TW201301927A

TW201301927A - 無線通信方法

Info

Publication number: TW201301927A
Application number: TW100122459A
Authority: TW
Inventors: Wen-Shuo Change
Original assignee: Nuvoton Technology Corp
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2013-01-01
Also published as: TWI450625B; US20120329385A1

Abstract

本發明實施例提供一種無線通信方法。此方法包括以下步驟。在一第一無線通信裝置開機後，偵測一環境背景信號。利用所偵測環境背景信號產生一亂數作為一識別碼。搜尋一第二無線通信裝置，其中，當此第一無線通信裝置搜尋到一第二無線通信裝置時，利用該識別碼進行一識別碼配對程序。此外，在完成此識別碼配對程序之後，進行第一與第二無線通信裝置之間的無線通信。

Description

無線通信方法

本發明是有關於一種通信方法，且特別是有關於應用在無線通信裝置上的一種無線通信方法。

由於無線通信產品的通信空間是開放式的，所以當通信之有效範圍內有兩組同樣的無線通信產品時，會發生同頻干擾的問題。目前用以解決同類無線通訊產品在相同頻帶中互相干擾的方法大致有以下數種。第一種方法，由使用者設定無線通信裝置使用不同的頻帶。第二種方法，每個無線通信裝置分別具有不同的識別碼(identity，ID)，在無線通信裝置出廠時便已固定此識別碼，因此可使用不同的識別碼來解決相同無線通信裝置之間的同頻干擾。第三種方法，使用識別碼配對的方式，只有進行過識別碼配對程序的無線通信裝置，才能夠彼此聯結，以避免互相干擾。在此所使用的識別碼也是在無線通信裝置出廠時，即已預存於產品內存當中。

然而上述方法皆須人為設定操作頻帶，或在生產無線通信裝置時，須預先燒錄識別碼至無線通信裝置，若需要調整傳送端與接收端之無線通信裝置時，容易缺乏彈性或沒有效率。因此，如何避免同頻干擾並提供有彈性與有效率的無線通信流程確為一個重要的議題。

本發明實施例提供一種無線通信方法，此方法可有效率且彈性地調整無線通信裝置之間的配對。

根據本發明的一實施例，提出一種無線通信方法，所述方法包括以下步驟。在一第一無線通信裝置開機後，偵測一環境背景信號產生一亂數作為一第一識別碼。搜尋一第二無線通信裝置，其中，當此第一無線通信裝置搜尋到第二無線通信裝置時，利用第一識別碼進行一識別碼配對程序。此外，在完成此識別碼配對程序之後，進行第一無線通信裝置與第二無線通信裝置之間的一無線通信。

根據本發明的另一實施例，提出一種無線通信方法，所述方法包括以下步驟。在一第一無線通信裝置開機後，偵測一預設頻帶的一接收射頻信號強度以產生一亂數作為一第一識別碼。搜尋一第二無線通信裝置，其中，當第一無線通信裝置搜尋到此第二無線通信裝置時，利用此第一識別碼進行一識別碼配對程序。此外，在完成此識別碼配對程序之後，進行第一無線通信裝置與第二無線通信裝置之間的一無線通信。

為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

為了解決同頻干擾的問題，本發明實施例提出了使用隨機亂數的方式，來產生出不同的識別碼(identity，ID)，以進行自動配對程序，並利用識別碼來區分兩組相同的無線通信產品，以避免同頻干擾的問題。由於此識別碼是由隨機亂數所生成的，因此並不需要在無線通信產品中存放預存的識別碼，也不需要在無線通信產品第一次聯結時，進行識別碼配對的動作。

在本發明實施例所述產生亂數識別碼的方法中，除了使用接收射頻信號強度指標(received signal strength indicator，RSSI)來產生亂數識別碼之外，還可以利用其它任何可以產生類似隨機亂數效果的來源，例如：第一，由類比數位轉換器(analog-to-digital converter，ADC)所讀取的信號；第二，讀取環境聲音或環保背景噪音；第三，讀取實時時脈(real-time clock，RTC)的時間訊號。

圖1是根據本發明的一實施例所繪示一種無線通信裝置10的功能方塊圖。在本實施例，請參照圖1，無線通信裝置10包括：一天線模組101、一偵測器模組102、一亂數產生模組103、一配對模組104、一無線通訊模組105、一類比數位轉換器模組106與一時脈產生模組107。

無線通信裝置10還可以包括輸入裝置(例如：觸控式面板或控制按鈕)、輸出裝置(例如：音頻輸出裝置或影像顯示裝置)、記憶體裝置與處理器模組等，但此實施例的重點在於偵測環境背景信號或接收信號強度作為亂數種子，藉由預設亂數方式從亂數種子產生亂數作為識別碼，並利用識別碼進行無線通信前的自動配對，所以在此不詳細介紹無線通信裝置10的其他構件。此無線通信裝置10可以為任何具有無線通信功能的電子裝置，例如：筆記型電腦、平板電腦、行動電話、智慧型手機、多媒體播放器與電視等。

請繼續參照圖1，天線模組101、偵測器模組102、亂數產生模組103、配對模組104、無線通訊模組105、類比數位轉換器模組106、與時脈產生模組107，彼此互相連接。請參照圖1，天線模組101用以收發無線射頻信號。偵測器模組102藉由天線模組101偵測在一預設頻帶中的一無線射頻信號，或直接偵測(或量測)環境背景信號。所述的環境背景信號包括一環境背景噪音、一環境聲音、一溼度、一溫度、一亮度、一接收射頻信號強度與一實時時脈信號(real-time clock，RTC)，或為前述之組合。舉例來說，若待偵測的環境背景信號為溫度時，偵測器模組102中可具有一溫度偵測模組，用以偵測溫度。類比數位轉換器模組106將偵測器模組102所偵測到的環境背景信號，轉換為一數位信號，此即一背景參數索引值。類比數位轉換器模組106傳送此數位信號至亂數產生模組103。另外，類比數位轉換器模組106還可將偵測器模組102所偵測到的在一預設頻帶中的一射頻信號強度，轉換為一接收信號強度索引值。

亂數產生模組103將類比數位轉換器模組106所得到的數位信號作為一亂數種子，以經過一亂數運算產生此亂數。在亂數運算的步驟中，可以將此亂數種子經過至少一加法運算、一減法運算、一乘法運算、一除法運算、一聯集運算(OR)或一交集運算(AND)的其中之一的運算，以產生此亂數。換言之，在此實施例中，可以將亂數種子單獨經過加法運算、減法運算、乘法運算、除法運算、聯集運算或交集運算等運算方式，或前述運算的任意組合，來產生此亂數。

以下利用在預設頻帶中所偵測的無線射頻信號強度作為解說例子，來介紹亂數運算的詳細技術內容。首先，偵測器模組102藉由天線模組101偵測在整個空間中隨機的射頻信號強度。類比數位轉換器模組106將此射頻信號強度，轉換為射頻信號強度指標(RSSI)作為亂數種子，而此亂數種子為一數位信號。亂數產生模組103利用此亂數種子，根據預設亂數產生運算式，例如：加法運算、減法運算、乘法運算、除法運算、聯集運算或交集運算等運算方式的任意組合將亂數種子拉開，以產生亂數作為識別碼。

更進一步說明，假設所偵測的射頻信號強度指標(RSSI)為一索引值(index)，例如：74。亂數產生模組103可以將此射頻信號強度指標(在此例中為74)，利用以下運算方式取得A數值：A=(((74×74)+3)÷123)-1)。再將A數值利用聯集運算取得B數值：A=(B)AND(0XFFFF)，此即原本A數值為32位元的數值，經過聯集運算僅取16位元的最小位數(least significant bit，LSB)。如此一來，可由射頻信號強度指標的亂數種子產生一亂數作為識別碼。然而，本發明並非限定於上述，還可利用加法運算、減法運算、乘法運算、除法運算、聯集運算或交集運算等運算方式的單獨或組合運算或其他組合將亂數種子拉開，以產生亂數作為識別碼。

無線通訊模組105搜尋其他無線通信裝置所發出的射頻信號，以搜尋目前在無線通信裝置10周圍的同類型無線通信裝置，並在完成識別碼配對程序之後，與所配對的無線通信裝置，進行無線通信(此即，兩者傳收無線封包)。配對模組104用以將經由亂數產生模組103產生的識別碼，傳送給要進行自動配對的無線通信裝置，或接收另一無線通信裝置的其他識別碼，以完成識別碼配對程序(以及此程序中的識別碼設定程序)。時脈產生模組107用以產生一實時時脈，作為一參考信號。亂數產生模組103也可利用目前擷取的實時時脈作為亂數種子，以產生亂數作為識別碼。在介紹完無線通信裝置10的各個構件的功能之後，以下將參照圖2至圖4介紹利用亂數產生識別碼的無線通信方法的詳細技術內容。

圖2是根據本發明的一實施例所繪示一種利用亂數產生識別碼的無線通信方法的流程圖。請同時參照圖1與圖2，圖2所繪示的方法起始於步驟S201。無線通信裝置10在開機(步驟S201)之後，偵測器模組102藉由天線模組101偵測在一預設頻帶中的一無線射頻信號，或直接偵測(或量測)環境背景信號，傳送此環境背景信號至類比數位轉換器模組106與亂數產生模組103，亂數產生模組103利用環境背景信號產生亂數作為識別碼(步驟S202)。無線通訊模組105確認此無線通信裝置10目前處於離線狀態(步驟S203)，未與其他無線通信裝置連接，並搜尋其他無線通信裝置(步驟S204)。配對模組104藉由天線模組101，配對識別碼(步驟S205)，並於完成識別碼配對程序之後進行第一無線通信裝置與第二無線通信裝置之間的無線通信，以及可持續地檢查檢查連線狀態(步驟S206)。在步驟S206之後，返回執行步驟S203。圖2中的方法可在步驟S203與步驟S206之間重複執行直到無線通信裝置10關機為止。

圖3是根據本發明的一實施例所繪示另一種利用亂數產生識別碼的無線通信方法的流程圖。請同時參照圖1至圖3，在此實施例中，圖3所繪示的流程圖更詳細介紹圖2的各步驟，此方法起始於步驟S301，無線通信裝置10在開機(步驟S301)之後，偵測器模組102藉由天線模組101偵測(或量測)環境背景信號(步驟S302)。類比數位轉換器模組106將此環境背景信號轉換為亂數種子，並傳送此亂數種子至亂數產生模組103，而亂數產生模組103利用此亂數種子產生亂數作為識別碼(步驟S303)。或者在步驟S303中，類比數位轉換器模組106將此環境背景信號轉換為一背景參數索引值，而亂數產生模組103將此背景參數索引值作為一亂數種子，以經過一亂數運算產生該亂數。所述的亂數運算的詳細技術內容請參照上述圖2的相關描述。

無線通訊模組105確認目前處於離線狀態(步驟S304)，並搜尋其他無線通信裝置(步驟S305)。當無線通訊模組105確認搜尋到新的同類型無信通信裝置(步驟S306)時，則繼續進行步驟S307；在步驟306中，當無線通訊模組105並未搜尋到新的同類型無信通信裝置時，則返回執行步驟S305。配對模組104藉由天線模組101傳送識別碼給所搜尋到的無線通信裝置(步驟S307)。配對模組104檢查是否完成設定識別碼(步驟S308)。在步驟S308中，當配對模組104確認完成設定識別碼時，則配對模組104確認完成識別碼配對程序(步驟S309)。在步驟S308中，當配對模組104確認尚未完成設定識別碼時，則返回執行步驟S307。

無線通訊模組105在完成識別碼配對程序之後與已配對的另一無線通信裝置進行無線通信，以及確認目前處於連線狀態(步驟S310)，並可持續地檢查檢查連線狀態(步驟S311)。在步驟S311中，當無線通訊模組105確認連線失敗時，則返回執行步驟S304與步驟S305。此即，在確認連線狀態為一斷線狀態時，重新搜尋一無線通信裝置。在步驟S311中，當無線通訊模組105確認沒有連線失敗時，此即仍處於連線狀態，則返回執行步驟S310。圖3所繪示的方法可在步驟S304與步驟S311之間重複執行直到無線通信裝置10關機為止。

在本實施例中，在進行識別碼配對程序的步驟中，實際上可包括以下步驟。無線通信裝置10(為了解說方便，以下描述稱為第一無線通信裝置)傳送一第一識別碼(可於步驟S303中產生的)給在步驟S305中搜尋到的一第二無線通信裝置。第二無線通信裝置傳送一第二識別碼(可以類似步驟S303來產生)至第一無線通信裝置。第一無線通信裝置設定第二識別碼。另外，第二無線通信裝置設定第一識別碼。換言之，在第一無線通信裝置設定第二識別碼，且第二無線通信裝置設定第一識別碼之後，兩者即完成識別碼配對程序，此即完成上述步驟S308與步驟S309。另外在步驟S310的連線狀態下，第一無線通信裝置與第二無線通信裝置所進行的無線通信過程包括：當第一無線通信裝置傳送一第一封包至第二無線通信裝置時，此第一封包包括第二識別碼，而當第二無線通信裝置傳送一第二封包至第一無線通信裝置時，第二封包包括第一識別碼。如此一來，第一無線通信裝置可以藉由判別所接收的封包包括第一識別碼，而視此封包為合法封包；第二無線通信裝置可以藉由判別所接收的封包包括第二識別碼，而視此封包為合法封包，以避免接收未經過正常識別碼配對程序的無線通信裝置所發送的封包。此外，在步驟S311中，第一無線通信裝置與第二無線通信裝置開始進行兩者之間的無線通信之後，第一無線通信裝置與第二無線通信裝置仍持續地檢查兩者之間的連線狀態。

圖4是根據本發明的一實施例所繪示另一種利用亂數產生識別碼的無線通信方法的流程圖。請同時參照圖1至圖4，此方法起始於步驟S401。圖4所繪示的方法類似於圖3中的方法，但是提供更詳細的一種實施方式。無線通信裝置10在開機(步驟S401)之後，偵測器模組102藉由天線模組101偵測在一預設頻帶中的一無線射頻信號強度(步驟S402)。類比數位轉換器模組106將此無線射頻信號強度，轉換為亂數種子，並傳送此亂數種子至亂數產生模組103，而亂數產生模組103利用此亂數種子產生亂數作為識別碼(步驟S403)。或者在步驟S403中，類比數位轉換器模組106將此射頻信號強度轉換為一接收信號強度索引值。另外，亂數產生模組103利用此接收信號強度索引值作為一亂數種子，以經過一亂數運算產生此亂數。步驟S404至步驟S411分別與圖3中的步驟S304至步驟S311相類似，因此不重複其詳細技術內容。此外，圖4所繪示的方法可在步驟S404與步驟S411之間重複執行直到無線通信裝置10關機為止。

本發明實施例使用亂數產生識別碼，並利用此識別碼來進行自動配對連結，因此減少無線通信裝置生產時要燒錄識別碼的程序，並且不需要使用者的設定或人為介入也可以完成自動配對。在完成配對後，將可避免相同無線通信產品在同一空間互相干擾的情況。

再者，本發明實施例中所使用的亂數，可以利用無線信號強度偵測功能來讀取空間中的無線信號強度值(RSSI)來做為隨機亂數的亂數種子。由於空間中的無線信號是隨時變動的，因此可以取得近似亂數的亂數種子。另外，利用此亂數種子，根據預設亂數產生運算式，將亂數種子拉開以產生亂數作為識別碼之後，還可以自動搜尋有效空間中的無線通信裝置以進行自動配對。一旦自動配對成功後，直到連結中斷前，可不須再接受新的識別碼配對，也不會受到同樣產品的干擾。利用本發明實施例所提出的方法，無線通信裝置可使用相同的韌體或無線通信協定軟體，且不需為每個無線通信裝置燒錄不同的產品序號或識別碼，因此可降低生產複雜度及相關成本。無線通信裝置開機後，不須人為介入即可自動搜尋可進行配對的其他無線通信裝置，因而提高無線通信裝置之間的配對的彈性與通信效率。

綜上所述，本發明實施例提供一種利用亂數產生識別碼的無線通信方法。利用偵測環境背景信號或接收信號強度作為亂數種子，根據預設亂數運算方式，由此亂數種子產生亂數作為識別碼，並利用識別碼進行無線通信前的自動配對。如此一來，可有效率且彈性地調整無線通信裝置之間的配對，並解決同頻干擾的問題。此外，還可減少無線通信過程中的人為設定，並且由於無線通信裝置在生產過程中不須燒錄識別碼，可降低生產成本。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10．．．無線通信裝置

101．．．天線模組

102．．．偵測器模組

103．．．亂數產生模組

104．．．配對模組

105．．．無線通訊模組

106．．．類比數位轉換器模組

107．．．時脈產生模組

S201~S206、S301~S311、S401~S411．．．步驟

圖1是根據本發明的一實施例所繪示一種無線通信裝置的功能方塊圖。

圖2是根據本發明的一實施例所繪示一種利用亂數產生識別碼的無線通信方法的流程圖。

圖3是根據本發明的一實施例所繪示另一種利用亂數產生識別碼的無線通信方法的流程圖。

圖4是根據本發明的一實施例所繪示另一種利用亂數產生識別碼的無線通信方法的流程圖。

S201~S206．．．步驟

Claims

一種無線通信方法，包括以下步驟：在一第一無線通信裝置開機後，偵測一環境背景信號以產生一亂數作為一第一識別碼；搜尋一第二無線通信裝置；當該第一無線通信裝置搜尋到該第二無線通信裝置時，利用該第一識別碼進行一識別碼配對程序；以及完成該識別碼配對程序之後，進行該第一無線通信裝置與該第二無線通信裝置之間的一無線通信。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中在偵測該環境背景信號以產生該亂數作為該第一識別碼的步驟中，所述的方法更包括以下步驟：將該環境背景信號轉換為一背景參數索引值；以及利用該背景參數索引值作為一亂數種子，以經過一亂數運算產生該亂數。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，在偵測該環境背景信號以產生該亂數作為該識別碼的步驟中，所述的方法更包括以下步驟：偵測一預設頻帶的一射頻信號強度；將該射頻信號強度轉換為一接收信號強度索引值；以及利用該接收信號強度索引值作為一亂數種子，以經過一亂數運算產生該亂數。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，在進行該第一無線通信裝置與該第二無線通信裝置之間的該無線通信之後，所述的方法更包括以下步驟：持續地檢查該第一無線通信裝置與第二無線通信裝置之間的一連線狀態。
如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，該環境背景信號為一環境背景噪音、一環境聲音、一溼度、一溫度、一亮度、一接收射頻信號強度、一實時時脈信號或前述之組合。
如申請專利範圍第2或3項所述的方法，其中，在該亂數運算的步驟中，所述的方法更包括以下步驟：將該亂數種子經過至少一加法運算、一減法運算、一乘法運算、一除法運算、一聯集運算或一交集運算的其中之一的運算，以產生該亂數。
如申請專利範圍第4項所述的方法，其中在持續地檢查該連線狀態的步驟之後，所述的方法更包括以下步驟：當確認該連線狀態為一斷線狀態時，重新搜尋一無線通信裝置。
一種無線通信方法，包括以下步驟：在一第一無線通信裝置開機後，偵測一預設頻帶的一接收射頻信號強度以產生一亂數作為一第一識別碼；搜尋一第二無線通信裝置；當該第一無線通信裝置搜尋到該第二無線通信裝置時，利用該第一識別碼進行一識別碼配對程序；以及完成該識別碼配對程序之後，進行該第一無線通信裝置與該第二無線通信裝置之間的一無線通信。
如申請專利範圍第8項所述的方法，其中在偵測該接收射頻信號強度以產生該亂數作為該第一識別碼的步驟中，所述的方法更包括：將該接收射頻信號強度轉換為一接收信號強度索引值；以及利用該接收信號強度索引值作為一亂數種子，以經過一亂數運算產生該亂數。
如申請專利範圍第8項所述的方法，其中，在進行該識別碼配對程序的步驟中，所述的方法更包括以下步驟：該第一無線通信裝置傳送該第一識別碼至該第二無線通信裝置；該第二無線通信裝置傳送一第二識別碼至該第一無線通信裝置；該第一無線通信裝置設定該第二識別碼；以及該第二無線通信裝置設定該第一識別碼。
如申請專利範圍第8項所述的方法，其中，在進行該第一無線通信裝置與該第二無線通信裝置之間的該無線通信之後，所述的方法更包括以下步驟：持續地檢查該第一無線通信裝置與第二無線通信裝置之間的一連線狀態。
如申請專利範圍第10項所述的方法，其中，進行該第一無線通信裝置與該第二無線通信裝置之間的該無線通信的步驟包括：當該第一無線通信裝置傳送一第一封包至該第二無線通信裝置時，該第一封包包括該第二識別碼；以及當該第二無線通信裝置傳送一第二封包至該第一無線通信裝置時，該第二封包包括該第一識別碼。
如申請專利範圍第11項所述的方法，其中，在持續地檢查該連線狀態的步驟之後，所述的方法更包括以下步驟：當確認該連線狀態為一斷線狀態時，重新搜尋一無線通信裝置。