專利名稱：一種無線通信系統及方法
技術領域：
本發明涉及通信技術領域，更具體地說，涉及一種無線通信系統及方法。
背景技術：
微功率(短距離)無線通信技術在上世紀末開始出現，經過十幾年的發展，已經廣泛應用于工業控制、家庭智能、無線遙控、安防報警、環境監測、智能抄表、有毒有害氣體監測、物流、RFID等領域。近年來，國內國際上又將物聯網作為金融危機后，未來經濟發展新的增長點。而短距離無線通信技術，將在物聯網(尤其是傳感網)應用中得到更大的發展。物聯網概念幾乎是伴隨著低碳經濟同時到來的。作為物聯網的主要通信方式之一的短距離無線數字通信技術，必然要順應低碳、低能耗的發展潮流，向低功耗、微功耗方向發展。另外，隨著移動通信設備應用越來越廣，電池供電的產品也越來越多，對功耗的要求更加苛刻。那么，如何降低無線通信設備的總體功耗？顯然，只降低發射機的發射功率，或者只降低接收機的電流消耗是不現實的。這種方法的效果不但不明顯，而且會帶來通信質量下降的惡劣后果。只有采用空閑時通信設備休眠的方式，才能大大地降低通信設備的平均功耗，達到降耗的目的。同時，用電池供電的設備，可以數倍甚至數千倍地延長電池的使用
壽命ο對于由兩個以上無線收發設備組成的任何結構、任何協議的半雙工無線通信系統或網絡，其中的某一個設備真正工作于發射或接收的時間是很少的。當通信設備不工作于發射，也不工作于接收時，使其進入休眠狀態，則可大大降低平均功耗。因為休眠狀態的電流消耗，只有微安級，甚至幾個微安。而無線通信設備發射時的電流是數十毫安以上，接收電流也在十幾到數十毫安之間。因此，引入休眠機制的通信系統，休眠時間越長，則平均能耗越低。當某個或某組無線通信設備處于休眠狀態時，其不接收也不發射，處于非工作狀態，但是，當其它通信設備需要和其進行通信時，通信是不會成功的。這樣，就需要一套流程或方法，使處于休眠狀態的無線通信設備，在其它設備需要和它進行通信時，能感知并完成通信，即將處于休眠狀態的無線通信設備喚醒。當前，將無線通信設備從休眠狀態下喚醒的方法有多種，例如，定時喚醒通信法、信號強度喚醒法、最短數據包喚醒法，但這些喚醒方法要么要求無線通信系統中的所有通信設備必須在時間上同步，要么抗干擾能力差，要么接收窗口時間長，從而導致喚醒過程功耗大。如果要對特定的通信設備進行控制，其通信協議和通信過程也比較復雜，持續時間也長，導致喚醒后的能量消耗也大。

發明內容
本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述功耗大，且根據實際通信需求對特定的通信設備進行控制的過程比較復雜的缺陷，提供一種無線通訊方法、功耗小，且能根據實際通信需求對特定的通信設備進行控制。
4
本發明解決其技術問題所采用的技術方案是構造一種無線通訊方法，用于在主設備有通信需求時向特定從設備發送信息，該無線通訊方法包括Si.主設備根據通信需求，由特定的編碼器生成序列碼，并在預設時間內向每個從設備連續發送所述序列碼，其中，所述特定的編碼器為由特定的多項式構建的反饋移位寄存器，且所述特定的多項式的系數和階數與通信需求相關，多項式的系數及初始值均不全為0，所述預設時間大于或等于所述從設備的休眠期和探測期之和，所述休眠期和探測期之和構成一個休眠喚醒周期；S2.特定從設備在探測期接收所述序列碼中連續的一段，并使用與所述編碼器對應的譯碼器對該段序列碼進行譯碼，并根據譯碼結果進行相應的操作。在本發明所述的無線通訊方法中，在通信需求為對所有從設備進行廣播喚醒時， 所述編碼器所產生的序列碼為m序列，且每個從設備均包含與所述編碼器所對應的譯碼
ο在本發明所述的無線通訊方法中，在通信需求為對特定組的從設備進行組喚醒時，所述特定的多項式系數為所述特定組的從設備的二進制組號與預設的第一固定序列的組合，且所述特定組的從設備中均包含與所述編碼器所對應的譯碼器。在本發明所述的無線通訊方法中，在通信需求為對特定的從設備進行單個喚醒時，所述特定的多項式系數為所述特定的從設備的二進制ID號的至少一部分或者所述特定的從設備的二進制ID號的至少一部分與預設的第二固定序列的組合，且所述特定的從設備中包含與所述編碼器所對應的譯碼器。在本發明所述的無線通訊方法中，在通信需求為向特定的從設備發送控制指令時，所述特定的多項式系數為所述特定的從設備的二進制ID號的至少一部分與所述控制指令所對應的二進制序列的組合，且所述特定的從設備中包含與所述編碼器所對應的譯碼
ο在本發明所述的無線通訊方法中，在通信需求為向特定的從設備發送開或關閥指令時，所述特定的多項式系數為所述特定的從設備的二進制ID號的至少一部分與預設的開或關閥指令所對應的二進制序列的組合，且開閥指令與關閥指令分別所對應的二進制序列不同，同時所述特定的從設備中包含與所述編碼器所對應的譯碼器。在本發明所述的無線通訊方法中，當特定的從設備在使用由特定的反饋移位寄存器構成的譯碼器對該段序列碼進行譯碼后，從所接收的序列碼中取出與階數相同數量的碼元，并使用與主設備的特定的反饋移位寄存器相同的初始值來初始化所述特定的從設備的特定的反饋移位寄存器，再根據當前通信的波特率計算出主設備開始發射所述序列碼的時間，并根據所計算的時間與主設備在時間上同步和/或再計算出主設備在預設時間內結束發送序列碼的時間，且特定的從設備在所計算的結束發送序列碼的時間之前進行休眠。在本發明所述的無線通訊方法中，在所述特定的從設備包含至少兩個譯碼器時， 所述特定的從設備在接收到所述序列碼后，采用試探的方法依次使用所述至少兩個譯碼器對所述序列碼進行譯碼，并根據譯碼結果進行相應的操作。在本發明所述的無線通訊方法中，在所述步驟Sl中，在產生序列碼后，對序列碼中的邏輯0或1，進行曼切斯特編碼、不歸零編碼或歸零編碼，然后在預設時間內向每個從設備連續發送進行曼切斯特編碼、不歸零編碼或歸零編碼后的序列碼。
在本發明所述的無線通訊方法中，所述步驟S2中的特定從設備根據譯碼結果進行相應操作的步驟包括對譯碼后連續輸出0的個數進行計數；在判斷連續輸出0的個數是否超過預設的限值時，則根據所使用的譯碼器的多項式的階數和系數進行相應需求的操作；或者在主設備產生所述序列碼后對所述序列碼取反時，則所述步驟S2中的特定從設備根據譯碼結果進行相應操作的步驟包括對譯碼后連續輸出1的個數進行計數；在判斷連續輸出1的個數是否超過預設的限值時，則根據所使用的譯碼器的多項式的階數和系數進行相應需求的操作。在本發明所述的無線通訊方法中，在主設備產生所述序列碼后對所述序列碼進行加擾或合并時，則所述步驟S2中的特定從設備先去擾或去合并，再進行譯碼并根據譯碼結果進行相應的操作。本發明還構造一種無線通訊系統，包括主設備和至少一個從設備，且主設備在有通信需求時向特定從設備發送信息，所述主設備包括編碼單元，用于根據特定的編碼器生成序列碼，其中，所述特定的編碼器為由特定的多項式構建的反饋移位寄存器，且所述特定的多項式的系數和階數與通信需求相關，多項式的系數及初始值均不全為0 ；發送單元，用于在預設時間內向每個從設備連續發送所述序列碼，且所述預設時間大于或等于所述從設備的休眠期和探測期之和，所述休眠期和探測期之和構成一個休眠喚醒周期；所述特定從設備包括接收單元，用于在探測期接收所述序列碼；譯碼單元，用于使用與所述編碼器對應的譯碼器對所述序列碼進行譯碼；控制單元，用于根據譯碼結果進行相應的操作。實施本發明的技術方案，具有以下有益效果參與通信的無線通信設備間無需在時間上同步；抗干擾能力強，解決了身份識別和誤喚醒的問題，提高了可靠性和保密性；可縮短從設備的探測期，減少從設備接收窗口時間，從而降低了通信系統的功耗。


下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明，附圖中圖1是本發明無線通訊方法實施例一的流程圖；圖2是本發明主設備中反饋移位寄存器實施例一的結構圖；圖3是本發明特定從設備中反饋移位寄存器實施例一的結構圖；圖4是本發明無線通訊方法實施例一的工作時序圖；圖5是本發明無線通訊系統實施例一的邏輯結構圖。
具體實施方式
如圖1所示的本發明無線通訊方法實施例一的流程圖中，該無線通訊方法用于在主設備有通信需求時向特定從設備發送信息，其具體包括Si.主設備根據通信需求，由特定的編碼器生成序列碼，并在預設時間內向每個從設備連續發送所述序列碼，其中，所述特定的編碼器為由特定的多項式構建的反饋移位寄存器，且所述特定的多項式的系數和階數與通信需求相關，多項式的系數及初始值均不全為0，所述預設時間大于或等于所述從設備的休眠期和探測期之和，所述休眠期和探測期之和構成一個休眠喚醒周期；S2.特定從設備在探測期接收所述序列碼中連續的一段，并使用與所述編碼器對應的譯碼器對該段序列碼進行譯碼，并根據譯碼結果進行相應的操作。下面以線性反饋移位寄存器作為編碼器和譯碼器為例，具體說明該無線通訊方法的工作原理，需要申明的是，使用非線性反饋移位寄存器作為編碼器和譯碼器，也屬于本發明的范圍之內。通常，一個階數為η的多項式表示如下f (x) = Co+Cix+C^2+. . . +cnxn(1)式中Xi僅指明其系數(1或0)代表Ci的值，χ本身并無實際意義，也不需要計算。 而其系數和階數則非常重要，是完成本發明的重要參數。主設備通過選用不同系數或階數的多項式構成的編碼器，生成的序列碼，發送到從設備，其代表不同含義。從設備在探測期接收所述序列碼中連續的一段，并使用一個或多個有關的譯碼器對所述序列碼進行一次或多次譯碼，如果使用某個譯碼器后判定相關，則從設備被喚醒，并根據該譯碼器的系數和階數，進行相應的操作。即主設備生成的序列碼， 在喚醒從設備的同時，也攜帶有信息。根據這些信息，從設備可以完成相應的操作。這樣， 不但降低了功耗，且提高了通信效率。首先，在主設備中，主設備根據通信需求，由特定的編碼器生成序列碼，該特定的編碼器為由特定的多項式構建的反饋移位寄存器，且所述特定的多項式的系數和階數與通信需求相關，多項式的系數不全為0且初始值也不全為0。式(1)結合圖2所示的主設備中反饋移位寄存器結構，可表征為an = Cia11.! @ c2an.2 ... Cwa1 @ cna0(2)式中@表示模2加或異或，η為反饋移位寄存器的階，且該多項式的系數Ctl = 1， C1, C2, ...cn不能全部為0，及徹，ai;的初始值不能全部為0，該多項式的系數C1, C2,... Cn和階數η與通信需求相關，也即，不同的通信需求所使用的反饋移位寄存器(編碼器)的系數或階數不相同。另外，將式( 等號的右邊部分全部移到左邊，變形可得an @ Cia11.! @ c2an.2 ... cviai cna0 = 0( 3 )根據式C3)可得到一個新的帶輸入的反饋移位寄存器，如圖3所示，若該反饋移位寄存器與圖2所示的反饋移位寄存器的特征多項式的系數Ctl，Cl，c2，. . . cn相同，階數η也相同，則當該反饋移位寄存器輸入％時，不管其初始值為任何值，當移位η次，使該反饋移位寄存器中的所有無關的初始值移除以后(也可使用接收到的前η個正確碼元，直接初始化移位寄存器)，則以后的移位，其輸出恒為O。這樣，從設備將接收的一段足夠長的序列碼， 輸入到譯碼器后，當輸出足夠多的連續0值以后，可判定接收的碼元具有相關性，是主設備發射的，這個過程叫判定相關性。因此，從式O)中可以看出，對于階數為η的反饋移位寄存器，其系數有2η_1種取法。當η值足夠大時，其系數的取法則足夠多，這樣，就為低功耗無線通信系統的主設備提供更多的可選多項式和編碼器。主設備在發起通信前，根據通信需要，選擇特定多項式，當然，該多項式的系數和階數與從設備已經有預先的約定。對于從設備中采用式(3)的譯碼器，其系數和階數只要和主設備使用的一樣，就可以判斷出接收的一段信息的相關性。但是，如果主設備只采用一種多項式，則從設備可以使用對應的一種譯碼器譯碼即可。如果主設備采用多個多項式，則從設備因為開始譯碼前， 并不能確切知道本次截取的一段序列碼，主設備是用哪個多項式產生的，則需要采用試探法確定，具體步驟如下主設備針對某個特定從設備，可能采用M種多項式。從設備在進行譯碼時，則需要進行M次試探。其從第1種多項式開始，一直試探譯碼到第M個多項式，期間，如果第 N(1 ^ N^M)次試探解碼，判定了相關性，則認為找到了與主設備本次發射的多項式匹配的第N個多項式，則從設備被喚醒并根據第N個多項式代表的意義，完成相應的操作。優選地，如果該操作是不可被誤操作的指令(比如關閉閥門)，從設備可以繼續再接收更多的連續碼元，再采用第N個多項式所對應的譯碼器，多次解碼判定其相關性，并根據成功判定相關性的次數和解碼總次數，決定是否執行該操作。如果M次試探都沒有判定相關性，則說明本次接收的數據是噪聲或通信發生了誤碼，不做任何操作，從設備從探測器進入休眠期，直到下一個探測期的到來。當然，如果從設備中采用高速的處理器來完成譯碼工作，也可進行 M個譯碼并行譯碼，根據譯碼結果，判斷是否收到主設備發來的信息，并且是由那個譯碼器完成的。基于本發明的無線通信系統中，由于主設備可能針對多個從設備，并完成不同的通信需求，則主設備采用的多項式數目可能遠遠大于M個。其中，有些多項式是針對所有從設備的，比如廣播喚醒或廣播命令；有些，只針對一部分從設備，比如組喚醒或組命令；有些只針對某個特定的從設備，比如單個從設備喚醒或者命令，或者針對某一個從設備的開/ 關閥門命令。實際應用中，不同類型的通信需求，可以選用系數或階數不同的多項式。對于廣播喚醒或命令，由于需要的多項式比較少，可以選用m序列，以得到最佳的偽隨機序列。對于組喚醒或者組命令，可以將非零的二進制組號直接作為多項式；或者組號與多項式一一對應地關聯；或者將二進制組號中或前或后插入一些固定的0或1，增大其階數值。但得到的多項式的系數不能全為0。對于單個從設備喚醒，可以將非零的二進制從設備的身份識別號(ID)或者ID的一部分(以下統稱ID)，直接作為多項式；或者將ID與多項式一一對應的關聯；或者在ID 的中間或前或后面插入一個或多個固定的0或1，作為多項式，但其系數不能全部為0。對于單個從設備的控制指令，可以采用ID加一個固定的預設二進制非零序列的方式，得到多項式，該預設的二進制非零序列與該控制指令相對應；當然，這個序列也可以插入在ID中間，也可分散插入ID號的中間或前或后。從設備利用這個多項式譯碼，判定相關性后，則可以執行這個命令，比如開閥或關閥。當然，在另一個實施例中，若主設備產生所述序列碼后對所述序列碼取反，則上述實施例步驟S2中的特定從設備根據譯碼結果進行相應操作的步驟包括對譯碼后連續輸出1的個數進行計數；在判斷連續輸出1的個數是否超過預設的限值時，判定相關性，然后根據所使用的譯碼器的多項式的階數和系數進行相應需求的操作。關于上述實施例中的根據譯碼結果進行相應的操作的步驟，還應當說明的是，由于主設備在有某個通信需求時，其所使用的反饋移位寄存器的階數、特定多項式與特定從設備中的反饋移位寄存器的階數、特定多項式相同，以保證主設備與特定從設備的反饋移位寄存器的編/解碼多項式匹配，才能輸出連續的0，從而被從設備的接收機所識別，進行相應的操作，解決了身份識別問題。對于因噪聲產生的隨機碼，代入式(3)后，其輸出的不全為0，而且，連續輸出0的概率隨輸入次數的增加而成級數下降。當反饋移位寄存器的階數適當，又要求連續輸出0的個數足夠多時，因為噪聲而讓譯碼器連續輸出多個0的概率趨近于0，這樣就解決了噪聲干擾(誤喚醒)的問題。在一個具體實施例中，若通信需求為對所有從設備進行廣播喚醒，則主設備中的編碼器所產生的序列碼可為m序列，該m序列可選20階，即η = 20，且每個從設備均包含與所述編碼器所對應的譯碼器。當然，主設備中的編碼器也可為其它序列，只要保證所有從設備中均包含有與主設備的編碼器相匹配的譯碼器即可。在另一個具體實施例中，若通信需求為對特定組的從設備進行組喚醒，則特定的多項式系數為該特定組的從設備的二進制組號與預設的第一固定序列的組合，組合后的二進制長度為19，即階數為19。且該特定組的從設備中均包含與所述編碼器所對應的譯碼器。應當說明的是，之所以在組號后面加一固定序列，是因為考慮到組號一般較短，添加一固定序列后可減少誤喚醒的幾率。在另一個具體實施例中，若通信需求為對特定的從設備進行單個喚醒，則特定的多項式系數為所述特定的從設備的二進制ID號的至少一部分或者所述特定的從設備的二進制ID號的至少一部分與預設的第二固定序列的組合，且所述特定的從設備中包含與所述編碼器所對應的譯碼器。在一個具體實施例中，比如，取ID號中的16位并在其某位后插入一個1，變換為階數為17的一個多項式。在另一個具體實施例中，若通信需求為向特定的從設備發送控制指令，則主設備的編碼器的該特定的多項式系數為該特定的從設備的二進制ID號的至少一部分與所述控制指令所對應的二進制序列的組合，且所述特定的從設備中包含與所述編碼器所對應的譯碼器，若特定從設備的ID號的至少一部分為16位，則開閥指令可設置5位，總共21位。在另一個具體實施例中，若通信需求為向特定的從設備發送開或關閥指令，則主設備的編碼器的特定的多項式系數為所述特定的從設備的二進制ID號的至少一部分與預設的開或關閥指令所對應的二進制序列的組合，且開閥指令與關閥指令分別所對應的二進制序列不同，差異越大越好。且所述特定的從設備中包含與所述編碼器所對應的譯碼器。若特定從設備的ID號的至少一部分為16位，則關閥指令可設置5位，總共21位。以上使用組號或ID號的至少一部分與一個特定二進制序列進行組合形成喚醒或控制多項式時，優選那些組合后產生的序列碼周期長的序列碼。在另一個具體實施例中，當主設備在不同的時刻有不同的通信需求時，例如某個時間點需要向某個特定的從設備進行單個喚醒，另一個時間點又需要向該特定的從設備發送關閥指令，則該特定的從設備中必然會包含兩個譯碼器，且這兩個譯碼器分別與主設備中因兩個不同的通信需求而分別產生序列碼的兩個編碼器相對應。當某個時刻接收到主設備所發送的序列碼后，采用試探的方法依次使用這兩個譯碼器對所接收的序列碼進行譯碼，在譯碼匹配(即連續輸出預設個數的0或1)時，根據所使用的譯碼器即可判斷出主設備的通信需求，進而進行相應的操作。當然，本發明的從設備中的譯碼器的數量并不限定兩個，隨著通信需求的增多，從設備中的譯碼器的數量可為任意數量。但數量越多，計算量就越大。另外，還應當說明的是，如果特定的從設備中包含至少兩個譯碼器時，可通過設置該從設備中每個譯碼器所對應的多項式的階數不相同來提高譯碼的準確性，相應地，主設備所使用的相應的編碼器的多項式階數也不相同，例如，主設備在對所有從設備進行廣播喚醒時，所使用的編碼器的多項式的階數為20 ；主設備在對某一組從設備進行組喚醒時，所使用的編碼器的多項式的階數為19 ；主設備在對某一個從設備進行單個喚醒時，所使用的編碼器的多項式的階數為17 ；主設備在向某一個從設備發送開閥或關閥指令時，所使用的編碼器的多項式的階數為21。另外，為了提高從設備開閥或關閥的準確率，以關閥為例，當從設備接收到一組序列碼后，且使用其中的某個譯碼器解碼后輸出多個0時，且該譯碼器的多項式系數為該特定從設備的ID號的至少一部分與關閥指令的組合，則說明該序列碼所代表的通信需求為主設備向該特定從設備發送關閥指令，為避免誤操作，可讓接收機再接收更多的連續碼元， 使用該譯碼器多次對新接收的序列碼進行譯碼，若在這多次(例如5次)譯碼中，其中有大半(例如3次)是正確的，則再根據該關閥指令進行關閥操作。同樣地，開閥也一樣。在另一個優選實施例中，主設備在產生序列碼后，對序列碼中的邏輯0或1，進行曼切斯特編碼，不歸零編碼或歸零編碼。采用曼徹斯特編碼，從設備的接收機，容易快速分離出位同步信號，從而可以縮短探測期。需要強調的是，其它任何的形式的無線通信編碼方式，比如多進制調制，不同調制方式，都屬于本發明的范圍之內。在另一個優選實施例中，在主設備產生序列碼后還可對所述序列碼進行加擾或合并，相應地，特定從設備在接收到所述序列碼后，先對該序列碼進行去擾或去合并，再進行譯碼并根據譯碼結果進行相應的操作。在一個例子中，加擾為將所產生的序列碼與一偽隨機序列碼進行異或運算，合并為將所產生的序列碼與一固定序列碼進行異或運算。應理解， 去擾與去合并也是同樣的運算。下面結合圖4分別說明主設備和從設備的工作流程首先說明主設備的工作流程主設備在有通信需求時，由特定的編碼器生成序列碼，并在預設時間Ts內向每個從設備連續發送該序列碼，該特定的編碼器為由特定的多項式構建的反饋移位寄存器，反饋移位寄存器在啟動前需要初始化，但不能全為0，該特定的多項式的系數和階數與通信需求相關，且不全為0。預設時間Ts ^ T+t，其中T為從設備的休眠期，t為探測期，休眠期和探測期之和構成一個休眠喚醒周期。主設備發送完序列碼后，即可與特定的從設備進入正常通信，持續時間為T。。數據交換完畢，特定從設備進入休眠。如果主設備發送的完序列碼后，不需要繼續與從設備進行通信，則從設備完成相應的操作后進入休眠期，不再與主設備繼續通信。比如從設備得到關閥命令，自動執行關閥操作， 操作完畢進入休眠期，此時Tw和T。都為0。對于通信失敗的從設備，如從設備3，主設備需要啟動差錯處理機制進行處理。下面說明每個從設備的工作流程從設備按照固定的周期T+t交替工作于休眠-接收一休眠-接收的狀態。在時間T內，從設備是休眠的，不接收任何數據，休眠電流極低，達到數微安以下。在時間t內，從設備處于探測接收狀態。此時，分兩種情況進行處理，如果處理器處理速度足夠高，則可并行處理，即一邊接收一邊進行一個或多個譯碼器的譯碼工作。否則，可將接收的多個連續碼元先存儲下來，接收完畢后再進行一次或多次譯碼運算。如果所有的譯碼結果都沒有判定相關性，則說明收到的序列是噪聲或者發生錯誤，該從設備對所接收到的信號不做任何響應并進入休眠期。如果某個譯碼器判定相關性，則表示主設備所發送的序列碼所代表的通信需求是指向該從設備的這個譯碼器的，且根據當前所使用的譯碼器的特征多項式的系數判斷具體是什么通信需求，接著，從設備進入等待有效通信狀態，等待時間為Tw。在Tw期間，從設備仍處于接收狀態，但不能正常通信。在主設備發送喚醒信號Ts結束時，主從設備即可進行預定的正常通信，直到通信結束。如果發生通信出錯的等問題，則進入錯誤處理流程。需要特別說明是，從設備在接收喚醒比特流時，一般要求主設備首先發送一串位同步碼(又稱訓練碼)，從設備根據位同步碼進行同步時鐘的分離。由于本發明中， 主設備發送的偽隨機序列，在一段碼長內，0的個數和1的個數基本相等，而且不會出現較長的連續0或連續1的情況，其可以作為位同步使用，只是效果稍差于發送有規律的 01010101010. . . 0101碼。如果從設備的接收電路中，位同步分離電路要求發送較高質量的位同步訓練碼，則可采用曼切斯特編碼解決這個問題，使接收機能分離出較高質量的位同步。這樣，主設備所發送的序列碼，具備位同步，喚醒和攜帶信息的多重功能。另外，主設備所發送的序列碼中，還攜帶有一個重要的時間基準信息，從設備計算出這個時間基準信息后，可以與主設備完成時間上的同步。尤其是在主設備發送的是廣播喚醒或者組喚醒的序列時的情況下，則可以使主設備覆蓋范圍內的所有從設備，或者一組從設備，在時間上與主設備同步，從而使多個從設備之間在時間上也完成同步，為喚醒后的基于時間的通信準備時間基準。計算出這個時間后，就能計算出喚醒后等待通信的時間Tw， 如圖4所示，那么在Tw等待的時間里，從設備也可以進入休眠，這樣能進一步降低功耗。計算時間基準的具體實現方法如下當從設備的某個譯碼器，判定相關性后，則確定了該譯碼器的階數η和系數，并得到了大于等于η個接收到的正確碼元，從中取出η個正確碼元，這里命名為序列L，L的長度為η。從設備使用這些系數，產生一個與主設備相同的編碼器，并使用與主設備的反饋移位寄存器相同的初始化值來初始化從設備中的反饋移位寄存器，并設變量k = 0。然后進行與主設備相同的編碼運算，移位寄存器每移動一位，k加1，同時寄存器內的值會發生變化， 將寄存器內的值與L比較，不等，則繼續移位并k加1，直到寄存器內的值與L相等為止，這時，得到非零值k，如果波特率為b，則從設備的窗口期與主設備開始發送喚醒信號的時刻之間的時間差值為k/b。如果處理器運算和處理的時間比較長，因時間基準精度的要求不能忽略，則需要對計算時間進行補償(處理器的計算時間可以使用處理器中的定時器或其它方法得到)。那么在不考慮計算時間補償的情況下，主機開始發送喚醒信號的時刻位于接收到序列L的時刻之前k/b。而Tw = Ts-k/b。需要說明的是，反饋移位寄存器產生的序列，都是有一定周期的。線性反饋移位寄存器產生的序列，最長周期為2n-l，比如m序列，非線性反饋移位寄存器的周期會更長。實際運用中，如果系統需要計算Tw或設備需要時間同步，則主設備中反饋移位寄存器產生的序列碼，以一定的波特率傳送，在序列碼一個周期內發送的時間應該> Ts，即在Ts的發送時間內，最多只能發送一個周期內的序列碼，否則，計算時間基準時，可能會出錯。那么，如果采用線性反饋移位寄存器，則m序列是最好的選擇； 如果采用非線性反饋移位寄存器，則可選用m序列。下面舉例說明該無線通訊方法，這里以波特率19200bps為例，計算采用本發明的系統中，窗口(探測期)t的取值。假設采用階η = 20的反饋移位寄存器，其多項式最好選用本原多項式。則主設備在有通信需求時，首先初始化每個寄存器的值(不能全部為0)，然后根據19200bps的同步時鐘，將反饋移位寄存器產生的序列碼，經過基帶編碼和調制以后依次發射，持續時間為Ts。Ts的取值根據對功耗的要求和其它要求綜合確定。從設備從休眠到接收狀態，目前的技術條件下，一般要等待3個字節的時間，接收機的同步分離機制， 才能分離出穩定的位同步。同時，開始向譯碼器輸入接收到的正確碼元，當移位輸入η個比特后(此處η = 20)，譯碼器的每一位寄存器都被接收到的正確數據刷新，舊的不正確的數據被移出。這時，反饋移位寄存器開始輸出0，當連續輸出K個0后(K可以等于η，也可以稍大于，或稍小于η，不同應用中決定，此處采用K = η)，就找到了與通信需求相關的信號。 則在探測器t找到喚醒信號花費的時間為t = (3*8+n+K)/19200 = (3*8+20+20)/19200 ^ 0. 00333s = 3. 33ms這個時間，就是本發明的窗口時間t，不需要加倍，為了更加可靠，取值稍長一點也可以，比如3. 5ms或4ms。圖5示出了本發明無線通訊系統實施例一的邏輯結構圖，該無線通訊系統包括主設備100和至少一個從設備(圖中僅示出了特定從設備200)，且主設備100在有通信需求時向特定從設備200發送信息。主設備100包括依次連接的編碼單元110和發送單元120， 特定從設備200包括依次連接的接收單元210、譯碼單元220和控制單元230。在該實施例中，編碼單元110用于根據特定的編碼器生成序列碼，其中，所述特定的編碼器為由特定的多項式構建的反饋移位寄存器，且所述特定的多項式的系數和階數與通信需求相關，多項式的系數及初始值均不全為0 ；發送單元120用于在預設時間內向每個從設備連續發送所述序列碼，且所述預設時間大于或等于所述從設備的休眠期和探測期之和，所述休眠期和探測期之和構成一個休眠喚醒周期；接收單元210用于在探測期接收所述序列碼；譯碼單元220用于使用與所述編碼器對應的譯碼器對所述序列碼進行譯碼；控制單元230用于根據譯碼結果進行相應的操作。應當理解，其它從設備的邏輯結構與該特定從設備200的邏輯結構相似，所不同的僅是某個或某些譯碼單元所使用的多項式的系數不同。當然，多個從設備也有可能使用相同的譯碼器。從而可以使主設備根據不同的通信需求使用不同的編碼器產生不同的序列碼，只有特定從設備的特定譯碼器才能對該序列碼進行正確的解碼，因此，特定從設備可根據所使用的特定譯碼器判斷出主設備的通信需求，從而進行相應的操作。需要特別說明的是，本文中的主設備和從設備概念，只是相對的定義。系統中的任何設備，需要主動發起通信時，其都可以按照本文中的主設備的步驟，去喚醒和控制其它設備。 即主從設備的角色可靈活互換。應當說明的是，本發明所提及的編碼器和譯碼器可由硬件來實現也可由軟件來實現。優先采用軟件實現，以降低成本并得到更好的靈活性。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修
12改、等同替換、改進等，均應包含在本發 明的權利要求范圍之內。
權利要求
1.一種無線通訊方法，用于在主設備有通信需求時向特定從設備發送信息，其特征在于，該無線通訊方法包括51.主設備根據通信需求，由特定的編碼器生成序列碼，并在預設時間內向每個從設備連續發送所述序列碼，其中，所述特定的編碼器為由特定的多項式構建的反饋移位寄存器， 且所述特定的多項式的系數和階數與通信需求相關，多項式的系數及初始值均不全為0，所述預設時間大于或等于所述從設備的休眠期和探測期之和，所述休眠期和探測期之和構成一個休眠喚醒周期；52.特定從設備在探測期接收所述序列碼中連續的一段，并使用與所述編碼器對應的譯碼器對該段序列碼進行譯碼，并根據譯碼結果進行相應的操作。
2.根據權利要求1所述的無線通訊方法，其特征在于，在通信需求為對所有從設備進行廣播喚醒時，所述編碼器所產生的序列碼為m序列，且每個從設備均包含與所述編碼器所對應的譯碼器。
3.根據權利要求1所述的無線通訊方法，其特征在于，在通信需求為對特定組的從設備進行組喚醒時，所述特定的多項式系數為所述特定組的從設備的二進制組號與預設的第一固定序列的組合，且所述特定組的從設備中均包含與所述編碼器所對應的譯碼器。
4.根據權利要求1所述的無線通訊方法，其特征在于，在通信需求為對特定的從設備進行單個喚醒時，所述特定的多項式系數為所述特定的從設備的二進制ID號的至少一部分或者所述特定的從設備的二進制ID號的至少一部分與預設的第二固定序列的組合，且所述特定的從設備中包含與所述編碼器所對應的譯碼器。
5.根據權利要求1所述的無線通訊方法，其特征在于，在通信需求為向特定的從設備發送控制指令時，所述特定的多項式系數為所述特定的從設備的二進制ID號的至少一部分與所述控制指令所對應的二進制序列的組合，且所述特定的從設備中包含與所述編碼器所對應的譯碼器。
6.根據權利要求5所述的無線通訊方法，其特征在于，在通信需求為向特定的從設備發送開或關閥指令時，所述特定的多項式系數為所述特定的從設備的二進制ID號的至少一部分與預設的開或關閥指令所對應的二進制序列的組合，且開閥指令與關閥指令分別所對應的二進制序列不同，同時所述特定的從設備中包含與所述編碼器所對應的譯碼器。
7.根據權利要求2-6任一項所述的無線通訊方法，其特征在于，當特定的從設備在使用由特定的反饋移位寄存器構成的譯碼器對該段序列碼進行譯碼后，從所接收的序列碼中取出與階數相同數量的碼元，并使用與主設備的特定的反饋移位寄存器相同的初始值來初始化所述特定的從設備的特定的反饋移位寄存器，再根據當前通信的波特率計算出主設備開始發射所述序列碼的時間，并根據所計算的時間與主設備在時間上同步和/或再計算出主設備在預設時間內結束發送序列碼的時間，且特定的從設備在所計算的結束發送序列碼的時間之前進行休眠。
8.根據權利要求2-6任一項所述的無線通訊方法，其特征在于，在所述特定的從設備包含至少兩個譯碼器時，所述特定的從設備在接收到所述序列碼后，采用試探的方法依次使用所述至少兩個譯碼器對所述序列碼進行譯碼，并根據譯碼結果進行相應的操作。
9.根據權利要求1所述的無線通訊方法，其特征在于，在所述步驟Sl中，在產生序列碼后，對序列碼中的邏輯0或1，進行曼切斯特編碼、不歸零編碼或歸零編碼，然后在預設時間內向每個從設備連續發送進行曼切斯特編碼、不歸零編碼或歸零編碼后的序列碼。
10.根據權利要求1所述的無線通訊方法，其特征在于，所述步驟S2中的特定從設備根據譯碼結果進行相應操作的步驟包括 對譯碼后連續輸出0的個數進行計數；在判斷連續輸出0的個數是否超過預設的限值時，則根據所使用的譯碼器的多項式的階數和系數進行相應需求的操作； 或者在主設備產生所述序列碼后對所述序列碼取反時，則所述步驟S2中的特定從設備根據譯碼結果進行相應操作的步驟包括 對譯碼后連續輸出1的個數進行計數；在判斷連續輸出1的個數是否超過預設的限值時，則根據所使用的譯碼器的多項式的階數和系數進行相應需求的操作。
11.根據權利要求1所述的無線通訊方法，其特征在于，在主設備產生所述序列碼后對所述序列碼進行加擾或合并時，則所述步驟S2中的特定從設備先去擾或去合并，再進行譯碼并根據譯碼結果進行相應的操作。
12.一種無線通訊系統，包括主設備和至少一個從設備，且主設備在有通信需求時向特定從設備發送信息，其特征在于，所述主設備包括編碼單元，用于根據特定的編碼器生成序列碼，其中，所述特定的編碼器為由特定的多項式構建的反饋移位寄存器，且所述特定的多項式的系數和階數與通信需求相關，多項式的系數及初始值均不全為0 ；發送單元，用于在預設時間內向每個從設備連續發送所述序列碼，且所述預設時間大于或等于所述從設備的休眠期和探測期之和，所述休眠期和探測期之和構成一個休眠喚醒周期；所述特定從設備包括接收單元，用于在探測期接收所述序列碼；譯碼單元，用于使用與所述編碼器對應的譯碼器對所述序列碼進行譯碼； 控制單元，用于根據譯碼結果進行相應的操作。
全文摘要
本發明公開了一種無線通訊方法和系統，該無線通訊方法包括S1.主設備根據通信需求，由特定的編碼器生成序列碼，并在預設時間內向每個從設備連續發送所述序列碼，其中，所述特定的編碼器為由特定的多項式構建的反饋移位寄存器，且所述特定的多項式的系數和階數與通信需求相關，多項式的系數及初始值均不全為0，所述預設時間大于或等于所述從設備的休眠期和探測期之和，所述休眠期和探測期之和構成一個休眠喚醒周期；S2.特定從設備在探測期接收所述序列碼中連續的一段，并使用與所述編碼器對應的譯碼器對所述序列碼進行譯碼，并根據譯碼結果進行相應的操作。實施本發明的技術方案，抗干擾能力強，提高了可靠性和通信效率，且降低了通信系統的功耗。
文檔編號H04W52/04GK102438301SQ20121000701
公開日2012年5月2日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者雷兆軍 申請人:深圳市華奧通通信技術有限公司