CN103684697B - 基于前导码的控制信令传输方法 - Google Patents

基于前导码的控制信令传输方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于前导码的控制信令传输方法，属于无线网络与传感器网络领域。该方法通过将控制信令搭载于数据信号的前导码部分，实现控制信号与数据信号同时传输和多路控制信号的同时传输。该方法改变了传统方法将控制信令搭载于数据域的做法，充分地利用了前导码的冗余特性并将控制信令搭载于前导码，从而实现了控制信道和数据信道的去耦合。通过特殊设计控制信令，并且对发送端和接收端进行改进，该发明实现了高效的控制信道传输。

Description

基于前导码的控制信令传输方法
技术领域
本发明涉及一种基于前导码的控制信令传输方法，属于无线网路与传感器网络领域。
背景技术
在无线网络中，由于无线网络频谱的有限，通常控制信令是以数据的形态发送的。比如Zigbee和WiFi网络中，用于信道访问控制的RTS/CTS控制信息，严格意义上讲都是包含控制信息的数据包。虽然用专门的数据包传输控制信息是一种方便的途径，但由此带来的代价却是很高的。因为这些携带控制信息的数据包通常包含了大量的无用信息，控制信息只占整个数据包的小部分。
为了提高控制信息的传输效率，一种直接的方式便是将控制信息加载到数据包上传输。控制信息可以利用现有的数据包传输，因此省去了专用的控制包，从而提高传输效率。现有的很多共工作都是基于这个思路。其中两个典型的工作是将控制信息搭载到数据包的数据域上，通过故意干扰损坏其中的一些数据位，通过观察被损坏的数据位来得到传输的控制信息。这种数据和控制信息耦合在一起的方式可以在正常传输数据信息的同时，将控制信息传输出去，从而实现了数据信道和控制信道同时传输。但用数据信息传输控制信令的问题在于：(1)数据信息要有很高的信噪比，也就是说即使数据包中的部分位被损坏，但由于高信噪比整个数据包仍然可以被恢复；(2)当多个控制信息同时加载到一个数据包上的时候，接收者无法解析控制信息，因为控制信息的解析是通过被干扰的位的相对距离来解码的。
发明内容
本发明的目的是解决现有方法中存在的问题，提出一种新型的基于前导码的控制信令传输方法，该方法有效解决了无线网络控制信道对于数据信道干扰的问题，并且提升了无线信道的传输效率。
按照本发明提供的技术方案，所述的基于前导码的控制信令传输方法，包括以下步骤：
(1)协议运行的初始化：无线网络的每一个终端节点会运行协议的初始化，初始化过程中，信令的模式会生成；
(2)生成信令：每一个信令都有一个特征信号与之相对应，每一次在发送信令之前，发送节点会根据上层应用的需求生成一个特征信号，并且进行调制，准备发送；
(3)等待发送：发送信令的发送节点采用将信令搭载于正在传输的数据包的前导码部分，因此发送节点需要不断监听传输的数据包；当等到一个数据包正在传输前导码并且没有结束时，发送节点开始同时发送控制信令；
(3)发送控制信令：当成功检测到一个第三方传输的数据包之后，发送节点将已经经过调制的控制信令信号发送出去；由于发送的控制信令信号和数据包的前导码信号同时传输，接收节点会收到一个混合信号；
(4)信号解析：在接收节点收到所述混合信号之后，同时解析出混合信号中的数据信号和控制信令；具体过程为：首先，接收节点会保存由前导码和控制信令组成的混合信号；其次，由于前导码的构成是由周期性的信号构成，因此整个前导码能够根据部分信号进行恢复，接收节点用将收到的混合信号减去恢复得到的前导码信号，即得到发送节点发出的控制信令信号；最后，通过将控制信令和信令库中的信令进行相关性计算，找出和当前控制信令相关性最强的控制信令模式，即能得到当前控制信令的控制含义，控制信令被逐一解析并传送至应用层。
进一步的，本发明采用伪随机码来编码所述控制信令，保证控制信令彼此之间具有很低的互相关性同时自身具有很好的自相关特性。
进一步的，本发明采用64位(chips)的控制信令长度，该长度能够保证检测的精度和前导码功能的不被损害。
本发明的优点是：该方法将控制信令搭载到数据包的前导码部分，能够有效的解决现有方法中存在的问题。将控制信令搭载到前导码上，不仅可以有效的将控制信道和数据信道分开，实现控制和数据的去耦合，避免控制信息对于数据信息的干扰，同时能够支持多个控制信息同时搭载到一个数据包上。
附图说明
图1是本发明方法的发送端和接收端的模块图。
图2是本发明方法的软件流程图。
图3是本发明方法的总体示意图。
具体实施方式
本发明提出的基于前导码的控制信令传输方法，如图2所示，其流程包括以下步骤：
(1)协议运行的初始化。由于协议分布式运行在无线网络的每一个终端，因此每个终端节点会运行该初始化。初始化过程中，信令的模式会生成。
(2)生成信令。由于控制信令是搭载到数据包上同时传输，而且信令的检测通过相关完成，因此每一个信令都有一个特征信号与之相对应。每一次在发送信令之前，发送者会根据上层应用的需求生成一个特征信号，并且进行调制，准备发送。
(3)等待发送。由于发送信令的发送者采用将信令搭载于正在传输的数据包的前导码部分，因此发送节点需要不断监听传输的数据包。当等到一个数据包正在传输前导码并且没有结束时，发送节点开始同时发送控制信令。由于前导码是由一串有规律的数据位构成，因此发送节点能够很好的检测到正在传输的数据包。而且前导码通常位数较多，因此传输节点可以成功利用部分前导码作为载体，传输需要发送的控制信令。
(3)发送控制信令。当成功检测到一个第三方传输的数据包之后，发送者将已经经过调制的控制信令信号发送出去。由于发送的控制信令和数据包的前导码信号同时传输，接收者会收到一个混合信号。
(4)信号解析。在接收节点收到这个混合信号之后，需要同时解析出信号中的数据信号和控制信令。数据信号的解析和正常的解包流程相同，即通过前导码来判断是否有数据包并且估计信道参数，然后逐一解出后续的数据域部分。在接收者解析数据包的同时，控制信令也被解出。具体过程如下：首先，接收者会保存由前导码和控制信令组成的混合信号。由于该混合信号的前段没有受到控制信令的影响，因此是一段干净的信号。其次，由于前导码的构成是由周期性的信号构成，因此整个前导码可以根据部分信号进行恢复。接收者用将收到的混合信号减去恢复得到的前导码信号，即得到发送者发出的控制信令。最后，通过将控制信令和信令库中的信令进行相关性计算，找出和当前控制信令相关性最强的控制信令模式，即能得到当前控制信令的控制含义，控制信令被逐一解析并传送至应用层。整体的流程如图3所示。
本发明针对方法设计的需要，进行了控制信令设计，发送端的设计和接收端设计。
控制信令设计：为了达到控制信令和数据信号的去耦合，控制信令必须满足不对数据信号造成损坏，同时控制信令也要能被很好的识别。为了达到这个目的，控制信息的设计必须考虑模式和长度两个因素。
控制信令模式：在本发明中，控制信令是通过相关检测来识别的，因此要求控制信令彼此之间具有很低的互相关性同时自身具有很好的自相关特性。因此，本发明选择伪随机码来编码控制信令。
控制信令长度：由于控制信令搭载于数据包的前导码部分，从而对前导码的功能造成一定影响，因此控制信令的长度需要严格限制。但另一方面，相关检测的精确度是随着序列的长度增加而提高，因此信令的长度不能太短。所以，控制信令的长度是检测精度和前导码功能的一个折中。本发明中，经过理论计算和大量的实验验证，采用64位(chips)的信令长度，该长度能够保证检测的精度(互相关指数0.178，自相关指数<0.2)和前导码功能的不被损害。
发送端设计：和正常的发包机制不同，在本发明中，重新设计了发送器，如图1上半部分。除了正常的发包功能，发送端可以独立发送控制信令。控制信令发送模块主要包含两部分，映射器和生成器。当收到上层应用的调用时，映射器将需要发送的控制信令转换为待发送的信号模式，然后生成器生成此信号并调制，最后通过射频将此控制信令发送。
接收端设计：如图1下半部分所示，接收端的设计主要是加入了控制信令的解析模块。接收端接收数据包的模块和功能和正常的接收器相同。在收到数据(和控制)信号之后，接收器首先按照正常程序检测前导码，解析数据域并且将解析的数据传送至上层。本发明在解析数据的同时，引入了控制信令解析功能，主要通过两个模块实现，即信号相减器和相关器。信号相减器能够将控制信令从前导码和控制信令的混合信号中分离出来，而相关器则通过相关计算将控制信令识别出来。控制信令的相减-相关算法如下：
(1)假设接收端收到的混合信号为y，并且已知前导码的信号p，控制信令集合S和阈值Tp，Ti，本算法的任务是给出决策集合D，及当前信号y中包含的控制信令，
(2)首先根据相关函数C(p,y)计算p和y的相关系数。如果相关系数大于阈值Tp，则前导码被检测出来，当前信号为数据包信号；
(3)其次，根据检测出来的包含前导码信号的混合信号y，并且利用已知前导码信号的模型，将y中的前导码信号p’还原出来；并且将p’从y中减去，即可得到控制信令和噪声的混合信号y’＝y-p’；
(4)再次，对于所有控制信令集合S中的元素si(1≤i≤|S|)，分别进行相关检测运算，即计算C(si,y’)；如果运算结果大于阈值Ti，则此次混合信号包含第i个控制信令，否则不包括；
(5)返回集合D。
本发明将控制信令搭载于数据包的前导码进行传输，实现了控制信道和数据信道同时传输但又能去耦合的目标。其优点是：第一，通过将控制信令搭载于数据包传输，可以省去专门传输控制信息的时间，从而使得网络的效率提升。其次，将控制信令搭载于数据包的前导码部分，可以有效的避免控制信令对于数据信号的干扰，而且通过相关的方法又能很好的解析控制信令，因此是一种高度去耦合的方式。再次，本发明通过专门设计的控制信令、发送器和接收器，可以实现多路控制信令搭载于同一个数据包，因此可以大大提升控制信令的传输效率。
该方法改变了传统方法将控制信令搭载于数据域的做法，充分地利用了前导码的冗余特性并将控制信令搭载于前导码，从而实现了控制信道和数据信道的去耦合。通过特殊设计控制信令，并且对发送端和接收端进行改进，实现了高效的控制信道传输。

Claims (3)

1.基于前导码的控制信令传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）协议运行的初始化：无线网络的每一个终端节点会运行协议的初始化，初始化过程中，信令的模式会生成；
（2）生成信令：每一个信令都有一个特征信号与之相对应，每一次在发送信令之前，发送节点会根据上层应用的需求生成一个特征信号，并且进行调制，准备发送；
（3）等待发送：发送信令的发送节点采用将信令搭载于正在传输的数据包的前导码部分，因此发送节点需要不断监听传输的数据包；当等到一个数据包正在传输前导码并且没有结束时，发送节点开始同时发送控制信令；
（3）发送控制信令：当成功检测到一个第三方传输的数据包之后，发送节点将已经经过调制的控制信令信号发送出去；由于发送的控制信令信号和数据包的前导码信号同时传输，接收节点会收到一个混合信号；
（4）信号解析：在接收节点收到所述混合信号之后，同时解析出混合信号中的数据信号和控制信令；具体过程为：首先，接收节点会保存包括前导码和控制信令的混合信号；其次，由于前导码的构成是由周期性的信号构成，因此整个前导码能够根据部分信号进行恢复，接收节点用收到的混合信号减去通过恢复得到的前导码信号，即得到发送节点发出的控制信令信号；最后，通过将控制信令和信令库中的信令进行相关性计算，找出和当前控制信令相关性最强的控制信令模式，即能得到当前控制信令的控制含义，控制信令被逐一解析并传送至应用层。
2.如权利要求1所述基于前导码的控制信令传输方法，其特征在于，采用伪随机码来编码所述控制信令。
3.如权利要求1所述基于前导码的控制信令传输方法，其特征在于，所述控制信令长度为64 chips。
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CN115733915B (zh) * 2021-08-31 2024-06-18 浙江米檬家居科技有限公司 一种低成本蓝牙控制方法、系统、存储介质及智能家具

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101548464A (zh) * 2006-12-04 2009-09-30 高通股份有限公司 无线通信系统中用于捕获的系统和方法
CN101911535A (zh) * 2007-12-26 2010-12-08 Lg电子株式会社 使用多波段射频来发送和接收信号的方法
CN102187608A (zh) * 2008-10-20 2011-09-14 三星电子株式会社 用于正交频分多路复用系统的前导码发送和接收方法和装置
CN102422614A (zh) * 2009-03-12 2012-04-18 三星电子株式会社 通信系统中编码控制信息的方法以及发送和接收控制信息的方法和装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101548464A (zh) * 2006-12-04 2009-09-30 高通股份有限公司 无线通信系统中用于捕获的系统和方法
CN101911535A (zh) * 2007-12-26 2010-12-08 Lg电子株式会社 使用多波段射频来发送和接收信号的方法
CN102187608A (zh) * 2008-10-20 2011-09-14 三星电子株式会社 用于正交频分多路复用系统的前导码发送和接收方法和装置
CN102422614A (zh) * 2009-03-12 2012-04-18 三星电子株式会社 通信系统中编码控制信息的方法以及发送和接收控制信息的方法和装置

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