CN105848186A - 一种无线网络节点射频频率偏差在线自适应修正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无线网络节点射频频率偏差在线自适应修正方法，包括：选定一个无线网络节点作为参考节点，调整待修正无线网络节点的工作信道与参考节点为同一信道，使得二者之间能够进行基本通讯；固定参考节点的射频频率，再自动微调待修正无线网络节点的射频频率，测试二者之间的通讯信号强度值；当测得通讯信号强度值达到最大时，固定并记录此时待修正无线网络节点的射频频率值，作为修正后的射频频率值。本发明在现场应用环境下对无线网络节点的射频频率偏差进行动态调整，提高了无线网络节点的通讯适应性，同时也降低了无线收发设备对元器件的精度要求，减少了无线收发设备的生产成本。

Description

一种无线网络节点射频频率偏差在线自适应修正方法

技术领域

本发明涉及无线通讯组网技术领域，具体是一种无线网络节点射频频率偏差在线自适应修正方法。

背景技术

目前，在生产无线发射、接收设备时，所用元器件的绝对精度通常不足以满足设备频率等参数的性能目标，使得通讯频率与期望频率有一定的误差。常用的解决办法就是使用更加昂贵的、精度更高的、一致性更好的元器件。但是，在现实情况下，每个无线设备生产厂商都希望给用户提供价廉物美的产品，因此在成本的压力下，通常不会选用昂贵的、精度更高的、一致性更好的元器件作设计，而是走到了相反的方向，这样射频频率的校准或修正就成为生产或使用过程中不可或缺的一环。但是由于各生产厂家校准的工作水平可能不一致，或受到现场工作环境影响时，实际工作时多个无线网络节点的射频频率往往存在偏差，所以在现场进行射频频率的修正是保证通讯效果的非常有效的一关。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无线网络节点射频频率偏差在线自适应修正方法，可以在网络施工或投用过程中对无线网络节点的频率偏差进行快速修正，提高网络通讯质量。

本发明的技术方案为：

一种无线网络节点射频频率偏差在线自适应修正方法，该方法包括以下顺序的步骤：

（1）当无线网络节点开机时，通过读取存储器中的相关记录，判断射频频率是否已经修正，若是，则将工作模式设置为正常工作模式，并将射频频率值设置为所记录的修正值，若否，则执行步骤（2）；

（2）将工作模式设置为修正工作模式，并将射频频率值设置为缺省工作频率值；

（3）发送广播修正请求数据包；

（4）延时t1，判断是否接收到应答数据包，若是，则执行步骤（5），若否，则再延时t2，返回步骤（3）；

（5）对接收应答数据包时记录下来的RSSI值进行比较，将最大的RSSI值对应的无线网络节点作为参考节点；

（6）将射频频率值设置为缺省工作频率值减去k*step，其中，k表示大于0的整数，step表示步进频率值；

（7）向参考节点发送后续修正请求数据包，并等待接收参考节点发送的应答数据包；

（8）若接收到参考节点发送的应答数据包，则记录该应答数据包对应的RSSI值，执行步骤（9）；若在t3时间内未接收到参考节点发送的应答数据包，也执行步骤（9）；

（9）将射频频率值加上step，使射频频率值进行步进增大，并返回步骤（7），直到射频频率值等于缺省工作频率值加上k*step为止，执行步骤（10）；

（10）判断是否接收到参考节点发送的应答数据包，若是，则选择最大的RSSI值对应的射频频率值作为修正后的射频频率值，并记录到存储器，之后将工作模式切换到正常工作模式，修正工作完成，若否，则延时t4，返回步骤（3）。

所述的无线网络节点射频频率偏差在线自适应修正方法，该方法还包括：当无线网络节点处于正常工作模式时，若其在业务通讯过程中记录的业务通讯数据的丢包率超过一定阈值，则自动将工作模式修改为修正工作模式进行再次修正。

所述的无线网络节点射频频率偏差在线自适应修正方法， t1=t3=100ms，t2=t4=500ms。

所述的无线网络节点射频频率偏差在线自适应修正方法，k=5, step=5000Hz。

本发明的有益效果为：

由上述技术方案可知，本发明在现场应用环境下对无线网络节点的射频频率偏差进行动态调整，提高了无线网络节点的通讯适应性，同时也降低了无线收发设备对元器件的精度要求，减少了无线收发设备的生产成本。

附图说明

图1是本发明中无线网络节点的结构示意图；

图2是本发明的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明本发明。

如图1所示，无线网络节点主要由CPU模块1、射频收发模块2、存储器3、记录清除按钮4、工作模式切换按钮5、工作模式显示指示灯6和电池7组成。CPU模块1采用STM32单片机，射频收发模块2采用CC2500单片机，二者之间通过SPI总线连接。

CPU模块1可以对射频收发模块2的工作频率进行设置，射频收发模块2用于发送及接收无线数据。存储器3用于记录工作参数。记录清除按钮4用于清除存储器3内部的记录值。工作模式切换按钮5用于对无线网络节点的工作模式进行手动切换。工作模式显示指示灯6用于显示当前工作模式。电池7用于对无线网络节点进行供电。

每个无线网络节点具有一个唯一的地址，无线网络节点只处理广播数据包中的地址与自身对应的数据包，对于其它地址的数据包直接丢弃不处理。

射频收发模块2的工作频段为2400～2483.5MHz，最多可以分为若干个工作信道同时工作，为了降低同频干扰，信道间隔频率要求在1MHz以上。

无线网络节点的工作模式分为三种：正常工作模式、参考工作模式和修正工作模式，工作模式可以由CPU模块1的内部程序动态修改。

存储器3中记录有射频频率是否已经修正的状态值、修正后的射频频率值。在无线网络节点开机时，CPU模块1先读取存储器3中的相关记录值，判断射频频率是否已经修正，如果已经修正，则将工作模式设置为正常工作模式，并将射频频率设置为所记录的修正值，如果没有修正或者存储器3中记录为清空状态时，则将工作模式设置为修正工作模式。在需要时，存储器3中的记录值可以由记录清除按钮4进行手动清除，成为清空状态。

当无线网络节点的工作模式为正常工作模式和修正工作模式时，通过工作模式切换按钮5可以切换到参考工作模式。当切换到参考工作模式后，该无线网络节点将射频频率设置为缺省工作频率，并修改内部的修正状态为已修正，将缺省工作频率作为修正后的频率记录到存储器3中，之后该无线网络节点将作为其它无线网络节点的参考节点。所有无线网络节点的缺省工作频率值相同。

将无线网络节点在通讯过程中的数据帧分为业务数据帧和修正数据帧。当无线网络节点处于参考工作模式或正常工作模式时，当其接收到修正数据帧时，对修正数据帧内容不加修改进行原样应答回传，提供修正回传服务。当无线网络节点处于修正工作模式时，当其接收到修正数据帧时，将修正数据帧丢弃不处理。当处于三种工作模式的无线网络节点接收到业务数据帧时，都根据业务处理需要进行正常的响应处理。

一种无线网络节点射频频率偏差在线自适应修正方法，包括以下步骤：

S1、选择一个无线网络节点通过工作模式切换按钮使其工作在参考工作模式，并将该无线网络节点放置于其它需要修正射频频率的无线网络节点附近。因为该无线网络节点处于参考工作模式，其对于接收到的修正数据帧会进行应答，提供修正回传服务，以作为标准射频频率参考节点。

S2、其它无线网络节点在开机后，当检测到射频频率未修正时，自动切换到修正工作模式（下称修正节点），尝试与其周边提供修正回传服务的无线网络节点通讯，以对自身的射频频率进行修正。

如图2所示，具体包括以下步骤：

S21、修正节点将其初始射频频率设置为缺省工作频率。

S22、修正节点向周边无线网络节点发送广播修正请求数据包。

S23、当附近处于参考工作模式或正常工作模式的无线网络节点接收到修正节点发过来的广播修正请求数据包时，随机退避延时不大于100ms的时间，防止多个无线网络节点同时应答而造成冲突，然后则向修正节点发送应答数据包。

S24、在随后的时间里，修正节点接收其它无线网络节点发来的应答数据包，并同时记录每个应答数据包对应的RSSI值。经过100ms后，此时修正节点可能接收到多个无线网络节点发来的应答数据包，也有可能没有接收到任何应答数据包。当接收到一个及以上应答数据包后，选择其中RSSI值最大的无线网络节点作为其参考节点，并转到步骤S25进行后续修正工作；当没有接收到应答数据包时，延时500ms，转到步骤S22重复进行广播修正请求。

S25、修正节点将其射频频率修改为Value（Value=缺省工作频率-5*step），其中step的值一般为5000Hz。

S26、修正节点向参考节点发送后续修正请求数据包（不是广播修正请求数据包），并等待接收应答数据包。

S27、当接收到参考节点发送的应答数据包后，记录该应答数据包对应的RSSI值，直接转到下步工作；当在100ms内未接收到参考节点发送的应答数据包时，也转到下步工作。

S28、修正节点将其射频频率设置为当前射频频率值+step（即Value=当前射频频率值+step），进行步进增大，并转到步骤S26，直到射频频率值=缺省工作频率+5*step值为止，然后进行后续步骤S29处理。

S29、当修正节点接收到参考节点发送的应答数据包的次数大于等于1时，将参考节点发送的各个应答数据包对应的RSSI值进行比较，选择最大RSSI值所对应的射频频率值作为修正后的射频频率值，并记录到存储器，之后切换到正常工作模式，修正工作完成，以后该无线网络节点将自动提供修正回传服务，为其它未修正完成的无线网络节点提供标准射频频率参考。当没有接收到参考节点发送的任何应答数据包时，延时500ms，转到步骤S22继续进行修正。

S3、当网络中只要有一个无线网络节点修正完成后，将可以对其它无线网络节点提供修正回传服务，使得整个网络中的无线网络节点进行自动修正。对于位置固定的无线网络节点，可以在其附近放置已修正的无线网络节点进行辅助修正。处于正常工作模式的无线网络节点，在业务数据的通讯过程中，记录业务数据的丢包率，当丢包率超过一定的阈值时，自动将工作模式修改为修正工作模式进行再次修正。

由上述可知，本发明在多个无线网络节点的在线通讯过程中，先选定一个无线网络节点作为参考节点，调整修正节点的工作信道与参考节点为同一信道，使得二者之间能够进行基本通讯，然后固定参考节点的射频频率，再自动微调修正节点的射频频率，即使其射频频率增大或减小，然后测试二者之间的通讯信号强度值，当测得通讯信号强度值达到最大时，固定并记录此时修正节点的射频频率值，作为修正后的射频频率值，此时二者之间的通讯效果最佳。在实际应用的多节点单层次或多层次网络中，采用上述方法自动分层逐级修正，可使得整个网络中的所有节点的射频频率在无需额外仪表的参与下快速进行自适应修正。

当无线网络节点只允许进行分层通讯时，即每一层次的无线网络节点只可以与相邻的其上级无线网络节点或相邻的下级无线网络节点通讯时，一般先对最顶层的无线网络节点进行手动修正，而后其它层级的无线网络节点可以自动修正。当无线网络节点的射频频率未修正时，不影响其正常业务通讯工作。为了掌握无线网络节点的总体射频频率修正情况，在业务数据帧中可以对无线网络节点的修正状况进行查询操作，用于统计产品质量的一致性状况。

以上所述实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (4)

1.一种无线网络节点射频频率偏差在线自适应修正方法，其特征在于，该方法包括以下顺序的步骤：

（1）当无线网络节点开机时，通过读取存储器中的相关记录，判断射频频率是否已经修正，若是，则将工作模式设置为正常工作模式，并将射频频率值设置为所记录的修正值，若否，则执行步骤（2）；

（2）将工作模式设置为修正工作模式，并将射频频率值设置为缺省工作频率值；

（3）发送广播修正请求数据包；

（4）延时t1，判断是否接收到应答数据包，若是，则执行步骤（5），若否，则再延时t2，返回步骤（3）；

（5）对接收应答数据包时记录下来的RSSI值进行比较，将最大的RSSI值对应的无线网络节点作为参考节点；

（6）将射频频率值设置为缺省工作频率值减去k*step，其中，k表示大于0的整数，step表示步进频率值；

（7）向参考节点发送后续修正请求数据包，并等待接收参考节点发送的应答数据包；

（8）若接收到参考节点发送的应答数据包，则记录该应答数据包对应的RSSI值，执行步骤（9）；若在t3时间内未接收到参考节点发送的应答数据包，也执行步骤（9）；

（9）将射频频率值加上step，使射频频率值进行步进增大，并返回步骤（7），直到射频频率值等于缺省工作频率值加上k*step为止，执行步骤（10）；

（10）判断是否接收到参考节点发送的应答数据包，若是，则选择最大的RSSI值对应的射频频率值作为修正后的射频频率值，并记录到存储器，之后将工作模式切换到正常工作模式，修正工作完成，若否，则延时t4，返回步骤（3）。

2.根据权利要求1所述的无线网络节点射频频率偏差在线自适应修正方法，其特征在于，该方法还包括：当无线网络节点处于正常工作模式时，若其在业务通讯过程中记录的业务通讯数据的丢包率超过一定阈值，则自动将工作模式修改为修正工作模式进行再次修正。

3.根据权利要求1所述的无线网络节点射频频率偏差在线自适应修正方法，其特征在于：t1=t3=100ms，t2=t4=500ms。

4.根据权利要求1所述的无线网络节点射频频率偏差在线自适应修正方法，其特征在于：k=5, step=5000Hz。