专利名称：对由不同无线技术引起的干扰间的检测和判别的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测干扰技术的方法。本发明还涉及一种计算机程序产品和一种装置，所述计算机程序产品具有适于执行根据本发明的方法的指令。本发明还涉及一种身体传感器和 一种身体传感器网络。
背景技术：
监测生命体征对于重病监护室中的患者、对于患有慢性病的患者以及在手术后情形下都是必需的。为此， 一般将传感器附着到患者身体上，所述传感器通常连接到床边监护仪，所述床边监护仪显示出所接收的生命参数的状态。当前，传感器和监测器是通过线连接的。这降低了患者的移动性，使护理人员的工作更加困难，例如，因为必需要建立起传感器和监测器之间所有有线连接。
为了增加患者的活动能力，使护理人员的工作更加容易并在诸如传感器的数量、应用丰富性等方面得到灵活的传感器系统，已经发展出身体传
感器网络(BSN)的概念。在身体传感器网络中，附着于患者的传感器之间或传感器和监测器之间的通信是基于无线通信链路的。 一方面，为了确保传感器之间的互操作性，另一方面确保传感器和监测器之间的互操作性，
通常将开放式标准用作通信协议。例如，所采用的开放式标准是也被称
为Bluetooth的正EE 802.15.1标准、WiFi标准(IEEE 802.11 )和Zigbee标准(IEEE 802.15.4)。
由于身体传感器网络的传感器将执行的应用是关键的，所以至少在患者周围短距离中监测器和传感器之间的通信必需是可靠的，以便确保正确的监测。然而，使用无线通信技术的其他无线网络或其他装置会产生干扰性无线电信号，这种信号会干扰身体传感器网络的传感器之间或身体传感器网络的传感器和床边监护仪之间的通信。身体传感器网络可以例如采用Zigbee标准进行通信。Zigbee标准采用的频带位于2.4 GHz周围的ISM无线电频带之内。例如膝上型电脑的紧邻身体传感器网络的装置可能例如采
用Bluetooth标准。因此，该装置产生与根据Zigbee标准的无线电信号相互干扰的无线电信号，会导致身体传感器网络中的通信故障。
另一种干扰技术可能是由于微波炉造成的，所述微波炉发出频率在ISM频段的无线电波。
由于传感器执行的应用是关键的，所以至少在患者周围短距离中监测器和传感器之间的通信必需是可靠的，以便确保正确的监测。因此，应当由身体传感器网络，或更确切地讲，由一个或多个传感器，或由身体传感器网络的监测器检测干扰技术，以便确保网络的正常运行。在本文中使用干扰技术这一术语是为了指代产生会干扰用于无线身体传感器网络之间的无线通信的无线电信号且因此会干扰无线身体传感器网络中通信的无线电信号的源。
文献US 2006/0089103 Al公开了一种射频源探测器，制造其是为了检测和分析RF (射频)信号，以便确定干扰源。这种源探测器对于无线局域网(WLAN)或类似通信装置的安装和故障排除是有用的。该探测器包括从未知RF源接收RF信号的接收机、用于确定RF信号的电平和特征并确定未知RF源的身份的处理器、以及处理器在其上显示RF源身份的显示器。
本发明的目的是提供一种改进的装置，用于检测无线电信号的干扰源并识别其基础技术。本发明的另一目的是提供一种改进的方法，所述方法用于检测无线电信号的干扰源并识别基础技术。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于检测干扰技术的方法。根据本发明的实施例，该方法是由包括收发器的装置执行的。该收发器适于采用第一无线接入技术(the first wireless radio access technology)。丰艮据本发明的方法包括针对第一干扰技术的无线电信号，扫描由第一无线接入技术提供的第一多个频道。第一多个频道涉及由第一无线接入技术提供的预计其中有第一千扰技术的无线电信号的频道。此外，通过测量无线电信号的第一信号强度检测第一多个频道的频道中是否存在无线电信号。如果在第一多个频道的预设数量的频道中经由对应第一信号强度检测出无线电信号，则将第一干扰技术识别为检测到的无线电信号的源。否则，如果在针对第一干扰技术扫描期间未达到预设数量的频道，针对第二干扰技术的无线电信号，扫描由第一无线接入技术提供的第二多个频道。
因此该装置采用第一无线接入技术与其他装置通信。具体而言，该装
置是身体传感器网络的传感器或传感器的部件，并采用例如Zigbee的第一无线接入技术在网络内进行通信。在己经选择第一无线接入技术之后，可以识别干扰技术。例如，例如从标准的技术规格知道根据Zigbee标准发射的无线电信号的参数。对于所有其他开放式标准也是这样的。于是，可以分析其他开放式标准，并可以识别采用频率上与Zigbee采用的无线电信号交迭的无线电信号的标准。然后，使用适于采用例如Zigbee标准的收发器检测已知采用与Zigbee所用频率交迭的频率的无线电信号的其他干扰技术。
此外，可以利用收发器检测微波炉发射的无线电信号。微波炉发射的微波信号未被标准化，对于开放式标准采用的无线电信号就是这种情况。然而，如果例如从试验结果知道了微波信号的特征，可以从试验结果指定由第一无线接入技术采用的频道的预计信号模式。
因此在本文献的范围中使用术语"干扰技术"是用于指开放式标准通信技术并用于指微波炉发射的微波。可以将根据本发明的装置附近使用干扰技术的其他装置视为干扰源。
因此可以事先确定，在装置附近的干扰源采用第一干扰技术时，预计在第一多个频道中有无线电信号。然后针对无线电信号扫描第一多个频道的频道，无线电信号是通过检测对应信号强度确定的。然后，如果满足以下标准则将第一干扰技术识别为检测到的无线电信号的源在扫描的预设数量的频道中，必需检测到无线电信号。如果在扫描过程期间知道将不可能到达预设数量的频道，针对第一干扰技术不再进一步扫描任何更多频道。
相反，针对第二干扰技术在第二多个频道中扫描。第一和第二多个频道可以完全、部分或根本不交迭。如果有交迭，进一步使用在针对第一干扰技术的扫描时迄今为止所测量的信号强度来识别第二干扰技术。此外，采用信号强度或信号强度的检测模式，例如频道中检测到的信号强度分布来判断接下来扫描哪种干扰技术。利用对应的收发器可以较为容易地检测到干扰技术。原则上，可以为装置装备多个收发器，其中每个收发器适于采用应被收发器检测到的干扰技术。然而，身体传感器网络的传感器应当保持尽可能小和尽可能轻，以便使患者具有高移动性且不干扰患者。装置中很多收发器从而增加了装置的尺寸、重量和功耗。然而，由于采用根据本发明的方法的装置仅使用一个收发器，该收发器被用于通信，还用于检测多种干扰技术，所以重量、尺寸和功耗将不会因为提供了识别干扰技术的可能性而增加。
根据本发明的实施例，在每个频道中至少测量第一信号强度和第二信号强度，其中，所述第二信号强度是针对具有所述第一信号强度的无线电信号之后检测到的所述无线电信号测量的。根据本发明的方法还包括确定涉及到检测第一信号强度和检测第二信号强度之间流逝的时间的第一时间段的步骤。在另一步骤中，将所述第一时间段与针对所述第一干扰技术指定的给定第二时间段进行比较，其中，如果对于预设数量的频道，为所述预设数量频道的频道确定的所述第一时间段与为所述频道指定的所述第二时间段至少大致匹配，则将所述第一干扰技术识别为所述无线电信号的源。
第一干扰技术可以涉及采用跳频的干扰技术，例如Bluetooth。 Bluetooth发射无线电信号脉冲，所述无线电信号脉冲也称为无线电信号脉冲串，由此这些信号的频率根据Bluetooth采用的频道之内的特色算法而变化。因此，由于测量该信道中第一脉冲的对应第一信号强度，将检测到频率落在由第一无线接入技术提供的第一多个频道的频道的频率之内的第一脉冲。将在该信道中在给定时间间隔之后测量到第二脉冲，或者更确切地讲是第二脉冲的第二信号强度。给定时间间隔是Bluetooth的特征，因此可以在其他标准中用于识别采用Bluetooth的干扰源。由于能够识别采用跳频方案的干扰技术，因此根据本发明的方法尤其有利。
根据本发明的实施例，该方法还包括为第一多个频道的每个频道确定检测次数的步骤，其中，检测次数涉及到在对应频道中检测到无线电信号的次数。在另一步骤中，确定第一多个频道中检测次数超过预计检测次数的频道数量，其中，预计检测次数是针对第一干扰技术指定的。预计检测次数超过预计检测次数的频道数量提供了存在至少第二干扰技术的标志。
很有可能存在两种或更多干扰技术。针对其进行扫描的第一干扰技术
10采用跳频方案。在其中针对第一干扰技术进行扫描的第一多个频道可以仅 涉及到第一无线接入技术提供的预计其中有第一千扰技术的无线电信号的 频道。由于第一干扰技术采用跳频，在多个信道的所有信道中检测数量(在 信道中检测到超过阈值的无线电信号的次数)将是类似的。因此，如果在 多个信道中有一些信道具有比计数速率高很多的检测数量，那么这表示至 少存在第二干扰技术。因此，根据本发明的方法尤其有利，因为与检测采 用跳频算法的第一干扰技术并行地，至少可以检测是否存在不采用跳频算 法的第二干扰技术的标志。
根据本发明的实施例，依次扫描所述第一多个频道。此外，最多在给 定时间窗口期间内扫描第一多个频道，最多在频道扫描时间窗口的期间内 扫描第一多个频道的每个频道。将用于识别第一千扰技术的扫描时间与最 小所需扫描时间进行比较，其中，最小所需扫描时间是针对第一干扰技术 指定的。如果检测第一千扰技术所花费的扫描时间低于最小所需扫描时间， 将第一干扰技术识别为不是无线电信号的源。
根据本发明的实施例，根据第一干扰技术的特征选择要在其中针对无 线电信号进行扫描的第一多个频道。如上所述，并非对第一无线接入技术 提供的所有频道都进行针对无线电信号的扫描。相反，仅扫描其中有采用 第一干扰技术的装置发射的无线电信号的频道。出于以下目的这是尤其有 利的提高用于识别采用第一干扰技术的干扰源的存在的总扫描时间，以 及如上所述，如果针对采用跳频算法的第一干扰技术进行扫描，为了至少 识别不采用跳频算法的第二干扰技术的存在。
根据本发明的实施例，依次扫描所述第一多个频道，其中，扫描所述 第一多个频道的每个频道直到检测到预设数量的无线电信号。将检测预设 数量的无线电信号的扫描时间与针对第一干扰技术指定的最小所需扫描时 间进行比较。如果实际扫描时间低于最小所需扫描时间，将第一干扰技术 识别为不是在该信道中检测到的无线电信号的源。否则，将诸如第二干扰 技术的另一种干扰技术考虑为检测到的无线电信号的源。
根据本发明的实施例，第一频谱形状为所述第一多个频道指定用于所 述第一干扰技术的预计相对信号强度，其中，至少采用在所述第一多个频率 的频道中测量的第一信号强度来确定所述频道的相对第一信号强度，其中，如果针对至少已检测出第一信号强度的频道确定的相对第一信号强度匹配 为所述频道指定的预计相对信号强度，则将所述第一干扰技术识别为所检 测到的无线电信号的源。
因此第一频谱形状为每个频道都指定预计相对信号强度。例如，可以
相对于特定信道的信号强度縮放相对信号强度。例如，Zigbee提供了16个 信道，由此，频率在2405MHz的第ll信道和频率在2410MHz的第12信 道与WLAN信道交迭，而第11信道的频率范围中的WLAN信号大约为第 12信道频率范围中的WLAN信号的一半强。第一频谱形状可能涉及到 WLAN标准，因此可能指定，在干扰源采用落在该信道之内的WLAN信道 时，在第12Zigbee信道中预计相对信号强度为l。此外，至于信道ll，频 谱掩码指定，预计相对于第12信道，信号强度为0.5。
根据本发明，所述第一信号强度是在所述第一多个频道的第一频道中 测量的，其中，第三信号强度是在所述第一多个频道的第二频道中测量的， 其中，在所述第一信号强度和所述第三信号强度之间确定第一比例，其中， 在由所述第一频谱形状针对所述第一和第二频道指定的预计信号强度之间 确定第二比例，其中，比较所述第一和第二比例，其中，如果所述第一比 例不是至少大致匹配所述第二比例，则不将所述第一干扰技术视为源。因 此可以简单地通过检査从在第一和第二信道中测量到的信号强度导出的第 一比例是否匹配第二比例来迅速排除第一干扰技术的存在。
根据本发明的实施例，为所述第二干扰技术指定第二频谱形状，其中， 在由所述第二频谱形状为所述第一和第二频道指定的预计信号强度之间确 定第三比例，其中，如果所述第一比例不是至少大致匹配所述第三比例， 针对所述第二干扰技术进行进一步扫描。
根据本发明的实施例，该方法还包括针对每个检测到的无线电信号测 量脉冲长度的步骤，其中，无线电信号的脉冲长度涉及到无线电信号的信 号强度高于预设阈值的时间期间。在另一步骤中，将检测到的无线电信号 的所测脉冲长度与所述第一干扰技术的预计脉冲长度进行比较，其中，如 果所测脉冲长度中的至少一些匹配所述预计脉冲长度，则将所述第一干扰 技术识别为检测到的无线电信号的一些的源。
根据本发明的实施例，将不匹配针对所述第一干扰技术执行的预计脉冲长度的所测脉冲长度与针对其他干扰技术指定的预计脉冲长度进行比 较。如果至少一些所测脉冲长度匹配针对对应其他干扰技术指定的预计脉 冲长度，则将例如第二干扰技术的其他干扰技术之一识别为检测到的无线 电信号的一些的源。
根据本发明的第二方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程 序产品包括适于执行根据本发明的方法的计算机可执行指令。
根据本发明的第三方面，提供了一种装置。根据本发明的实施例，该 装置为传感器。根据本发明的另一实施例，该装置是身体传感器网络的传 感器或患者监测器的部件。
根据本发明的第四方面，提供了一种包括根据本发明的一个或多个装 置的身体传感器网络。
根据本发明的方法适用于利用单个适于采用第一无线接入技术的收发
器检测和识别例如可以在2.4 GHz ISM频带中找到的可能干扰技术。例如， 具有IEEE 102.15.4无绳收发器的装置能够根据根据本发明的方法仅利用该 收发器识别出由使用其他干扰技术的干扰源发送的无线电信号。使用单个 收发器检测各种干扰技术提供的优点是可以将装置构造得较为紧凑和轻 巧。因此可以将该装置用作身体传感器网络中的传感器或实现于身体传感 器网络中进一步适于监测患者生命体征的传感器中。
参考下文所述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明了并得到 阐述。
在下文中，将参考附图更详细地描述本发明的实施例，附图中 图1示意性地示出了根据本发明的装置和干扰源的方框图； 图2示出了示出由根据本发明的方法执行的步骤的流程图； 图3示出了给出在ISM频带中产生信号的若干种技术的参数的表格； 图4示出了根据时间绘示了在频道中检测到的脉冲串的信号强度的曲 线图5示意性地示出了正EE 802.11在2.4 GHz ISM频带上采用的信道分
布；图6示意性地示出了 IEEE 802.11采用的信道之一的频谱； 图7示出了正EE 802.11采用的频道和正EE 802.15.4采用的频道之间 的交迭；
图8示出了示出由根据本发明的方法执行的步骤的另一流程图； 图9示出了示出由根据本发明的方法执行的步骤的另一流程图； 图IO示出了示出由根据本发明的方法执行的步骤的另一流程图； 图11示意性地示出了用于监测患者的身体传感器网络的方框图。
附图标记列表100装置
102干扰源
104微处理器
106正EE 802.15.4卡
108存储器
110IEEE 802.15.1卡
112计算机程序产品
114频道
116频道
118频道
126给定时间窗口
128频道时间窗口
130信号
132信号强度
134信号
136信号强度
138信号
140信号强度
142阈值
144预设信道数量
146信号148信号强度
150信号
152信号强度
154信号
156信号强度
156给定时间段
160测量的时间段
400曲线图
402脉冲
404脉冲
406脉冲
408横坐标
410纵坐标
412持续时间
414时间段
500曲线图
502横坐标
504纵坐标
600频谱
602横坐标
604纵坐标
700WLAN信号
702横坐标
704纵坐标
1100身体传感器网络
1102
1104传感器
1106传感器
■传感器
1110传感器
151112 传感器
1114 传感器
1116 患者
1118 干扰源
具体实施例方式
图1示意性示出了根据本发明的装置100和干扰源102的方框图。干 扰源102可以是装置100的干扰来源。装置100包括微处理器104、正EE 802.15.4卡106和存储器108。微处理器104执行计算机程序产品112，所 述计算机程序产品112永久地存储于存储器108上并被加载到微处理器104 中以便执行。
IEEE 802.15.4卡106可以用于通过Zigbee协议与图1中未示出的其他 装置通信。因此装置100可以是诸如身体传感器网络的无线网络的部件， 在所述身体传感器网络中采用Zigbee标准在网络节点之间进行通信。IEEE 108.15.4卡106适于根据位于2.4GHz频带中的正EE 802.15.4标准采用16 个信道。例如，频道l 114 (具有最低频率的频道)位于2405 MHz的频率 处，相邻的频道2 116位于2410MHz的频率处，频道16 118 (具有最高频 率的信道)位于2480 MHz处(所提到的频率涉及到频道的中心频率)。
干扰源102能够使用Bluetooth标准，这是由于干扰源102装备有IEEE 802.15.1卡110。 Bluetooth标准根据使用其的国家指定23或79个也位于 2.4GHz频率之内的信道。Bluetooth卡110采用的一些频道与Zigbee卡106 的频道交迭。事实上，每个Zigbee频道都与Bluetooth信道交迭。因此，可 能由该Bluetooth信道发送会干扰Zigbee信道通信的干扰无线电信号。
为了检测到采用Bluetooth标准进行通信的干扰源102的存在，微处理 器104执行计算机程序产品112。采用计算机程序产品112来检测干扰技术， 例如Bluetooth。为此，在计算机程序产品112之内实施Bluetooth的例如从 标准知道的或已经由以前进行的测量确定的特征。
为了扫描Bluetooth信号，因此在给定时间窗口 126的时段上连续扫描 信道114-118。进一步扫描每个信道，持续给定频道扫描时间窗口 128。因 此，计算机程序产品112发起对信道1 114进行频道扫描时间窗口 128的扫描。在过去频道扫描时间窗口 128之后，扫描频道2 116，直到完成信道16 118的扫描为止。如果尚未到达给定时间窗口 126指定的时长，对信道l 114 重复扫描过程，等等。
在扫描信道l 114时，干扰源102可能会发射信号130。如果信号130 的频率与信道频率交迭，在扫描频道1 114时检测到信号130。如果是这种 情况，针对信号130检测第一信号强度132。可以将第一信号强度132与针 对该干扰技术指定的阈值142进行比较。如果信号强度132低于阈值142， 则丢弃检测到的值。否则将其存储在存储器108上。
类似地，如果信号134是由干扰源102发射的，且如果信号134处于 落在信道116频率范围之内的频率，可以针对信号134检测信号强度136。 也将信号强度136与预计的阈值142进行比较，如果其大于阈值142，将其 存储在储藏器108上，否则丢弃。
此外，在扫描信道16 118时，可以检测干扰源发射的信号138的信号 强度140。如果信号强度140大于阈值142，将其也存储在存储器108上， 否则丢弃。
如上所述，预计对每个Zigbee频道进行Bluetooth信号的检测。于是， 可以使用对每个Zigbee频道上信号的检测来判断干扰技术是基于Bluetooth 的。然而，微波炉发射的微波频率覆盖Zigbee信道的整个范围。因此，上 述标准尚不足以将Bluetooth信号与微波炉发射的微波区分开。
然而，Bluetooth采用了跳频方案。因此在给定时段之后，在Zigbee标 准提供的频道上检测到的Bluetooth无线电信号可能紧跟有另一 Bluetooth 信号。于是，在频道114中，在检测到信号130之后第一时段160之后检 测到具有信号强度148的无线电信号146。类似地，在频道116中，在检测 到信号134之后第一时段160之后检测到具有信号强度152的无线电信号 150。此外，在频道118中，在检测到信号138之后第一时段160之后检测 到具有信号强度156的无线电信号154。
进一步在扫描过程期间判断是否在预设数量144的频道中检测到无线 电信号，在无线电信道中测量的第一时段160是否与针对Bluetooth标准指 定的给定时段158匹配。如果到达了预设的数量144，停止扫描，将信号 130、 134、 138、 146、 150、 154确认为与Bluetooth标准相关。然而，如果清楚地知道不会到达预设数量144的信道，例如，如果在
太多信道中不能检测到信号或不能检测到足够多的信号，重新开始扫描过 程，针对另一种干扰技术进行扫描。可以将迄今为止检测到的信号用作决 定应当针对其他可能干扰的哪个进行扫描的依据。例如，如果在频道中， 脉冲不是有规律地到来的，而是完全不规则地到来的，这不可能是由于
Bluetooth信号造成的。因此，如果在每个Zigbee频道中能够观察到这种不 规则性，这可能是微波信号的标志。于是，如果针对Bluetooth进行扫描， 并且(a)在每个Zigbee信道中都检测到信号，(b)在所有Zigbee信道中 信号都是不规则地到来的，可能不会扫描到给定时间窗口 126的末尾，但 可以重新开始扫描，可以仅针对微波进行扫描。此外，可以将迄今为止测 量的信号用于确认微波炉是所发射信号的源。
图2示出了流程图，示出了由根据本发明的方法执行的步骤。根据本发 明的方法是由具有收发器的装置执行的。该收发器适于采用第一无线接入 技术。根据该方法的步骤200，该装置扫描由第一无线接入技术为第一干扰 技术的无线电信号提供的第一多个频道，第一多个频道涉及到由第一无线 接入技术提供的预计其中会有第一干扰技术的无线电信号的频道。在步骤 202中，通过测量频道中无线电信号的第一信号强度检测与当前扫描的该频 道的频率交迭的频率处的无线电信号的存在。在步骤204中，针对第一多 个频道的预设数量的频道，判断是否检测到无线电信号的第一信号强度。 如果是这种情况下，在步骤206确认无线电信号是由于第一干扰技术造成 的。如果情况不是这样，该方法继续到步骤208，其中，针对第二干扰技术 的无线电信号，扫描由第一无线接入技术提供的第二多个频道。
图3示出了表格，该表格给出了采用或产生ISM频带中的信号的几种 技术的参数。IEEE 802.15.4标准也被称为Zigbee，其提供16个信道，其中， 每个信道具有2MHz的带宽，其中，信道间的间隙为3MHz。几乎每个手 机、PDA和计算机上都有Bluetooth。这意味着在哪里都容易找到它，当然 应当将其视为医院或患者家中使用的身体传感器网络的干扰来源。作为干 扰，其主要特征是其采用了跳频方案，因此平均干扰实际是除以Bluetooth 所具有的信道数量的。因此，在干扰的时候不像其本来应该那么有害。尽 管如此，对应的特征是干扰不能避免，这是因为改变信道不能解决问题。现在每个膝上型电脑都普遍使用了 WiFi，甚至开始在手机、PDA和其 他便携式电子装置中使用WiFi,因此也应当将其视为对医院或患者家中使 用的身体传感器网络的干扰来源。WiFi信道每次覆盖4个Zigbee信道，因 此可以被视为对采用Zigbee标准进行通信的身体传感器网络的主要干扰来 源。微波与上述技术相比是完全不同的。然而，微波炉得到了广泛使用， 甚至在医院中。然而，尽管在医院中由于分布广泛，微波炉大概会成为干 扰源，但当在家中进行患者监测时，例如对于慢性病患者或老年人，微波 可能会是强烈的干扰。此外，微波技术是具有特别易变特征(功率、微波 类型、被加热食物等)的干扰源。然而，干扰技术的列表决不限于上文给出的那些。因此，可以将干扰 技术的列表看作可以通过根据本发明的方法检测到的干扰技术的范例。在 下文中，假设诸如身体传感器网络中的身体传感器的装置采用Zigbee标准 进行网络之内的通信，并试图检测采用Bluetooth或WiFi的干扰源或微波 炉干扰源。图4示出了曲线图400，其示出了作为时间的函数的脉冲串402、 404、 406的信号强度。脉冲串也称为脉冲。因此横坐标408对应于时间轴，而纵 坐标410涉及到在Zigbee卡的频道中测量的脉冲402-406的信号强度。 Bluetooth使用时隙化的发射，基本时隙持续625微秒。由此每个数据包可 以持续l、 3或5个时隙，这些是仅有的可能发射时间。此外，Bluetooth采 用了跳频。序列中使用的频道周期和数量取决于Bluetooth装置正在做的任 务。根据这一点可以将序列分成两组-査询和寻呼序列频带上均匀分布的32个频道，周期长度为32，-基本序列79个频道(Bluetooth可用的整个频带)，非常长的周期 长度，短时间上没有重复模式，但在短周期时间段在所有信道上均等地分 布跳变序列。这是用于发射的序列。曲线图400示出了涉及Bluetooth包且已经在Zigbee信道中被检测到的 脉冲402、 404和406。由于包长度是固定的，因此每个检测到的脉冲具有 与时隙长度的l、 3或5倍相关的周期。于是，脉冲402例如具有与时隙长 度的l倍(625微秒)相关的持续时间412。此外，由于跳频方案的原因，19在特定时间段414之后将在信道中检测到连续脉冲。此外，Bluetooth脉冲402-406的信号强度将高于为Bluetooth标准指定 的阈值416。因此，可以事先确定时间跨度412、时间段414以及阈值416 并在计算机程序产品中指定(参考图1)，以便确认采用Bluetooth标准通过 Zigbee接口进行通信的干扰源。图5示意性示出了曲线图500，示出了可以由IEEE 802.11 (WLAN) 采用的一些信道在2.4 GHz ISM频带上的分布。曲线图500的横坐标502 对应于频率轴，而纵坐标504表示信号强度的幅度。如上所述，Zigbee标准采用位于从2405 MHz和2480 MHz范围中的频 道。因此，采用一个或多个WLAN信道进行通信的干扰源将在与其交迭的 Zigbee信道上导致干扰。图6示意性示出了正EE 802.11采用的信道之一的频谱600。频谱600 的横坐标602对应于频率轴。沿着频谱600的纵坐标604绘出WLAN信号 的信号强度大小。如图所示，WLAN信号的频谱600在中心频率(fe)处具 有峰，在fc士llMHz和fc士22MHz处具有零信号强度最小值，其中，在两 个最小值之间有另一峰，该峰小于中心频率的峰。图7示出了 IEEE 802.11采用的频道700和正EE 802.15.4 (Zigbee)采 用的4个频道(CH 11-CH 14)之间的交迭。横坐标702涉及到以MHz为 单位的频率，而纵坐标704涉及相对信号强度。如图6所示，WLAN信道(IEEE802.il)在其中心频率处具有较高信 号强度，由此，信号强度随着相对于中心频率偏移增大而降低(忽略最小 值)。因此，可以利用Zigbee标准的四个相邻信道(这里为信道CH 11到 CH14)检测这种WLAN信号。为了利用Zigbee频道检测WLAN信道，例如在计算机程序上指定第一 频谱形状，根据实施例，该计算机程序执行根据本发明的方法。频谱掩码 为Zigbee标准提供的第一多个频道的每个频道指定具有WL AN标准的预计 相对信号强度。根据图7，频谱掩码为Zigbee标准的CH 12、 CH 13指定预 期例如为1的相对第一信号强度，为CH 11、 CH 14指定例如为0.5的第二 相对信号强度，由此将第二信号强度縮放到第一信号强度(CH 12和CH 13 中的预期第一信号强度是CH 11和CH 14中的大约两倍强)。然后将CH ll和CH 14中实际测量到的信号强度縮放到CH 12和CH 13 中实际测量到的信号强度。如果CH 12中测量到的实际信号强度大约是CH 11和CH 14中实际测量到的信号强度的两倍强，并且如果CH 13中测量到 的实际信号强度也大约是CH 11和CH 14中实际测量到的信号强度的两倍 强，那么这清楚地表明存在WLAN信号。图8示出了另一个流程图，示出了由根据本发明的方法执行的步骤。在 用于检测的装置具有适于Zigbee的收发器时，根据本发明的方法尤其适用 于检测采用Bluetooth的干扰源。在步骤800中，在已经将所有其他变量重 新初始化之后启动全局计时器。在步骤802中，启动信道计时器，并在步 骤804中扫描多个信道的频道。如果在扫描过程期间检测到信号，确定信 号强度。如果实际信号强度大于先前找到的信号强度，在步骤806中存储 实际信号强度并丢弃先前那个。在步骤808中，比照预设的最大扫描时间 (tchmax)检査信道计时器监测的实际扫描时间。如果扫描时间小于最大 扫描时间，该方法返回到步骤804。如果扫描时间大于最大扫描时间，该方 法继续进行到步骤810。在步骤810中，将存储的信号强度与(针对Bluetooth标准指定的)阈 值进行比较。如果存储的信号强度大于阈值，该方法前进到步骤812，在该 步骤中将存储的信号强度与先前获得的信号强度进行比较。如果信号强度 位于预计的范围之内，在步骤814继续检测。在步骤814中，检查是否已 经有过至少一次扫描。如果是这种情况，该方法继续进行到步骤816，在该步骤中，检查在检 测先前的信号和当前检测的信号之间是否已过去充分长时间。如果是这种 情况，执行步骤820，在该步骤中，判断该检测是否是使在该信道上检测采 用Bluetooth的干扰源生效所需的最后检测。如果是这种情况，执行步骤822， 在该步骤中，将其上有Bluetooth信号的信道数量加一。此外，在步骤824 中，增加所选信道上的计数。如果在步骤820中判定该检测不是使在该信 道上检测采用Bluetooth的干扰源生效所需的最后检测，该方法直接前进到 歩骤824。此外，在步骤826中，存储全局计时器的实际时间和检测到的信 号强度。该方法进一步继续到步骤828，在该步骤中判断当前信道是否是必需要扫描的最后信道。如果是这种情况，该方法在步骤830中停止。如果情况 不是这样，该方法继续到步骤832，在该步骤中选择另一个频道进行扫描。 然后该方法返回到步骤802。如果在步骤816中已经判定未过去充分长时间，该方法继续到步骤826。 如果在步骤814中进行的检查结果是否定的，适用同样的情况。如果在步骤812中判定信号强度未在预期的范围之内，在步骤834中 继续检测。在步骤834中，检查检测到的信号强度是否大于先前检测到的 信号强度。如果是这种情况，该方法继续进行到步骤836，在该步骤中，存 储信号强度和全局计时器并擦除对该信道进行的先前检测。此外，在步骤 838中，判断信号强度检测次数是否足够多，以便考虑到在该信道上确切检 测到干扰技术(在出现过大的信号强度之前)，在步骤840中将进行过检测 的信道数量的计数器减一。否则，在也是在步骤840之后执行的步骤842 中对检测计数器重新初始化。擦除先前的检测及其结果有两个主要原因 - 先前的检测来自信号强度较低的另一干扰。因此，先前的检测无用， 必需擦除。_ 新的信号强度是由另一种干扰技术发射的(先前的信号强度是由于所 寻找的干扰技术造成的)。这意味着有更加有害的干扰技术，其可能会造成 误导并干扰对当前信道的检测。于是，对该信道进行的所有先前检测可能 都是不可靠的。因此，必需要擦除先前的检测。在步骤842之后，如前所述执行步骤828。如果在步骤834中，检测到 的信号强度低于该信道上先前检测到的信号强度，执行步骤844，在该步骤 中丢弃检测到的信号。接下来，执行步骤828。此外，如果在步骤810中， 检测到的信号强度低于阈值，如上所述执行步骤844。图9示出了另一流程图，示出了由根据本发明的方法执行的步骤。该方 法尤其适于通过适于Zigbee标准的收发器检测微波炉发射的微波。在步骤900中，在己经将所有采用的变量重新初始化之后启动监测总 扫描时间的全局计时器。在步骤902中，选择多个Zigbee信道中的信道。 然后，在步骤904中 ，启动监测信道扫描时间的信道计时器。在步骤906 中，扫描该信道。如果在扫描过程期间检测到信号，确定信号强度。如果 实际信号强度大于先前找到的信号强度，在步骤908中存储实际信号强度并丢弃先前那个。在步骤910中，比照预设的最大扫描时间(tdimax)检 查信道计时器监测的实际扫描时间。如果扫描时间小于最大扫描时间，该 方法返回到步骤卯6。如果扫描时间大于最大扫描时间，该方法继续进行到 步骤912。在步骤912中，判断检测到的信号强度是否匹配用于该信道的微波信 号的预计信号强度。在步骤914中，进一步判断是否必需扫描实际扫描的 信道。如果其不是最后信道，该方法返回到步骤902。如果在步骤914中判 定是最后信道，执行步骤916，在该步骤判断其中检测到微波信号的被扫描 信道数量是否足够多(将步骤912的结果考虑进来)。如果是这种情况，该 方法继续进行到步骤918，在该步骤中，将微波检测数量加一。如果不是这 种情况，该方法返回到步骤902。步骤918之后为步骤920，在该步骤中， 判断微波检测次数是否足够多，如果是，该方法前进到步骤922，在该步骤 中检测微波源的存在。步骤922之后接着步骤924，在该步骤中对所有变量 进行重新初始化。如果在步骤920中判定检测次数不够多，那么执行步骤 926,在该步骤中，将实际全局计时器与指定的最大全局扫描时间进行比较。 如果实际全局计时器大于最大全局扫描时间，执行步骤924，之后为步骤 900。否则执行步骤902。图10示出了另一流程图，示出了由根据本发明的方法执行的步骤。根 据本发明的方法尤其适用于检测采用WiFi标准通过具有适于采用Zigbee 标准的收发器的装置进行通信的干扰源。在步骤1000中，对根据本发明的方法的本实施例之内使用的所有变量 重新初始化。在步骤1002中，选择要扫描的信道。在步骤1004中，启动 监测信道扫描时间的信道计时器。在步骤1006中，扫描该信道。如果在扫 描过程期间检测到信号，确定信号强度。如果实际信号强度大于先前找到 的信号强度，在步骤1008中存储实际信号强度并丢弃先前那个。在步骤1010 中，比照预设的最大扫描时间(tchmax)检查信道计时器监测的实际扫描 时间。如果扫描时间小于最大扫描时间，该方法返回到步骤1006。如果扫 描时间大于最大扫描时间，该方法继续进行到步骤1012。然后在步骤1012 中存储该信道上检测到的信号强度。在步骤1014中，判断扫描是否是必需 要执行的最后扫描。如果情况不是这样，该方法继续到步骤1002。如果是200880010568.4说明书第18/18页这种情况，在步骤1016中判断该信道的实际扫描是否是最后扫描。如果是这种情况，该方法继续进行到步骤1018，在该步骤中，将己进行扫描次数 加一。随后是步骤1002，接下来是步骤1018。如果在步骤1016中，判定信道的当前扫描不是最后扫描，执行步骤 1020，设置要检查的扫描。在步骤1022中，进一步指定要检查的WiFi信 道。此外，在步骤1024中，判断是否在全部四个IEEE 802.15.4信道(Zigbee 信道)中检测到了超过指定阈值的信号强度。如果是这种情况，进一步在 步骤1026中判断在两个中间信道中检测到的信号强度是否大于在侧边信道 中检测到的信号强度。如果是这种情况，在步骤1028中判断在两个中间信 道中检测到的信号强度是否充分大于两个侧边信道中的信号强度。如果是 这种情况，在步骤1030中将当前信道上的WiFi检测次数加一。在步骤1032 中，判断该信道上的WiFi检测次数是否足够多。如果是这种情况，在步骤 1034中检测被扫描(Zigbee)信道上的WiFi信道检测。在步骤1036中， 判断当前被扫描信道是否是要扫描的最后信道。如果不是这种情况，如上 所述执行步骤1022。如果是这种情况，执行步骤1038，在该步骤中，检査 当前扫描是否是最后扫描。如果不是这种情况，执行步骤1020，否则执行 步骤1000。此外，如果在步骤1024、 1026、 1028和1032中进行的检查的 任一个的结果是否定的，随后执行步骤1036。图11示意性示出了用于监测躺在床上的患者1116的无线身体传感器网 络1100的方框图。身体传感器网络包括监测器1102以及附着于患者的传 感器1104、 1106、 1108、 1110、 1112和1114。每个传感器1104到1114都 可以采用根据本发明的方法，以便识别身体传感器网络附近的一个或多个 干扰源所采用的干扰技术。如果传感器检测到干扰源1118，它可以向监测 器1102发送消息，在监测器处使消息可见。消息可以包含传感器识别的干 扰源1118所用的干扰技术的类型。通过通告该消息，护理人员能够搜索干 扰源1118，然后从身体传感器网络附近消除干扰源。
权利要求
1、一种检测干扰技术的方法，所述方法由一种装置(100)执行，所述装置包括收发器(106)，所述收发器适于采用第一无线接入技术，所述方法包括-针对第一干扰技术的无线电信号，扫描由所述第一无线接入技术提供的第一多个频道(114，…，118)，所述第一多个频道涉及由所述第一无线接入技术提供的其中预计有所述第一干扰技术的无线电信号的频道；-通过测量无线电信号(130，134，138)的第一信号强度(136，138，140)在所述第一多个频道的每个频道中检测是否存在所述无线电信号，-如果针对所述第一多个频道中预设数量的频道(144)检测出无线电信号的第一信号强度，则将所述第一干扰技术识别为所检测到的无线电信号的源，或者，如果在针对所述第一干扰技术进行的扫描期间未达到所述预设数量的频道，则针对第二干扰技术的无线电信号，扫描由所述第一无线接入技术提供的第二多个频道(116，…，118)。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一多个频道的每个频道中，至少测量所述第一信号强度(402)和第二信号强度(404)，其中，所述第二信号强度是针对在具有所述第一信号强度的无线电信号之后检测到的无线电信号测量的，所述方法还包括-- 确定涉及在检测所述第一信号强度和检测所述第二信号强度之间流逝的时间的第一时间段(414)，- 将所述第一时间段与针对所述第一干扰技术指定的给定第二时间段进行比较，其中，如果对于所述预设数量的频道，为所述预设数量的频道中的频道确定的所述第一时间段至少大致匹配为所述频道指定的所述第二时间段，则将所述第一干扰技术识别为所述无线电信号的源。
3、 根据权利要求1或2所述的方法，还包括- 针对所述第一多个频道(114，…,118)的每个频道确定检测次数，其中所述检测次数涉及到在对应频道中检测到无线电信号的次数，- 确定所述第一多个频道中检测次数超过预计检测次数的频道数量，其 中，所述预计检测次数是针对所述第一干扰技术指定的，其中，所述预计 检测次数超过所述预计检测次数的频道数量提供了至少存在第二干扰技术 的标志。
4、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，依次扫描所述第一 多个频道(114，…，118)，其中，最多在给定时间窗口的期间内扫描所述第 一多个频道，其中，最多在频道扫描时间窗口的期间内扫描所述第一多个 频道的每个频道，其中，将识别所述第一干扰技术的扫描时间与最小所需 扫描时间进行比较，其中，所述最小所需扫描时间是针对所述第一干扰技 术指定的，其中，如果实际扫描时间低于所述最小所需扫描时间，则将所 述第一干扰技术识别为不是所述无线电信号的源。
5、 根据前述权利要求1到3的任一项所述的方法，其中，依次扫描所 述第一多个频道(114，…，118)，其中，扫描所述第一多个频道的每个频道 直到检测到预设数量的无线电信号，其中，将用于检测所述预设数量无线 电信号的扫描时间与最小所需扫描时间进行比较，其中，所述最小所需扫 描时间是针对所述第一干扰技术指定的，其中，如果实际扫描时间低于所 述最小所需扫描时间，则将所述第一干扰技术识别为不是在所述信道中检 测到的所述无线电信号的源。
6、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，根据所述第一干扰 技术的特征选择要在其中针对无线电信号进行扫描的所述第一多个频道(114,…，118)，其中，根据在针对所述第一干扰技术进行的扫描期间检测 到的所述无线电信号的性质选择所述第二干扰技术，其中，至少将针对所 述第一干扰技术进行的扫描期间测量的第一信号强度用于识别所述第二干 扰技术。
7、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，其中，第一频谱形状(600) 为所述第一多个频道指定用于所述第一干扰技术的预计相对信号强度，其中，至少采用在所述第一多个频率的频道中测量的第一信号强度来确定所 述频道的相对第一信号强度，其中，如果针对至少已检测出第一信号强度 的频道确定的相对第一信号强度匹配为所述频道指定的预计相对信号强 度，则将所述第一干扰技术识别为所检测到的无线电信号的源。
8、 根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一信号强度是在所述第 一多个频道的第一频道中测量的，其中，第三信号强度是在所述第一多个 频道的第二频道中测量的，其中，在所述第一信号强度和所述第三信号强 度之间确定第一比例，其中，在由所述第一频谱形状为所述第一频道和所 述第二频道指定的预计信号强度之间确定第二比例，其中，比较所述第一 比例和所述第二比例，其中，如果所述第一比例不是至少大致匹配所述第 二比例，则不将所述第一干扰技术视为源。
9、 根据权利要求8所述的方法，其中，为所述第二干扰技术指定第二 频谱形状，其中，在由所述第二频谱形状为所述第一频道和所述第二频道 指定的预计信号强度之间确定第三比例，其中，如果所述第一比例不是至 少大致匹配所述第三比例，则针对所述第二干扰技术进行进一步扫描。
10、 根据前述权利要求的任一项所述的方法，还包括- 测量检测到的无线电信号(402)的脉冲长度(412)，其中，无线电信 号的所述脉冲长度涉及所述无线电信号的信号强度高于阈值的时间期间 段，- 将所检测到的无线电信号的所测脉冲长度与所述第一干扰技术的预计 脉冲长度进行比较，其中，如果所测脉冲长度中的至少一些匹配所述预计 脉冲长度，则将所述第一干扰技术识别为所检测到的无线电信号中的一些 的源。
11、 根据权利要求10所述的方法，其中，将不匹配为所述第一干扰技 术指定的预计脉冲长度的所测脉冲长度与为所述第二干扰技术指定的预计 脉冲长度进行比较，其中，如果所测脉冲长度中的至少一些匹配为所述第二干扰技术指定的预计脉冲长度，则将所述第二干扰技术识别为所检测到 的无线电信号中的一些的源。
12、 根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一多个频道的每个 频道中，至少测量所述第一信号强度和第二信号强度，其中，所述第二信 号强度是针对在具有所述第一信号强度的无线电信号之后检测到的无线电 信号测量的，其中，如果所述第一信号强度的幅度至少大致匹配所述第一 信号强度的幅度，则为了识别所述第一干扰技术仅考虑所述第二信号强度。
13、 一种计算机程序产品，其包括计算机可执行指令，所述指令适于 执行根据前述权利要求的任一项所述的方法。
14、 一种装置(100)，包括_收发器(106)，其中，所述收发器适于采用第一无线接入技术，- 用于针对第一干扰技术的无线电信号扫描由第一无线接入技术提供的 第一多个频道(114，…,118)的模块，所述第一多个频道涉及由所述第一无 线接入技术提供的其中预计有所述第一干扰技术的无线电信号的频道；- 用于通过测量无线电信号(130,134,138)的第一信号强度(136,138,140) 来在所述第一多个频道的每个频道中检测是否存在所述无线电信号的模 块，- 用于在针对所述第一多个频道中预设数量的频道(144)检测出无线电 信号的第一信号强度的情况下将所述第一干扰技术识别为所检测到的无线 电信号的源的模块，或者，如果在针对所述第一干扰技术进行的扫描期间 未达到所述预设数量的频道，所述模块则针对第二干扰技术的无线电信号 扫描由所述第一无线接入技术提供的第二多个频道(116,…，118)。
15、 根据权利要求14所述的装置，还包括- 用于至少测量所述第一信号强度(402)和第二信号强度(404)的模 块，其中，所述第二信号强度是针对在具有所述第一信号强度的无线电信 号之后检测到的无线电信号测量的，- 用于确定第一时间段(414)的模块，所述第一时间段涉及在检测所述 第一信号强度和检测所述第二信号强度之间流逝的时间，- 用于将所述第一时间段与针对所述第一干扰技术指定的给定第二时间 段进行比较的模块，其中，如果对于所述预设数量的频道，为所述预设数 量的频道中的频道确定的所述第一时间段至少大致匹配为所述频道指定的 所述第二时间段，则将所述第一干扰技术识别为所述无线电信号的源。
16、 根据权利要求14或15所述的装置，还包括- 用于针对所述第一多个频道的每个频道确定检测次数的模块，其中， 所述检测次数涉及在对应频道中检测到无线电信号的次数，- 用于确定所述第一多个频道中检测次数超过预计检测次数的频道数量 的模块，其中，所述预计检测次数是针对所述第一干扰技术指定的，其中， 所述预计检测次数超过所述预计检测次数的频道数量提供了至少存在第二 干扰技术的标志。
17、 一种传感器(1104,…，1114)，其包括根据权利要求14到16的任一 项所述的装置。
18、 一种患者监测器(1102)，其包括根据权利要求14到16的任一项 所述的装置。
19、 一种身体传感器网络(1100)，其包括一个或多个根据权利要求17 所述的传感器以及一个或多个根据权利要求18所述的监测器。
全文摘要
提供了一种用于检测干扰性无线电技术的方法和装置。根据本发明的方法适用于利用具有单个适于采用第一无线接入技术的收发器的装置检测和识别例如可以在2.4GHz ISM频带中找到的可能干扰技术。例如，具有IEEE 102.15.4无绳收发器的装置能够根据本发明的方法仅利用该收发器识别出由使用其他干扰技术的干扰源发送的无线电信号。该装置例如可以是无线身体传感器网络的传感器。
文档编号H04W88/06GK101653022SQ200880010568
公开日2010年2月17日 申请日期2008年3月31日 优先权日2007年4月4日
发明者D·马丁内斯加莫特, J·埃斯皮纳佩雷斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司