CN103686610B

CN103686610B - 一种无线通信的广播方法及设备

Info

Publication number: CN103686610B
Application number: CN201310632430.0A
Authority: CN
Inventors: 刘嘉
Original assignee: Beijing Zhigu Ruituo Technology Services Co Ltd
Current assignee: Beijing Zhigu Ruituo Technology Services Co Ltd
Priority date: 2013-11-30
Filing date: 2013-11-30
Publication date: 2017-06-16
Anticipated expiration: 2033-11-30
Also published as: WO2015078278A1; US20170006557A1; US10375653B2; CN103686610A

Abstract

本发明提供了一种无线通信的广播方法及设备，涉及通信领域。所述广播方法包括：广播侦听步骤，以一当前功率发送广播报文并进行侦听；功率减小步骤，当侦听到一请求时，判断所述请求的发送方与至少一历史请求的发送方是否相同，如果相同，记录所述当前功率为一历史功率，减小所述当前功率；功率确定步骤，判断当前广播事件是否结束，如果结束，确定所述历史功率为工作参考功率，否则，返回所述广播侦听步骤。所述广播方法及设备有利于降低通信功耗。

Description

一种无线通信的广播方法及设备

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种无线通信的广播方法及设备。

背景技术

在无线通信网络中，一种常见的应用场景是，一第一无线设备在众多其他无线设备中扫描发现一第二无线设备，该第一无线设备与第二无线设备建立并保持数据连接，当有数据传输时，进行数据传输。比如用户的智能手机可以通过蓝牙扫描发现其智能手表，然后建立并保持通信连接，当智能手机收到短消息时，可以将短消息发送给手表进行显示。

以低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy，BLE）为例，无线设备发现过程涉及不同的设备角色及其操作流程，具体包括：

1）从设备角色，作为广播者执行广播过程。在此期间，从设备不断进入广播事件（advertising events），如图1所示。相邻广播事件的开始时刻存在一定的间隔时间T_a，由一个长度固定的广播间隔（advInterval）和一个长度随机生成的广播延迟（advDelay）组成。在广播事件中，广播者分别在广播信道37、38和39发送分组数据单元（PDU），即广播报文。

2）主设备角色，作为发起者/扫描者执行发起/扫描过程。如图2中所示，发起/扫描过程包括不断重复的扫描间隔（scanInterval），每个间隔都包含一个扫描窗口（scanWindow）。在不同扫描窗口内，主设备的射频模块在37、38或39广播信道执行侦听，接收相应信道上的广播PDU；在扫描窗口之外，主设备进行日常的调度，或者关闭射频模块。如果发起者/扫描者收到广播PDU，意味着成功发现了相应的广播者设备。对于发起者而言，可以直接发送连接请求（CONN_REQ）与广播者约定首次收发的时间点、各收发操作之间的间隔、使用的跳频信道和跳频模式等信息，从而建立连接；对于扫描者而言，可以发送扫描请求（SCAN_REQ），要求广播者回复以提供更多的相关信息。

可以看到，无线设备之间的发现过程是一个互相探测的过程，一般不会涉及对发射功率的确定，不利于降低无线设备间的通信功耗。

发明内容

本发明的发明目的是：提供一种无线通信的广播方法及设备，以降低无线设备间的通信功耗。

为解决上述技术问题，第一方面，本发明提供了一种无线通信的广播方法，所述方法包括：

广播侦听步骤，以一当前功率发送广播报文并进行侦听；

功率减小步骤，当侦听到一请求时，判断所述请求的发送方与至少一历史请求的发送方是否相同，如果相同，记录所述当前功率为一历史功率，减小所述当前功率；

功率确定步骤，判断当前广播事件是否结束，如果结束，确定所述历史功率为工作参考功率，否则，返回所述广播侦听步骤。

第二方面，本发明提供了一种无线通信的广播设备，所述广播设备包括：

一广播侦听模块，用于以一当前功率发送广播报文并进行侦听；

一请求判断模块，用于当所述广播侦听模块侦听到一请求时，判断所述请求的发送方与至少一历史请求的发送方是否相同；

一功率调节模块，用于当所述请求的发送方与所述历史请求的发送方相同时，记录所述当前功率值为一历史功率值，减小所述当前功率值；

一功率确定模块，用于在当前广播事件结束时，确定所述历史功率为工作参考功率。

本发明所述广播方法及设备，在至少两次侦听到同一请求发送方发送的请求后，并不急于结束广播事件，而是减小功率后针对所述同一请求发送方继续广播侦听，从而使最终得到的工作参考功率在保证能够与所述同一请求发送方通信的同时，更加接近所述广播设备的最低功率，根据所述工作参考功率可以确定所述广播设备的实际工作功率，有利于降低通信功耗。

附图说明

图1是本发明一个实施例所述广播方法的流程图；

图2是本发明另一个实施例所述广播方法的流程图；

图3是本发明一个实施例所述广播设备的模块结构示意图；

图4是本发明另一个实施例所述广播设备的模块结构示意图；

图5是本发明实施例所述广播设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本领域技术人员理解，在本发明的实施例中，下述各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。

在很多应用场景中，一设备会以较高的发射功率完成发现之后，建立无线通信连接，以进行数据传输。为了降低通信功耗，所述设备在建立无线通信连接之后，会降低自身的发射功率至一合适值，该合适值一般介于所述设备的最大功率和最小功率之间，以能够刚好保证有效通信为宜。比如TI CC2540单模低功耗蓝牙芯片的发射功率为-23dBm到4dBm，对应的电流强度为21.1mA到31.6mA，最低功率和最小功率的功耗相差接近50%。通过这种功率调整，所述设备可以降低连接建立后的功耗，但是在功率调整之前，仍然存在功耗过高的问题。如果可以在通信连接建立之前，比如在设备发现过程中，就确定一个刚好可供设备有效通信的功率值，作为连接建立后，设备通信的功率参考值，则可以进一步降低通信功耗。

因此，本发明实施例提供一种无线通信的广播方法，如图1所示，所述方法包括：

S120：广播侦听步骤，以一当前功率发送广播报文并进行侦听；

S140：功率减小步骤，当侦听到一请求时，判断所述请求的发送方与至少一历史请求的发送方是否相同，如果相同，记录所述当前功率为一历史功率，减小所述当前功率；

S160：功率确定步骤，判断当前广播事件是否结束，如果结束，确定所述历史功率为工作参考功率，否则，返回所述广播侦听步骤。

本发明实施例所述广播方法，在至少两次侦听到同一请求发送方发送的请求后，并不急于结束广播事件，而是减小功率后针对所述同一请求发送方继续广播侦听，从而使最终得到的工作参考功率在保证能够与所述同一请求发送方通信的同时，更加接近所述广播报文的发送方的最低功率，根据所述工作参考功率可以确定所述广播报文的发送方的实际工作功率，有利于降低通信功耗。

具体的，所述步骤S140中，所述历史请求是指在当前广播事件中，在当前侦听到的请求之前侦听到的请求。所述请求可以是连接请求，也可以是扫描请求。当首次侦听到一请求时，由于之前无历史请求，因此，应认为所述请求的发送方与所述历史请求的发送方不同。

另外，为了便于将当前侦听到的请求的发送方与所述历史请求的发送方对比，所述功率减小步骤S140还包括：当侦听到所述请求时，记录所述请求的发送方。

所述减小当前功率，可以按照一功率调整算法减小所述当前功率，所述功率调整算法可以是比如动态规划算法、预测算法和搜索算法中至少一项。比如，一种简单的搜索算法是，每次令所述当前功率减去一个固定步长值。

所述步骤S160中，对于每个广播事件一般会包括预定次数的广播报文发送过程，以低功耗蓝牙为例，其每个广播事件一般包括3次广播报文的发送过程，因此，所述方法对所述当前功率可以至多调整两次，调整后得到的工作参考功率可以在保证通信的同时更加接近所述广播报文发送方的最低功率。本领域技术人员理解，如果可以在每次广播事件中发送更多次数的广播报文，则可以使得到的工作参考功率更加接近所述广播报文发送方的最低功率，从而更易于降低通信功耗。同时，本领域技术人员理解，为了配合所述广播报文的发送方实现所述方法，所述请求发送方在每次接收到广播报文后不宜直接建立连接或获取更多的连接相关信息，而应根据所述广播报文的发送方发送的广播报文，对应多次回复相应的请求（连接请求或扫描请求）。

在本发明所述方法的一种实施方式中，为了使所述请求的发送方可以根据接收到的所述广播报文，决定发送所述请求的功率，所述广播报文中优选包含所述当前功率的信息。根据所述当前功率的信息，以及接收到所述广播报文时的信号强度，所述请求的发送方可以计算得到相应的路径损耗。基于该路径损耗，所述请求的发送方可以确定一个能够保证所述请求刚好被准确接收的发送功率，然后以该发送功率发送所述请求，可以进一步降低通信功耗。

参见图2，在本发明一个优选的实施方式中，如果所述请求的发送方和所述历史请求的发送方相同，所述步骤S140还包括：锁定当前广播信道。

相应的，当所述步骤S160的判断结果为当前广播事件未结束时，在返回所述步骤S120之前，还包括：

S170：信道改变步骤，判断当前广播信道是否被锁定，如果锁定，返回所述广播侦听步骤，否则，改变所述当前广播信道，返回所述广播侦听步骤。

如果当前广播信道被锁定，则表示在当前广播信道侦听到了与历史请求的发送方相同的发送方（即同一请求发送方）发送的请求，通过锁定当前广播信道，并在被锁定的当前广播信道广播报文并进行侦听，可以提高在下次侦听时，再次侦听到所述同一请求发送方发送的请求的概率。

如果信道没有被锁定，即表示在当前信道没有侦听到同一请求发送方发送的请求，此时应按照默认侦听流程改变当前广播信道后继续广播侦听。

参见图2，本发明另一实施例中，所述方法还可以包括：

S150：功率增大步骤，当未侦听到任何请求时，增大所述当前功率。

一般的，所述方法会以一个较高的当前功率开始执行，然后按照所述步骤S140逐渐降低所述当前功率，当未侦听到任何请求时，可能是当前功率过低造成的，比如，假设一广播设备以最低3dB发送广播报文刚好可以被另一扫描设备侦听到，所述广播设备第一次以8dB发送广播报文可以收到请求，第二次降至4dB发送广播报文仍然可以收到请求，第三次降至2dB发送广播报文，由于功率过低则无法收到请求。这时，广播设备通过适当增大当前功率，可以增大侦听到请求的概率。

另外，如果在最近一次功率被减小之前有至少两次侦听到同一请求发送方发送的请求（即记录有所述历史功率），而在最近一次减小之后没有侦听到任何请求，则表示最近一次减小前的功率，即所述历史功率，是可以侦听到请求的。因此，为了获得接近所述广播报文发送方的最小功率的工作参考功率，增大后的所述当前功率小于等于所述历史功率。仍然沿用上述假设，所述广播设备当增大所述当前功率时，可以尝试增大为2.5dB或者3dB，但是没有必要增大为4.5dB，因为4dB已经被证明是可以收到请求的。

综上，本发明实施例所述广播方法，当至少侦听到同一请求发送方发送的两次请求时，会减小当前功率并锁定当前广播信道，以便继续在当前广播信道侦听到所述同一请求发送方发送的请求，进而可以针对所述同一请求发送方尽量减小当前功率，当所述当前功率被调节至过低时，通过功率增大步骤反向调节，最终得到的工作参考功率在保证能够与所述同一请求发送方通信的同时，更加接近所述广播报文的发送方的最低功率，根据所述工作参考功率可以确定所述广播报文的发送方的实际工作功率，有利于降低蓝牙、紫蜂（Zigbee）等无线通信的功耗。

图3是本发明实施例所述广播设备的模块结构示意图，其中，所述广播设备300可以是蓝牙设备、紫蜂设备等，比如可以是蓝牙耳机、智能手机、智能眼镜等设备。

如图3所示，所述广播设备300包括：广播侦听模块310、请求判断模块320、功率调节模块330和功率确定模块340。

所述广播侦听模块310，用于以一当前功率发送广播报文并进行侦听；

所述请求判断模块320，用于当所述广播侦听模块侦听到一请求时，判断所述请求的发送方与至少一历史请求的发送方是否相同；

所述功率调节模块330，用于当所述请求的发送方与所述历史请求的发送方相同时，记录所述当前功率值为一历史功率值，减小所述当前功率值；

所述功率确定模块340，用于在当前广播事件结束时，确定所述历史功率为工作参考功率。

具体的，所述历史请求是指在当前广播事件中，在当前侦听到的请求之前侦听到的请求。所述请求可以是连接请求，也可以是扫描请求。当首次侦听到一请求时，由于之前无历史请求，因此，应认为所述请求的发送方与所述历史请求的发送方不同。

所述功率调节模块330，可以按照一功率调整算法减小所述当前功率，所述功率调整算法可以是比如动态规划算法、预测算法和搜索算法中至少一项。比如，一种简单的搜索算法是，每次令所述当前功率减去一个固定步长值。

对于每个广播事件一般会包括预定次数的广播报文发送过程，以低功耗蓝牙为例，其每个广播事件一般包括3次广播报文的发送过程，因此，每个广播事件中所述广播设备对所述当前功率可以至多调整两次，调整后得到的工作参考功率可以在保证通信的同时更加接近所述广播报文发送方的最低功率。本领域技术人员理解，如果可以在每次广播事件中发送更多次数的广播报文，则可以使得到的工作参考功率更加接近所述广播报文发送方的最低功率，从而更易于降低通信功耗。同时，本领域技术人员理解，为了配合所述广播设备方，所述请求发送方（即扫描设备）在每次接收到广播报文后不宜直接建立连接或获取更多的连接相关信息，而应根据所述广播设备发送的广播报文，对应多次回复相应的请求（连接请求或扫描请求）。

参见图4，在本发明一个优选的实施方式中，所述广播设备300还可以包括：记录模块350和信道改变模块360。

所述记录模块350，用于当所述广播侦听模块侦听到所述请求时，记录所述请求的发送方，以便于所述请求判断模块320将当前侦听到的请求的发送方与所述历史请求的发送方对比。

本实施方式中，所述功率调节模块330，还用于当所述请求的发送方与所述历史请求的发送方相同时，锁定当前广播信道。

相应的，所述信道改变模块360，用于在每次发送所述广播报文后判断当前广播信道是否被锁定，如果未被锁定，改变所述当前广播信道。

另外，所述功率调节模块330还用于当所述广播侦听模块未侦听到任何请求时，增大所述当前功率。

一般的，所述广播设备会以一个较高的当前功率开始广播侦听，然后逐渐降低所述当前功率，当未侦听到任何请求时，可能是当前功率过低造成的，比如，假设一广播设备以最低3dB发送广播报文刚好可以被另一扫描设备侦听到，所述广播设备第一次以8dB发送广播报文可以收到请求，第二次降至4dB发送广播报文仍然可以收到请求，第三次降至2dB发送广播报文，由于功率过低则无法收到请求。这时，广播设备通过适当增大当前功率，可以增大侦听到请求的概率。

综上，本发明实施例所述广播设备，当至少侦听到同一请求发送方发送的两次请求时，会减小当前功率并锁定当前广播信道，以便继续在当前广播信道侦听到所述同一请求发送方发送的请求，进而可以针对所述同一请求发送方尽量减小当前功率，当所述当前功率被调节至过低时，通过功率增大步骤反向调节，最终得到的工作参考功率在保证能够与所述同一请求发送方通信的同时，更加接近所述广播报文的发送方的最低功率，根据所述工作参考功率可以确定所述广播报文的发送方的实际工作功率，有利于降低通信功耗。

本实施例所述广播设备的硬件结构如图5所示。本发明具体实施例并不对所述广播设备的具体实现做限定，参见图5，所述广播设备500可以包括：

处理器(processor)510、通信接口(Communications Interface)520、存储器(memory)530，以及通信总线540。其中：

处理器510、通信接口520，以及存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。

通信接口520，用于与扫描设备等其他网元通信。

处理器510，用于执行程序532，具体可以执行上述图1所示的方法实施例中的相关步骤。

具体地，程序532可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。

处理器510可能是一个中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC（ApplicationSpecific Integrated Circuit），或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。

存储器530，用于存放程序532。存储器530可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器（non-volatile memory），例如至少一个磁盘存储器。程序532具体可以执行以下步骤：

广播侦听步骤，以一当前功率发送广播报文并进行侦听；

程序532中各步骤的具体实现可以参见上述实施例中的相应步骤或模块，在此不赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程描述，在此不再赘述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及方法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，控制器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种无线通信的广播方法，其特征在于，所述方法包括：

广播侦听步骤，以一当前功率发送广播报文并进行侦听；

功率减小步骤，当侦听到一请求时，判断所述请求的发送方与至少一历史请求的发送方是否相同，如果相同，记录所述当前功率为一历史功率，减小所述当前功率；其中，当首次侦听到一请求时，认为所述请求的发送方与所述历史请求的发送方不相同；

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

功率增大步骤，当未侦听到任何请求时，增大所述当前功率。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功率减小步骤还包括：

当侦听到所述请求时，记录所述请求的发送方。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功率减小步骤还包括：

如果所述请求的发送方和所述历史请求的发送方相同，锁定当前广播信道。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述返回广播侦听步骤之前还包括：

判断当前广播信道是否被锁定，如果锁定，返回所述广播侦听步骤，否则，改变所述当前广播信道，返回所述广播侦听步骤。

6.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述请求为连接请求或者扫描请求。

7.如权利要求1至5任一项所述的方法，其特征在于，所述无线通信为蓝牙通信或紫蜂通信。

8.一种无线通信的广播设备，其特征在于，所述广播设备包括：

一请求判断模块，用于当所述广播侦听模块侦听到一请求时，判断所述请求的发送方与至少一历史请求的发送方是否相同；其中，当首次侦听到一请求时，认为所述请求的发送方与所述历史请求的发送方不相同；

9.如权利要求8所述的广播设备，其特征在于，所述功率调节模块还用于当所述广播侦听模块未侦听到任何请求时，增大所述当前功率。

10.如权利要求8所述的广播设备，其特征在于，所述广播设备还包括：

一记录模块，用于当所述广播侦听模块侦听到所述请求时，记录所述请求的发送方。

11.如权利要求8所述的广播设备，其特征在于，所述功率调节模块，还用于当所述请求的发送方与所述历史请求的发送方相同时，锁定当前广播信道。

12.如权利要求8所述的广播设备，其特征在于，所述广播设备还包括：

一信道改变模块，用于在每次发送所述广播报文后判断当前广播信道是否被锁定，如果未被锁定，改变所述当前广播信道。

13.如权利要求8至12任一项所述的广播设备，其特征在于，所述广播设备为蓝牙设备或紫蜂设备。