一種提高ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種提高ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的方法，包括發(fā)送端的處理方法和接收端的處理方法。所述發(fā)送端的處理方法包括：將傳感數(shù)據(jù)通過R?S編碼器編碼后，進行串/并轉(zhuǎn)換S/P，即將頻域中的一個寬帶信道劃分成若干個重疊的子信道，再經(jīng)160AM調(diào)制器進行AM調(diào)制后，再借助于逆快速付里葉變換IFFT處理器，把信號調(diào)制到多個并行頻率信道上，然后雙邊帶調(diào)制到載波后再通過發(fā)射機發(fā)射出去。所述接收端的處理方法包括：當接收機收到信號后，通過快速付里葉變換FFT來選用所述若干個子信道的信號；經(jīng)處理后的信號，再經(jīng)160AM解調(diào)，經(jīng)并/串轉(zhuǎn)換P/S后即進行R?S解碼，即可還原成傳感數(shù)據(jù)輸出。本發(fā)明不改變ZigBee工作方式、不需要額外增加成本，能提高6～8倍的數(shù)據(jù)傳輸速率。
【專利說明】
-種提高Z i gBee無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及無線通信技術(shù)、Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，尤其設(shè)及一種提高 Zi濁ee無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的進步，越來越多的設(shè)備、傳感器連入網(wǎng)絡(luò)。隨著傳感器技術(shù)的發(fā) 展，越來越多類型的傳感器被使用，得到的數(shù)據(jù)量也越來越大，對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸速率的要 求也越來越高。本發(fā)明方法針對無線傳感網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)Zigbee技術(shù)，提高Zigbee無線傳 感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率W適應不同的傳感器速率要求，豐富Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)可接入傳感 器類型，從而擴大Zigbee技術(shù)使用場景，在環(huán)境監(jiān)測、家庭智能監(jiān)控和其他商業(yè)領(lǐng)域特別是 醫(yī)療健康監(jiān)測行業(yè)有著很好的前景。
[0003] Zigbee技術(shù)的成熟成功的填補了市場上無線通訊領(lǐng)域低功耗、低速率、低成本部 分的空缺。Zigbee是IE邸802.15.4協(xié)議基礎(chǔ)上的衍生。該技術(shù)是一種短距離、低功耗的無線 通信技術(shù)，其特點是自組織、低功耗、低成本。主要適用于自動控制和遠程監(jiān)測領(lǐng)域，可W嵌 入各種設(shè)備組成自己想要的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)。Zigbee技術(shù)的關(guān)鍵點在于構(gòu)建出一個易于布建、低 成本、低功耗的無線網(wǎng)絡(luò)，其低耗電性可W支持設(shè)備的電池維持6個月甚至數(shù)年的供電時 間。運使得Zigbee網(wǎng)絡(luò)的使用前景非?？捎^。
[0004] 本發(fā)明的方法在保持Zigbee技術(shù)低功耗、低成本特性同時，通過信道復用技術(shù)，在 數(shù)據(jù)多發(fā)時，將串行數(shù)據(jù)變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)發(fā)送，提高Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：如何高效、低成本地提高Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù) 傳輸速率。
[0006] 本發(fā)明的目的是提出了一種提高ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的方法，訂制 制造商專用協(xié)議規(guī)范通過信道復用技術(shù)，將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿袛?shù)據(jù)發(fā)送，在低成本、低功 耗的情況下，豐富Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)可接入傳感器類型，擴大Zigbee無線傳感網(wǎng)絡(luò)的使 用場景。
[0007] 本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[000引一種提高ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的方法，包括發(fā)送端的處理方法和接收端 的處理方法。
[0009] 所述發(fā)送端的處理方法包括：
[0010] 將傳感數(shù)據(jù)通過R-S編碼器編碼后，進行串/并轉(zhuǎn)換S/P，即將頻域中的一個寬帶信 道劃分成若干個重疊的子信道，再經(jīng)160AM調(diào)制器進行AM調(diào)制后，再借助于逆快速付里葉變 換IFFT處理器，把信號調(diào)制到多個并行頻率信道上，然后雙邊帶調(diào)制到載波后再通過發(fā)射 機發(fā)射出去。
[0011] 所述接收端的處理方法包括：
[0012] 當接收機收到信號后，通過快速付里葉變換FFT來選用所述若干個子信道的信號； 經(jīng)處理后的信號，再經(jīng)160AM解調(diào)，經(jīng)并/串轉(zhuǎn)換P/S后即進行R-S解碼，即可還原成傳感數(shù)據(jù) 輸出。
[0013] 進一步方案，所述若干個子信道的個數(shù)為8個。
[0014] 進一步方案，所述若干個重疊的子信道的信號之間彼此正交。
[0015] 進一步方案，所述接收端的處理方法還包括:各并行子信道每隔若干個波形間隔 分別傳送基準信號，接收端根據(jù)基準信號，在FFT處理器處理之前先算出頻響特性均衡數(shù) 據(jù)。
[0016] 進一步方案，所述若干個波形間隔具體范圍是1-8個波形。
[0017] 進一步方案，實現(xiàn)所述方法的開發(fā)環(huán)境為IAR Embedded Workbench for 8051。
[0018] 進一步方案，信道選擇的實現(xiàn)方法為:在Tools/巧wConfig.cfg文件內(nèi)將信道19- 26運8個信道打開。
[0019] 進一步方案，所述串/并轉(zhuǎn)換是在AF_DataRequest()函數(shù)里添加串/并轉(zhuǎn)換的代碼 實現(xiàn);數(shù)據(jù)發(fā)送是在void SampleApp_SendPe;riodicMessage0函數(shù)里添加數(shù)據(jù)發(fā)送的代碼 實現(xiàn);數(shù)據(jù)接收是在void SampleApp_MessageMSGCB()函數(shù)里添加數(shù)據(jù)接收的代碼實現(xiàn)； 并/串轉(zhuǎn)換是在serial_pal_4〇函數(shù)里添加并/串轉(zhuǎn)換的代碼實現(xiàn)。
[0020] 本發(fā)明的有益效果為：
[0021] Zigbee技術(shù)廣泛使用于環(huán)境監(jiān)測、家庭智能監(jiān)控和其他商業(yè)領(lǐng)域，通過提高 ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率，能豐富ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)可接入傳感器類型，擴大 Zi濁ee無線傳感網(wǎng)絡(luò)使用場景，本發(fā)明創(chuàng)新有W下特點：
[0022] (1)低功耗:采用休眠模式，沿用ZigBee原有工作方式，只是在突發(fā)數(shù)據(jù)情況下采 用并行發(fā)送方式，因此保持了原Zi濁ee的極低功耗。
[0023] (2)低成本:沿用原Zi濁ee模塊，不需要另外增加硬件成本。
[0024] (3)安全:不改變原Zi濁ee網(wǎng)絡(luò)=級安全模式，確保傳輸信息的安全。
[0025] (4)方便高效:通過在Zigbee網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議找中修改部分代碼就可W很方便地提高 傳輸速率。
[0026] (5)傳輸速率高:通過MCU內(nèi)部的串/并轉(zhuǎn)換W及信道選擇等處理過程，用MCU的速 率換取通信速率，能實現(xiàn)突發(fā)數(shù)據(jù)時6~8倍的高速率數(shù)據(jù)傳輸。
【附圖說明】
[0027] 圖1是本發(fā)明的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0029] 如圖1所示，一種提高ZigBee無線傳感網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的方法，包括發(fā)送端、接 收端，發(fā)送端將數(shù)據(jù)串/并轉(zhuǎn)換，經(jīng)過調(diào)制后通過多信道并行發(fā)出，在接收端將所接收到的 數(shù)據(jù)解調(diào)后經(jīng)過并/串轉(zhuǎn)換就為所發(fā)需要的數(shù)據(jù)，從而提高數(shù)據(jù)傳輸速率。
[0030] 基本原理就是將高速數(shù)據(jù)流通過串并轉(zhuǎn)換，分配到傳輸速率較低的若干子信道中 進行傳輸，即將頻域中的一個寬帶信道劃分成多個重疊的子信道進行窄帶傳輸。在接收端， 雖然頻譜相互重疊，但是只要保證各子信道上信號的正交性，就可W將各信道上的信號正 確分離。
[0031 ] 本發(fā)明實施例的開發(fā)環(huán)境為IAR血bedded Wor化ench for 8051，本發(fā)明的具體 實現(xiàn)流程包括：
[0032] (1)發(fā)送端處理過程
[0033] 將傳感數(shù)據(jù)通過R-S編碼器編碼后，數(shù)據(jù)率上升，即進行串/并轉(zhuǎn)換（S/P)，即將頻 域中的一個寬帶信道劃分成多個重疊的子信道，本發(fā)明實施例的子信道個數(shù)為8個，再經(jīng) 160AM調(diào)制器進行AM調(diào)制后，藉助于逆快速付里葉變換IFFT處理器，把信號調(diào)制到多個并行 頻率信道上，然后雙邊帶調(diào)制到載波后再通過發(fā)射機發(fā)射出去。
[0034] (2)接收端處理
[0035] 當接收機收到信號后，它不用帶通濾波器來分隔子載波，而是通過快速付里葉變 換(FFT)來選用那些即便混疊也能夠保持正交的波形。此外，各并行信道每隔一定波形間隔 (波形間隔為1-8個波形之間）分別傳送基準信號，接收端根據(jù)基準信號，在FFT處理器處理 之前先算出頻響特性均衡數(shù)據(jù)，采用W上二項措施可大大降低多徑干擾帶來的影響。經(jīng)處 理后的信號，再將160AM解調(diào)，經(jīng)并/串轉(zhuǎn)換(P/S)后即進行R-S解碼，就可還原成傳感數(shù)據(jù)輸 出。
[0036] 進一步地，所述發(fā)送端包括信道選擇，串/并轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)發(fā)送。
[0037] 進一步地，所述接收端包括數(shù)據(jù)接收，并/串轉(zhuǎn)換。
[0038] 進一步地，所述信道選擇在叮〇〇1 S^SwConf ig. Cf g"文件內(nèi)將信道19-26運8個信 道打開-孤 EFAULT_CHANLIST = 0x04000000//26-0xlA 使用第 26 個信道
[0039] -DDEFAULT_CHANLIST = 0x02000000//25-0xl9
[0040] -DDEFAULT_CHANLIST = OxO1000000//24-0x18 [0041 ] -DDEFAULT_CHANLIST = 0x00800000//23-0xl7
[0042] -DDEFAULT_CHANLIST = 0x00400000//22-0xl6
[0043] -DDEFAULT_CHANLIST = 0x00200000//21-0xl5
[0044] -DDEFAULT_CHANLIST = 0x00100000//20-0xl4
[0045] -DDEFAULT_CHANLIST = 0x00080000//!9-0x13
[0046] 進一步地，所述串/并轉(zhuǎn)換在AF_DataRequest〇函數(shù)下添加函數(shù) pal_scrial_8( din ){"八位并串轉(zhuǎn)換程序 inp叫7:0]; rcg[7:0]; whilc(!din)|
[0047] i r(! rsl) daUibuir<=7'b0; else H(Ioad) <MabuiT<=din二 else da化burr<=daiabu化<1; //將寄存器內(nèi)的值左移，依次讀出 } doul=dWabiii'T[化[
[0048] 進一步地，所述數(shù)據(jù)發(fā)送加入如下代碼：
[0049] void SamplcApp ScndPcriodicMcssagc( void ){ ir( AF_DaU.t民c'qucsU 叛San_^L\App_PcTiodk:_DslAddr, &SampkApp_cpDcsc， SAM 門一 EAPP-PE 民 lODlC-CLUSTE 民 ID」，(uiru8*)&Sa …pkAppPcnudic'Ctmril 化(&S 山 np] cApp_Trans!D、AF_DISCV_ROUTE，AF-DEFAULT_RADIUS ) ―― a亂aUis_SUCCESS ) C } else.! ^ Error occuiTCC! in request 10 send. } I
[0050] 進一步地，所述數(shù)據(jù)接收加入如下代碼： void SampleApp_Me.ssagcMSGCB( aflncoi姐 HgMSG 化濁功_.t *pkt)f uirUl6 fh-ishTimc;
[0化1 ] switch ( pkl->clus化rl'd )' { ease SAMPLEAPP PERIODIC CLUSTE民ID: break;
[0化2] ease S八MPLE八PP FL八SH-CLUSTERID; Il[礎(chǔ)Time - BLILD_UINT]()(pkl->cmd.DaUi[ U，pkt->cmd.Datap] ); Ha!LcdBlin!<( HAL_LHD_4, 4, 50, (Hash l ime / 4)); break: }]
[0053] 進一步地，所述并/串轉(zhuǎn)換加入如下代碼： scrial_pal_4f clk,cn,rsUcin,cout )! 八八化化川'【車'巧友fiUi': inpui cin,clk,en,rst: oulpul[8]; rcg[8]; whilcO
[0054] ! ir(!ns〇coiU<:=4iW); else if(cn) couK 二{c〇LU[2:0]，cin else 00山<二03111：； }}
[0055] 上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說 明，它們并非用W限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式 或變更均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種提高ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的方法，其特征在于，包括發(fā)送端的處理方 法和接收端的處理方法； 所述發(fā)送端的處理方法包括： 將傳感數(shù)據(jù)通過R-S編碼器編碼后，進行串/并轉(zhuǎn)換S/P，即將頻域中的一個寬帶信道劃 分成若干個重疊的子信道，再經(jīng)160AM調(diào)制器進行AM調(diào)制后，再借助于逆快速付里葉變換 IFFT處理器，把信號調(diào)制到多個并行頻率信道上，然后雙邊帶調(diào)制到載波后再通過發(fā)射機 發(fā)射出去。 所述接收端的處理方法包括： 當接收機收到信號后，通過快速付里葉變換FFT來選用所述若干個子信道的信號;經(jīng)處 理后的信號，再經(jīng)160AM解調(diào)，經(jīng)并/串轉(zhuǎn)換P/S后即進行R-S解碼，即可還原成傳感數(shù)據(jù)輸 出。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的方法，其特征在于， 所述若干個重疊的子信道的信號之間彼此正交。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的方法，其特征在于， 所述若干個子信道的個數(shù)為8個。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的方法，其特征在于， 所述接收端的處理方法還包括:各并行子信道每隔若干個波形間隔分別傳送基準信號，接 收端根據(jù)基準信號，在FFT處理器處理之前先算出頻響特性均衡數(shù)據(jù)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種提高ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的方法，其特征在于， 所述若干個波形間隔具體范圍是1-8個波形。6. 根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項所述的一種提高ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的方法， 其特征在于，實現(xiàn)所述方法的開發(fā)環(huán)境為IAR Embedded Workbench for 8051。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種提高ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的方法，其特征在于， 所述信道選擇的實現(xiàn)方法為:在Tools/f8wConfig.cfg文件內(nèi)將信道19-26這8個信道打開。8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種提高ZigBee無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率的方法，其特征在于， 所述串/并轉(zhuǎn)換是在AF_DataReq UeSt()函數(shù)里添加串/并轉(zhuǎn)換的代碼實現(xiàn);數(shù)據(jù)發(fā)送是在 void SampleApp_SendPeriodicMessage〇函數(shù)里添加數(shù)據(jù)發(fā)送的代碼實現(xiàn);數(shù)據(jù)接收是在 void SampleApp_MessageMSGCB()函數(shù)里添加數(shù)據(jù)接收的代碼實現(xiàn)；并/串轉(zhuǎn)換是在 Serial_pal_4〇函數(shù)里添加并/串轉(zhuǎn)換的代碼實現(xiàn)。
【文檔編號】H04L27/26GK105978839SQ201610272790
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】郭坤祺, 徐東進, 趙曉群
【申請人】江蘇大學