宽频带内的多个频道，藉此节省扫描时间，也节省扫描时所消耗的功率。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

Claims (10)

1.一种用于适应性跳频的无线干扰扫描方法，其特征在于，包括：

监测一宽频带的信号总强度，其中该宽频带的信号总强度指示在无线接收机的天线处接收到的信号的总体强度；

判断该宽频带的信号总强度是否大于一临界值；

当该宽频带的信号总强度大于该临界值时，逐一检测该宽频带内的多个频道是否有干扰信号；以及

当该宽频带的信号总强度非大于该临界值时，再次监测该宽频带的信号总强度，并判断该宽频带的信号总强度是否大于该临界值。

2.根据权利要求1的适应性跳频的无线干扰扫描方法，其中该宽频带包括工业科学医学频带。

3.根据权利要求1的适应性跳频的无线干扰扫描方法，其中逐一检测该宽频带内的该些频道是否有干扰信号的步骤是在一时间槽内完成。

4.根据权利要求3的适应性跳频的无线干扰扫描方法，其中该些频道是蓝牙通讯协定标准的通道，且该时间槽是625微秒。

5.根据权利要求1的适应性跳频的无线干扰扫描方法，其中逐一检测该宽频带内的该些频道是否有干扰信号的步骤是在0.5毫秒至1毫秒之内完成。

6.根据权利要求1的适应性跳频的无线干扰扫描方法，其中在监测该宽频带的信号总强度的步骤之前，更包括执行归零校正。

7.一种用于适应性跳频的无线干扰扫描装置，其特征在于，耦接一无线接收机，该用于适应性跳频的无线干扰扫描装置包括：

宽频干扰检测电路，耦接该无线接收机的一天线与该无线接收机的一基频电路，用以透过该天线接收一宽频带的信号以产生代表该宽频带的信号总强度的一电压值，其中该宽频带的信号总强度指示在无线接收机的天线处接收到的信号的总体强度；以及

一控制电路，耦接该宽频干扰检测电路以及该无线接收机，判断该电压值是否大于一临界值，当该电压值大于该临界值时，该控制电路控制该无线接收机逐一检测该宽频带内的多个频道是否有干扰信号。

8.根据权利要求7的用于适应性跳频的无线干扰扫描装置，其中该宽频干扰检测电路包括：

一低噪声放大器，该低噪声放大器的一输入端耦接该无线接收机的该天线，用以接收该宽频带的信号；

一混波器，耦接该低噪声放大器；

一宽频信号强度指示器，耦接该混波器，将透过该混波器且来自该低噪声放大器的该宽频带的信号转换成该电压值；以及

一模拟数字转换器，耦接该宽频信号强度指示器，将该电压值数字化，并将数字化的该电压值传送至该无线接收机的一基频电路。

9.根据权利要求7的用于适应性跳频的无线干扰扫描装置，其中逐一检测该宽频带内的该些频道是否有干扰信号的步骤是在0.5毫秒至1毫秒之内完成。

10.一种用于适应性跳频的无线干扰扫描装置，其特征在于，耦接一无线接收机，该无线接收机具有一天线、一低噪声放大器、一混波器、一滤波器、一可变增益放大器以及一基频电路，该用于适应性跳频的无线干扰扫描装置包括：

一旁路开关，耦接该无线接收机的该滤波器的两端；以及

一控制电路，耦接该旁路开关，该控制电路关闭该旁路开关，使透过该混波器且来自该低噪声放大器的一宽频带的信号传送至该可变增益放大器，该可变增益放大器将该宽频带的信号转换成一电压值，该电压值代表该宽频带的信号总强度，其中该宽频带的信号总强度指示在所述无线接收机的天线处接收到的信号的总体强度，该控制电路判断该电压值是否大于一临界值，当该电压值大于该临界值时，该控制电路打开该旁路开关，且控制该无线接收机逐一检测该宽频带内的多个频道是否有干扰信号。