CN106416381B - 异步唤醒方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种异步唤醒方法和装置，属于通信技术领域。所述方法包括：第一节点在处于唤醒状态时，接收第二节点发送的信号；第一节点在接收信号的过程中，检测信号是否为唤醒前导块；当检测到信号为唤醒前导块时，根据唤醒前导块和第一节点自身的唤醒前导块进行相关性计算；根据相关性计算的结果，确定第一节点为第二节点的目标唤醒节点时，第一节点向第二节点发送第一节点自身的唤醒前导块，使得第二节点向第一节点发送数据信号；第一节点接收第二节点发送的数据信号。本发明提供了一种在异步唤醒过程中，只唤醒目标接收节点使其接收数据信号的方法和装置，有效降低了唤醒过程中无关节点的计算开销和能量开销。

Description

异步唤醒方法和装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种异步唤醒方法和装置。
背景技术
在由多个无线通信节点组成的短距无线网络中，无线收发机的待机功耗通常是收发节点最大的能耗浪费源之一，因此通过引入合适的休眠机制，允许节点在无需收发数据报文时让无线收发机进入休眠状态，可以有效降低节点能耗浪费。对于需要发送数据报文的节点，只需在发送数据报文前从休眠状态切换到发送状态即可进行发送；但对于需要接收数据报文的节点，需要通过唤醒机制事先获知发送节点要向自己发送数据报文的意图，以确保自己在数据报文发送开始时已经从休眠状态唤醒并做好接收准备。目前已知的基于异步唤醒技术如下所述：
网络中的所有节点自主休眠，并周期性醒来进行信道采样评估。发送节点发送数据报文前先发送一段较长的唤醒信号序列，其持续时间需大于网络中节点的休眠周期。这样就可以确保在唤醒信号序列持续期间，所有休眠的节点都能够从休眠状态至少醒来一次，进行信道采样并检测到唤醒信号序列，从而保证需接收数据报文的节点能够完成数据报文的接收。
然而，上述异步唤醒方案存在“过度唤醒(overhearing)”问题，即发送节点发送的唤醒信号序列不仅会将目标接收节点唤醒，还会唤醒其它所有检测到唤醒信号序列的节点，而这些被唤醒的节点通常只有在接收完数据报文并从中提取出目的地址信息后才会发现自己并非目标节点，继而丢弃数据报文。对于这些非目标节点而言，物理层接收及处理(符号同步、信道补偿、解调、解码、解封装等)数据报文导致了大量无谓的能量浪费。
为避免异步唤醒方案中的“过度唤醒”问题，目前主要有以下两种解决方案：
1)基于短唤醒报文的方法。发送节点会在发送数据报文之前先持续发送固定数量的MAC(Media Access Control，媒体介入控制层)层短唤醒报文，唤醒报文中携带的信息包括目标节点的地址及发送数据报文的时间间隔。接收到短唤醒报文的节点判断自己是否为目标节点，如果是，则等待接收数据报文；若确定自己不是目标节点，则立即休眠。待固定数量的短唤醒报文全部发送完毕后，发送节点即开始发送数据报文。
2)基于“短唤醒报文+反馈间隔”的方法。发送节点在发送数据报文之前，以预设时间为间隔发送MAC层短唤醒报文，每发送一个MAC层短唤醒报文会立即切换到信道监听模式，即进入反馈间隔，若在反馈间隔内没有收到来自任何节点的反馈，则继续发送下一个MAC层短唤醒报文。接收到短唤醒报文的节点若判断自己是目标节点，则立即在反馈间隔内向发送节点发回一个MAC层唤醒应答报文；若判断自己不是目标节点，则立即进入休眠。发送节点收到唤醒应答报文后即确认接收节点已经做好接收准备，开始发送数据报文。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
在第一种技术方案中，发送节点在发送数据报文之前，需要发送固定数量的短唤醒报文，即使目的节点已被某个短唤醒报文唤醒，发送节点还是要发完剩余的短唤醒报文才会发送数据报文，对于发送节点造成无谓的能量浪费，也浪费了信道带宽资源。另一个问题是在发送节点每发送一个MAC层短唤醒报文，其周边邻节点至少需要检测、接收、解调、解码、解封装出一个完整的MAC层短唤醒报文，提取出目的地址并判断自己不是目的节点后才能再次休眠。显然，无关邻节点在唤醒检测环节存在较大的计算开销和能量浪费。
在第二种技术方案中，虽然引入了反馈间隔的机制，允许目标节点及时中断短唤醒报文的发送，避免了不必要的带宽和能量浪费。但是无关邻节点在接收MAC层短唤醒报文仍至少需要检测、接收、解调、解码、解封装出一个完整的MAC层短唤醒报文，可见，无关邻节点在唤醒检测环节仍然存在能量开销浪费的问题。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种异步唤醒方法和装置。所述技术方案如下：
一方面，提供了一种异步唤醒方法，所述方法包括：
第一节点在处于唤醒状态时，接收第二节点发送的信号；所述第一节点在接收所述信号的过程中，检测所述信号是否为唤醒前导块；当检测到所述信号为唤醒前导块时，根据所述唤醒前导块和所述第一节点自身的唤醒前导块进行相关性计算；当所述第一节点根据相关性计算的结果，确定所述第一节点为所述第二节点的目标唤醒节点时，所述第一节点向所述第二节点发送所述第一节点自身的唤醒前导块，使得所述第二节点向所述第一节点发送数据信号；所述第一节点保持所述唤醒状态，接收所述第二节点发送的数据信号。
第二节点向第一节点发送唤醒前导块，使得第一节点在根据所述唤醒前导块和所述第一节点自身的唤醒前导块的相关性计算的结果，确定自身为目标唤醒节点时，向所述第二节点发送自身的唤醒前导块；当所述第二节点监听信道时，如果接收到第一节点的唤醒前导块，检测所述第一节点是否为目标唤醒节点；当确定所述第一节点为目标唤醒节点时，所述第二节点向所述第一节点发送数据信号。
另一方面，提供了一种异步唤醒装置，所述装置包括：
接收模块，用于在唤醒状态时，接收第二节点发送的信号；检测模块，用于在接收所述信号的过程中，检测所述信号是否为唤醒前导块；相关性计算模块，用于当检测到所述信号为唤醒前导块时，根据所述唤醒前导块和自身的唤醒前导块进行相关性计算；发送模块，用于根据相关性计算的结果，确定本端为所述第二节点的目标唤醒节点时，向所述第二节点发送自身的唤醒前导块，使得所述第二节点向本端发送数据信号；所述接收模块，用于在保持所述唤醒状态，接收所述第二节点发送的数据信号。
唤醒模块，用于向第一节点发送唤醒前导块，使得第一节点在根据所述唤醒前导块和所述第一节点自身的唤醒前导块的相关性计算的结果，确定自身为目标唤醒节点时，向本端发送自身的唤醒前导块；检测模块，用于当监听信道时，如果接收到第一节点的唤醒前导块，检测所述第一节点是否为目标唤醒节点；发送模块，当确定所述第一节点为目标唤醒节点时，向所述第一节点发送数据信号。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过利用OFDM子载波的正交特性设计唤醒前导块，实现对目标节点的异步唤醒。对于发送节点的各邻节点周期性唤醒时，只需对接收到的唤醒前导块和自身的唤醒前导块做简单的相关运算，即可判断自己是否是本次唤醒的目标节点，而无需进行完整的唤醒帧接收、解调、解码和MAC层解帧过程。相比已有的异步唤醒方法，本发明可有效降低唤醒过程中无关邻节点的计算开销和能量开销，避免了不必要的资源浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种异步唤醒方法流程图；
图2是本发明实施例提供的一种异步唤醒方法流程图；
图3是本发明实施例提供的一种异步唤醒方法流程图；
图4是本发明实施例提供的OFDM子载波示意图；
图5是本发明实施例提供的无线收发机逻辑处理流程示意图；
图6是本发明实施例提供的邻节点运行状态示意图；
图7是本发明实施例提供的滑动相关计算流程图；
图8是本发明实施例提供的无线收发机逻辑处理流程图；
图9是本发明实施例提供的系统时域处理流程图；
图10是本发明实施例提供的一种异步唤醒装置结构示意图；
图11是本发明实施例提供的一种异步唤醒装置结构示意图；
图12是本发明实施例提供的一种无线收发机装置结构示意图；
图13是本发明实施例提供的一种无线收发机装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
图1是本发明实施例提供的一种异步唤醒方法流程图。参见图1，方法流程包括：
101、第一节点在处于唤醒状态时，接收第二节点发送的信号。
102、该第一节点在接收该信号的过程中，检测该信号是否为唤醒前导块。
103、当检测到该信号为唤醒前导块时，根据该唤醒前导块和该第一节点自身的唤醒前导块进行相关性计算。
104、当该第一节点根据相关性计算的结果，确定该第一节点为该第二节点的目标唤醒节点时，该第一节点向该第二节点发送该第一节点自身的唤醒前导块，使得该第二节点向该第一节点发送数据信号。
105、该第一节点保持该唤醒状态，接收该第二节点发送的数据信号。
在本发明提供的另一实施例中，当检测到该信号为唤醒前导块时，根据该唤醒前导块和该第一节点自身的唤醒前导块进行相关性计算，包括：该第一节点可以获取自身的唤醒前导块和邻近节点的唤醒前导块；或，该第一节点可以获取自身对应的子载波子集和邻近节点的子载波子集，根据自身对应的子载波子集和邻近节点的子载波子集，生成自身的唤醒前导块和邻近节点的唤醒前导块。
在本发明提供的另一实施例中，该第一节点获取自身的唤醒前导块，包括：该第一节点根据系统内子载波集合中的任一个子载波子集，生成自身的唤醒前导块，该系统内子载波集合内的子载波由可用信道带宽根据系统内最大节点布设密度划分得到。
在本发明提供的另一实施例中，所述方法还包括：该第一节点和该邻近节点的子载波子集不存在交集。
在本发明提供的另一实施例中，所述方法还包括：该唤醒前导块至少由两个以上唤醒前导符号组成。
在本发明提供的另一实施例中，所述方法还包括：当该第一节点在处于唤醒状态时，对信道状态进行监听；如果信道空闲，则继续监听；如果信道忙，则开始接收信号，当接收到的复样点数量达到预设数量时，触发检测该信号是否为唤醒前导块的步骤。
在本发明提供的另一实施例中，所述方法还包括：如果在检测出唤醒前导块之前监听到该信道的状态切换为空闲，则丢弃已接收的复样点并继续监听。
在本发明提供的另一实施例中，当检测到该信号为唤醒前导块时，根据该唤醒前导块和该第一节点自身的唤醒前导块进行相关性计算，包括：以一相关长度为相关时间窗，将该唤醒前导块和该第一节点自身的唤醒前导块在该相关时间窗对齐，进行第一次相关性计算；每进行一次相关性计算，将该唤醒前导块在该相关时间窗中进行滑动，并基于该相关时间窗进行相关性计算；当每次相关性计算的结果的和值大于预设阈值时，确定该第一节点为目标唤醒节点。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。
图2是本发明实施例提供的一种异步唤醒方法流程图。参见图2，方法流程包括：
201、第二节点向第一节点发送唤醒前导块，使得第一节点在根据该唤醒前导块和该第一节点自身的唤醒前导块的相关性计算的结果，确定自身为目标唤醒节点时，向该第二节点发送自身的唤醒前导块。
202、当该第二节点监听信道时，如果接收到第一节点的唤醒前导块，检测该第一节点是否为目标唤醒节点。
203、当确定该第一节点为目标唤醒节点时，该第二节点向该第一节点发送数据信号。
在本发明提供的另一实施例中，所述方法还包括：该唤醒前导块至少由两个以上唤醒前导符号组成。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。
图3是本发明实施例提供的一种异步唤醒方法流程图。参见图3，方法流程包括：
301、第一节点发送目标唤醒节点的唤醒前导块，该唤醒前导块由至少两个以上唤醒前导符号组成。
在本发明实施例中，仅以第一节点为发送节点，第二节点为目标唤醒节点为例进行说明。该“第一”、“第二”不用于特指某一个设备。
具体地，本步骤中的唤醒前导符号是利用OFDM子载波的正交特性设计生成的。具体生成步骤有以下(1)-(3)的步骤：
(1)根据最大节点布设密度，将可用信道带宽分割为相应数量的OFDM子载波。
其中，最大节点布设密度是指发送节点周围邻节点的最大数量。
以该最大数量为基准，则相应的OFDM子载波总数应大于该最大数量且为偶数。将可用信道带宽分配给相应数量的OFDM子载波，为确保各子载波间相互正交，即使邻子载波中心频率间隔相等，从而确定每个子载波的中心频率。如图4所示，图中所示将可用带宽为BWtotal分为Nsc个子载波，第k个子载波的中心频率为fsc(k)，其中
Figure GPA0000216604470000101
子载波间的中心频率间隔为BWsc。应用以下公式(1)、(2)进行子载波中心频率计算及中心频率间隔的确定：
Figure GPA0000216604470000102
Figure GPA0000216604470000103
其中，公式(1)为子载波k的中心频率，BWsc为相邻子载波中心频率间隔，Nsc为OFDM子载波总数；公式(2)为中心频率间隔，BWtotal为无线收发节点可用基带总带宽；以下将中心频率为fsc(k)的子载波标识为SCk。
(2)建立各节点与子载波子集的对应关系。
具体地，任意节点i从OFDM子载波集合中任选一个子载波子集表示为SC_Set(i)，则对于不同的邻节点j，为其分配子载波时，需保证节点j的子载波子集与节点i的子载波子集不相交，即
Figure GPA0000216604470000104
从而保证节点i与节点j对应的子载波的正交性。
(3)由子载波子集调制生成各节点对应的唤醒前导符号；
具体地，对于任意节点i，其唤醒前导符号是由NSC个复样点构成，即表示为{WakeSymboli(0)，WakeSymboli(1)，...，WakeSymboli(Nsc-1)}，该复样点序列具体可由节点i对应的子载波经过离散傅里叶逆变换生成。对于不同的邻节点i和j，由于OFDM子载波间具有正交性，则其对应的唤醒前导符号具有正交性，应用以下公式(3)、(4)进行离散傅里叶逆变换及复样点序列正交运算：
Figure GPA0000216604470000105
Figure GPA0000216604470000106
其中，公式(3)为离散傅里叶逆变换，当且仅当SCk∈SC_Set(i)时，
Figure GPA0000216604470000111
公式(4)等号左边表示两个复样点序列的内积，WakeSymboli、WakeSymbolj分别为节点i和j的唤醒前导符号对应的复样点序列。
从上式可以看出，节点与唤醒前导符号间的一一对应关系是由节点与子载波子集间的一一对应关系确定的。由此，在唤醒过程中，第一节点可以接收邻节点的对应子载波子集再调制生成唤醒前导符号，也可以直接接收唤醒前导符号。
302、第一节点在发送唤醒前导块后，对信道进行监听。
具体地，第一节点在发送唤醒前导块后对上行信道进行监听，并在预设时间内保持唤醒应答检测状态以检测是否有唤醒前导块出现在信道上。若在预设时间内检测到唤醒前导块，说明目标节点已被唤醒，则在信道变闲后立即发送数据信号。若在预设间隔内未检测到唤醒前导块，则发送下一个唤醒前导块。
需要说明的是，为有效唤醒目标节点，第一节点发送唤醒前导块的数量应大于每个邻节点休眠周期内包含的传输唤醒前导块时间间隔的数量，以确保邻节点从休眠状态周期性唤醒后至少能接收到1个唤醒前导块，应用以下公式(5)进行发送唤醒前导块数量的计算：
Figure GPA0000216604470000112
其中，Nwake_blocks为发送节点需要发送唤醒前导块的个数，Twakeup为邻节点从休眠状态醒来进行信道检测的周期，Twake_block，为在信道上传输一个唤醒前导块的时间。
303、第二节点周期性从休眠状态唤醒，监听信道状态。
具体地，本步骤中的信道状态包括两种状态，即信道忙和信道空闲。
其中，第二节点监听信道状态的时长需超过节点发送的相邻唤醒前导块之间的最大信道空闲时间，以避免第二节点错过接收唤醒前导块，应用以下公式(6)进行最大信道空闲时间计算：
Tchan_est＝2Tswitch+Twake_block (6)
其中，Tchan_est为节点发送的相邻唤醒前导块之间的最大信道空闲时间，Tswitch为收发节点进行收发状态切换所需时间，Twake_block是唤醒前导块的信道占用时间。
第二节点监听信道状态的过程中，若监听信道空闲时间超过该最大信道空闲时间，则第二节点立即切换到休眠状态等待下一次唤醒；若在最大信道空闲时间内监听到信道变忙，则第二节点开始接收复样点。
304、第二节点监听到信道忙时，则开始接收复样点。
为了说明无线收发机的复样点发送原理，在此对其逻辑组成进行描述，如图5所示，该无线收发机可以由数字基带模块、数/模转换模块及模拟基带及射频模块组成。无线收发机在接收到MAC帧时，将MAC帧输入数字基带模块。通过数字基带处理，对MAC帧中携带的信息进行物理层成帧、信道编码以及数字域调制等操作过程，生成数字复样点序列。将该复样点序列传输给数/模转换模块，将该复样点序列转换为模拟基带信号，并输出到模拟基带及射频模块。在模拟基带及射频模块中，对模拟基带信号进行滤波、上变频及放大处理，最终输出射频信号并发送到信道。
305、当第二节点接收的复样点数量达到预设数量，开始检测接收到的信号是否为唤醒前导块。
具体地，第二节点在接收到预设数量的复样点时，则开始唤醒前导检测，此后第二节点边接收复样点边进行唤醒前导检测。若在检测出唤醒前导前信道变闲，则丢弃已接收复样点并监听信道状态；若检测出唤醒前导，则立即进行目标唤醒节点判决。
其中，唤醒前导检测算法可以采用现有的基于重复训练序列的帧检测算法，如延时和相关算法。通过唤醒前导检测算法判断是否有唤醒前导出现并在其出现时确定其起始位置。
对于发送节点的各邻节点，其运行状态流程如图6所示。该节点周期性从休眠状态唤醒，进行信道忙闲状态评估。当该节点判断信道空闲时，则进入信道空闲监听；当该节点判断信道忙时，则开始接收复样点。在信道空闲时，该节点进入信道空闲监听。当该节点监听到信道持续空闲时间超过预设时间，则节点进入休眠状态，该预设时间是指发送节点发送的相邻唤醒前导块间的最大信道空闲时间；当该节点在预设时间内监听到信道变忙，则开始接收复样点。在信道忙时，该节点接收复样点。当该节点接收复样点的数量达到预设数量时，则进行唤醒前导检测，此后节点边接收复样点边进行唤醒前导检测，该预设数量是指进行唤醒前导检测所需数量；当该节点在检测出唤醒前导前监听到信道空闲，则丢弃接收到的复样点并进入信道空闲监听。若该节点在接收复样点状态检测出唤醒前导块，则进入后续过程。即该节点根据检测出的唤醒前导块进行目标唤醒节点判决。当该节点判决自己是目标节点，则发送自身的唤醒前导块，并切换到接收数据信号状态，该节点接收数据信号完成后进入休眠状态；当该节点判决自己不是目标节点，则进入休眠状态。
306、当第二节点检测到唤醒前导块时，根据唤醒前导块和第二节点自身的唤醒前导块进行相关性计算。
需要说明的是，唤醒前导检测过程中采用的延时和相关等现有算法只能粗略确定唤醒前导的起始位置，假定最大定位偏差为errstartpos，则唤醒前导检测模块输出给目标唤醒节点判决模块的唤醒前导块存在以下三种情形：
(1)唤醒前导块起始位置零偏差，即接收的复样点序列RecvSeq＝{WakeSymbolj(0)，WakeSymboli(1)，...，WakeSymbolj(Nsc-1)，WakeSymbolj(0)，WakeSymbolj(1)，...}；
(2)唤醒前导块起始位置负向偏差，即接收的复样点序列中存在少量噪声复样点(对应信道空闲时的信道采样)，极端情况表示为
Figure GPA0000216604470000131
Figure GPA0000216604470000141
Figure GPA0000216604470000142
其中表示唤醒前导块前的噪声复样点；
(3)唤醒前导块起始位置正向偏差，即接收的复样点序列RecvSeq＝{WakeSymbolj(errstartpos)，WakeSymboli(errstartpos+1)，...，WakeSymbolj(Nsc-1)，WakeSymbolj(0)，WakeSymbolj(1)，...}。
具体地，第二节点根据三种唤醒前导块起始位置的情形采取两种相关算法进行目标唤醒节点判决，具体步骤如下所述：
针对唤醒前导块起始位置零偏差的情形，将接收到的唤醒前导块与自己的唤醒前导块，应用以下公式(7)进行相关性运算：
Figure GPA0000216604470000144
其中，Lcorr为相关长度(参与相关操作的复样点数量)，取值为唤醒前导符号的长度的整数倍，即Lcorr＝kNsc，k≥1。
由于邻节点之间的唤醒前导块彼此正交，则根据目标唤醒前导块与节点的唤醒前导块相关计算的结果即可判决节点是否为目标节点。如果相关运算结果R为正值，则该节点为目标唤醒节点；若相关计算结果R近似零值，则该节点为非目标唤醒节点。
针对唤醒前导块起始位置负向偏差和正向偏差两种情形，将接收唤醒前导块与自己的唤醒前导应用以下公式(8)和(9)进行相关求和运算：
Figure GPA0000216604470000145
Figure GPA0000216604470000146
其中，Rn为第n次相关运算时的结果，S为Lcorr+errstartpos次相关结果的求和值，Lcorr为相关长度。Lcorr取值为唤醒前导符号的长度的整数倍，即Lcorr＝kNsc，k≥1，对于k＞1的情况，只需将接收节点的唤醒前导符号重复k次，与等长的接收复样点序列做相关。
如图7所示，以一相关长度Lcorr＝Nsc为相关时间窗，将接收到的复样点序列和第一节点自身的唤醒前导块在相关时间窗对齐，进行第1次相关计算。在第2次相关计算时，将接收的复样点序列的第二个复样点位置与节点自己的唤醒前导块的起始位置对齐，以第二个复样点位置为基准，在相关时间窗内进行相关计算，也即是，将接收到的复样点序列在相关时间窗内进行滑动，将滑动后相关时间窗内的序列之间做相关计算。以此类推，每次进行相关计算时，均基于上一次进行相关的序列进行滑动，以确定本次相关所用到的序列，直到相关计算达到预设次数时结束，根据相关值的和值与预设阈值的比较判决自己是否是目标唤醒节点，当相关值的和值S大于预设阈值的情况下，该节点是目标唤醒节点，当相关值的和值S小于预设阈值的情况下，该节点不是目标唤醒节点。
其中，该预设次数可以根据相关长度确定，优选地，该预设次数还可以结合相关长度和最大定位偏差确定，如预设次数为Lcorr+errstartpos。
上述机制的原理在于：对于非目标唤醒节点，接收的复样点序列无论在相位上是否与其唤醒前导块对齐，同时由于信道引入的噪声与信号畸变对接收的复样点序列产生干扰，则两者之间总是近似正交关系，因而最终的S值近似零值；而对于目标唤醒节点，通过上述滑动相关机制，接收的复样点序列与其唤醒前导块至少会有一次相位对齐，当滑动到相位对齐位置附近时，相关值Rn会出现相对较大的正值(在相位对齐时出现峰值)，滑动相关值的累加会进一步放大这种情况下S值与非目标唤醒节点计算的S值的差异。通过设定合理的阈值，能够有效判决出目标唤醒节点。
307、当第二节点根据相关结果确定自己是目标唤醒节点时，向第一节点发送第二节点的唤醒前导块。
具体地，第二节点在确定自己是目标唤醒节点时，则立即发送一个自身的唤醒前导块作为唤醒应答，以使发送节点获知目标唤醒节点已被唤醒并可以发送数据信号，随后该第二节点进行数据信号的接收。
在本实施例中，仅以第二节点为目标唤醒节点为例进行说明，而在本发明实施例提供的另一实施例中，当第二节点根据相关结果确定自己不是目标唤醒节点时，将切换到休眠状态。
无线收发机的逻辑组成是由射频与模拟基带模块，模/数转换模块及数字基带模块组成，该无线收发机从空口接收唤醒前导的逻辑处理流程如图8所示。该无线收发机在接收到包含有唤醒前导块的模拟信号时，通过射频与模拟基带模块处理，得到模拟基带信号；该模拟基带信号经过模/数转换模块处理后输出复样点序列，并传输到数字基带模块进行处理。在数字基带模块对复样点序列进行唤醒前导检测及目标唤醒节点判决过程。该数字基带模块中唤醒前导检测及目标唤醒节点判决的处理过程为本发明的重点部分。
308、第一节点检测到第二节点的唤醒前导块，向第二节点发送数据信号。
第一节点发送完唤醒前导块后对信道进行监听，当检测到第二节点发送的唤醒应答后待信道空闲时立即发送数据信号。第二节点接收完数据信号后，切换到休眠状态等待下次周期性唤醒。
上述301-308是对发送节点和接收节点在异步唤醒过程各自的处理为例进行说明的过程，为了更清晰的说明该过程中在同一时间段上不同节点所做的操作，可以通过发送节点与不同接收节点之间在时域上所执行步骤的对比来说明该过程。
如图9，发送节点在时间Twake_block间隔内发送一个唤醒前导块后，进入唤醒应答检测状态，当超过预设时间Tchan_est后仍未检测到唤醒应答信号，则继续发送下一个唤醒前导块，以此类推；当在预设时间Tchan_est内检测到唤醒应答，则在预设时间到达后发送数据信号；当发送节点发送完数据信号时，则进入休眠状态。对于发送节点的邻节点从休眠状态周期性唤醒，并进入信道监听状态。当邻节点监听到信道忙时，则进入唤醒前导检测及目标唤醒节点判决过程。若该邻节点检测到唤醒前导块并根据该唤醒前导块判决自己是目标节点时，则发送自身的唤醒前导块；若该邻节点检测到唤醒前导块并根据该唤醒前导块判决自己是非目标节点时，则进入休眠状态。目标节点在发送完自身的唤醒前导块时，即开始接收数据信号，并在接收数据信号完成后，进入休眠状态。
图10是本发明实施例提供的一种异步唤醒装置结构示意图。参见图10，该装置包括接收模块1001、检测模块1002、相关性计算模块1003和发送模块1004。
接收模块1001，用于在唤醒状态时，接收第二节点发送的信号。
检测模块1002，用于在接收该信号的过程中，检测该信号是否为唤醒前导块。
相关性计算模块1003，用于当检测到该信号为唤醒前导块时，根据该唤醒前导块和自身的唤醒前导块进行相关性计算。
发送模块1004，用于根据相关性计算的结果，确定本端为该第二节点的目标唤醒节点时，向该第二节点发送自身的唤醒前导块，使得该第二节点向本端发送数据信号。
该接收模块1001，用于在保持该唤醒状态，接收该第二节点发送的数据信号。
在本发明提供的另一实施例中，该装置还包括：唤醒前导块获取模块，用于获取自身的唤醒前导块和邻近节点的唤醒前导块；或，该唤醒前导块获取模块，用于获取自身对应的子载波子集和邻近节点的子载波子集，根据自身对应的子载波子集和邻近节点的子载波子集，生成自身的唤醒前导块和邻近节点的唤醒前导块。
在本发明提供的另一实施例中，该唤醒前导块获取模块用于根据系统内子载波集合中的任一个子载波子集，生成自身的唤醒前导块，该系统内子载波集合内的子载波由可用信道带宽根据系统内最大节点布设密度划分得到。
在本发明提供的另一实施例中，相邻节点之间的子载波子集不存在交集。
在本发明提供的另一实施例中，该唤醒前导块至少由两个以上唤醒前导符号组成。
在本发明提供的另一实施例中，该装置还包括：监听模块，用于在处于唤醒状态时，对信道状态进行监听；如果信道空闲，则继续监听；如果信道忙，则触发该接收模块开始接收信号，当接收到的复样点数量达到预设数量时，触发该检测模块执行检测该信号是否为唤醒前导块的步骤。
在本发明提供的另一实施例中，该监听模块还用于如果在检测出唤醒前导块之前监听到信道的状态切换为空闲，则丢弃已接收的复样点并继续监听。
在本发明提供的另一实施例中，该相关性计算模块包括：相关长度确定单元，用于以一相关长度为相关时间窗，将该唤醒前导块和该第一节点自身的唤醒前导块在该相关时间窗对齐，进行第一次相关性计算；滑动切换相关性计算单元，用于每进行一次相关性计算，将该唤醒前导块在该相关时间窗中进行滑动，并基于该相关时间窗进行相关性计算；目标唤醒节点判决单元，用于当每次相关性计算的结果的和值大于预设阈值时，确定该第一节点为目标唤醒节点。
图11是本发明实施例提供的一种异步唤醒装置结构示意图。参见图11，该装置包括唤醒模块1101、检测模块1102和发送模块1103。
唤醒模块1101，用于向第一节点发送唤醒前导块，使得该第一节点在根据该唤醒前导块和该第一节点自身的唤醒前导块的相关性计算的结果，确定自身为目标唤醒节点时，向本端发送自身的唤醒前导块。
检测模块1102，用于当监听信道时，如果接收到第一节点的唤醒前导块，检测该第一节点是否为目标唤醒节点。
发送模块1103，当确定第一节点为目标唤醒节点时，向该第一节点发送数据信号。
在本发明提供的另一实施例中，该唤醒前导块至少由两个以上唤醒前导符号组成。
请参考图12，其为本发明实施例所提供的一种无线收发机的结构示意图。如图12所示，该无线收发机包括发射机1202、接收机1201、存储器1203以及分别与发射机、接收机和存储器连接的处理器1204。当然，无线收发机还可以包括天线、基带处理部件、中射频处理部件、输入输出装置等通用部件，本发明实施例在此不再任何限制。其中，存储器中存储一组程序代码，且处理器1204用于调用存储器中存储的程序代码，用于执行如图1和图3中第一节点所执行的操作。
请参考图13，其为本发明实施例所提供的一种无线收发机的结构示意图。如图13所示，该无线收发机包括发射机1302、接收机1301、存储器1303以及分别与发射机、接收机和存储器连接的处理器1304。当然，无线收发机还可以包括天线、基带处理部件、中射频处理部件、输入输出装置等通用部件，本发明实施例在此不再任何限制。其中，存储器中存储一组程序代码，且处理器1304用于调用存储器中存储的程序代码，用于执行如图2和图3中第二节点所执行的操作。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种异步唤醒方法，其特征在于，所述方法包括：
第一节点在处于唤醒状态时，接收第二节点发送的信号；
所述第一节点在接收所述信号的过程中，检测所述信号是否为唤醒前导块；
当检测到所述信号为唤醒前导块时，根据所述唤醒前导块和所述第一节点自身的唤醒前导块进行相关性计算；
当所述第一节点根据相关性计算的结果，确定所述第一节点为所述第二节点的目标唤醒节点时，所述第一节点向所述第二节点发送所述第一节点自身的唤醒前导块，使得所述第二节点向所述第一节点发送数据信号；
所述第一节点保持所述唤醒状态，接收所述第二节点发送的数据信号；
其中，所述方法还包括：
所述第一节点获取自身的唤醒前导块
其中，所述第一节点获取自身的唤醒前导块包括：所述第一节点根据系统内子载波集合中的任一个子载波子集，生成自身的唤醒前导块，所述系统内子载波集合内的子载波由可用信道带宽根据系统内最大节点布设密度划分得到。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述第一节点获取邻近节点的唤醒前导块；或，
所述第一节点获取自身对应的子载波子集和邻近节点的子载波子集，根据自身对应的子载波子集和邻近节点的子载波子集，生成自身的唤醒前导块和邻近节点的唤醒前导块。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一节点和所述邻近节点的子载波子集不存在交集。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述唤醒前导块至少由两个以上唤醒前导符号组成。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述第一节点在处于唤醒状态时，对信道状态进行监听；
如果信道空闲，则继续监听；
如果信道忙，则开始接收信号，当接收到的复样点数量达到预设数量时，触发所述检测所述信号是否为唤醒前导块的步骤。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
如果在检测出唤醒前导块之前监听到所述信道的状态切换为空闲，则丢弃已接收的复样点并继续监听。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当检测到所述信号为唤醒前导块时，根据所述唤醒前导块和所述第一节点自身的唤醒前导块进行相关性计算包括：
以一相关长度为相关时间窗，将所述唤醒前导块和所述第一节点自身的唤醒前导块在所述相关时间窗对齐，进行第一次相关性计算；
每进行一次相关性计算，将所述唤醒前导块在所述相关时间窗中进行滑动，并基于所述相关时间窗进行相关性计算；
当每次相关性计算的结果的和值大于预设阈值时，确定所述第一节点为目标唤醒节点。
8.一种异步唤醒方法，其特征在于，所述方法包括：
第一节点在处于唤醒状态时，接收第二节点发送的信号；
所述第一节点在接收所述信号的过程中，检测所述信号是否为唤醒前导块；
当检测到所述信号为唤醒前导块时，根据所述唤醒前导块和所述第一节点自身的唤醒前导块进行相关性计算；
当所述第一节点根据相关性计算的结果，确定所述第一节点为所述第二节点的目标唤醒节点时，所述第一节点向所述第二节点发送所述第一节点自身的唤醒前导块，使得所述第二节点向所述第一节点发送数据信号；
所述第一节点保持所述唤醒状态，接收所述第二节点发送的数据信号；
其中，
当检测到所述信号为唤醒前导块时，根据所述唤醒前导块和所述第一节点自身的唤醒前导块进行相关性计算包括：
以一相关长度为相关时间窗，将所述唤醒前导块和所述第一节点自身的唤醒前导块在所述相关时间窗对齐，进行第一次相关性计算；
每进行一次相关性计算，将所述唤醒前导块在所述相关时间窗中进行滑动，并基于所述相关时间窗进行相关性计算；
当每次相关性计算的结果的和值大于预设阈值时，确定所述第一节点为目标唤醒节点。
9.一种异步唤醒方法，其特征在于，包括：
第二节点向第一节点发送唤醒前导块，使得第一节点在根据所述唤醒前导块和所述第一节点自身的唤醒前导块的相关性计算的结果，确定自身为目标唤醒节点时，向所述第二节点发送自身的唤醒前导块；
当所述第二节点监听信道时，如果接收到第一节点的唤醒前导块，检测所述第一节点是否为目标唤醒节点；
当确定所述第一节点为目标唤醒节点时，所述第二节点向所述第一节点发送数据信号；
其中，根据所述唤醒前导块和所述第一节点自身的唤醒前导块进行相关性计算包括：以一相关长度为相关时间窗，将所述唤醒前导块和所述第一节点自身的唤醒前导块在所述相关时间窗对齐，进行第一次相关性计算；每进行一次相关性计算，将所述唤醒前导块在所述相关时间窗中进行滑动，并基于所述相关时间窗进行相关性计算；当每次相关性计算的结果的和值大于预设阈值时，确定所述第一节点为目标唤醒节点。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述唤醒前导块至少由两个以上唤醒前导符号组成。
11.一种异步唤醒装置，其特征在于，
所述异步唤醒装置应用于第一节点，所述装置包括：
接收模块，用于在唤醒状态时，接收第二节点发送的信号；
检测模块，用于在接收所述信号的过程中，检测所述信号是否为唤醒前导块；
相关性计算模块，用于当检测到所述信号为唤醒前导块时，根据所述唤醒前导块和自身的唤醒前导块进行相关性计算；
发送模块，用于根据相关性计算的结果，确定本端为所述第二节点的目标唤醒节点时，向所述第二节点发送自身的唤醒前导块，使得所述第二节点向本端发送数据信号；
所述接收模块，用于在保持所述唤醒状态，接收所述第二节点发送的数据信号；
其中，所述装置还包括：
唤醒前导块获取模块，用于获取自身的唤醒前导块和邻近节点的唤醒前导块；或，所述唤醒前导块获取模块，用于获取自身对应的子载波子集和邻近节点的子载波子集，根据自身对应的子载波子集和邻近节点的子载波子集，生成自身的唤醒前导块和邻近节点的唤醒前导块；
其中，所述唤醒前导块获取模块用于根据系统内子载波集合中的任一个子载波子集，生成自身的唤醒前导块，所述系统内子载波集合内的子载波由可用信道带宽根据系统内最大节点布设密度划分得到。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，相邻节点之间的子载波子集不存在交集。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述唤醒前导块至少由两个以上唤醒前导符号组成。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
监听模块，用于在处于唤醒状态时，对信道状态进行监听；如果信道空闲，则继续监听；如果信道忙，则触发所述接收模块开始接收信号，当接收到的复样点数量达到预设数量时，触发所述检测模块执行检测所述信号是否为唤醒前导块的步骤。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述监听模块还用于如果在检测出唤醒前导块之前监听到所述信道的状态切换为空闲，则丢弃已接收的复样点并继续监听。
16.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述相关性计算模块包括：
相关长度确定单元，用于以一相关长度为相关时间窗，将所述唤醒前导块和所述第一节点自身的唤醒前导块在所述相关时间窗对齐，进行第一次相关性计算；
滑动切换相关性计算单元，用于每进行一次相关性计算，将所述唤醒前导块在所述相关时间窗中进行滑动，并基于所述相关时间窗进行相关性计算；
目标唤醒节点判决单元，用于当每次相关性计算的结果的和值大于预设阈值时，确定所述第一节点为目标唤醒节点。
17.一种异步唤醒装置，其特征在于，
所述异步唤醒装置应用于第一节点，所述装置包括：
接收模块，用于在唤醒状态时，接收第二节点发送的信号；
检测模块，用于在接收所述信号的过程中，检测所述信号是否为唤醒前导块；
相关性计算模块，用于当检测到所述信号为唤醒前导块时，根据所述唤醒前导块和自身的唤醒前导块进行相关性计算；
发送模块，用于根据相关性计算的结果，确定本端为所述第二节点的目标唤醒节点时，向所述第二节点发送自身的唤醒前导块，使得所述第二节点向本端发送数据信号；
所述接收模块，用于在保持所述唤醒状态，接收所述第二节点发送的数据信号；
其中，所述相关性计算模块包括：
相关长度确定单元，用于以一相关长度为相关时间窗，将所述唤醒前导块和所述第一节点自身的唤醒前导块在所述相关时间窗对齐，进行第一次相关性计算；
滑动切换相关性计算单元，用于每进行一次相关性计算，将所述唤醒前导块在所述相关时间窗中进行滑动，并基于所述相关时间窗进行相关性计算；
目标唤醒节点判决单元，用于当每次相关性计算的结果的和值大于预设阈值时，确定所述第一节点为目标唤醒节点。
18.一种异步唤醒装置，其特征在于，包括：
唤醒模块，用于向第一节点发送唤醒前导块，使得第一节点在根据所述唤醒前导块和所述第一节点自身的唤醒前导块的相关性计算的结果，确定自身为目标唤醒节点时，向本端发送自身的唤醒前导块；
检测模块，用于当监听信道时，如果接收到第一节点的唤醒前导块，检测所述第一节点是否为目标唤醒节点；
发送模块，当确定所述第一节点为目标唤醒节点时，向所述第一节点发送数据信号；
其中，根据所述唤醒前导块和所述第一节点自身的唤醒前导块进行相关性计算包括：以一相关长度为相关时间窗，将所述唤醒前导块和所述第一节点自身的唤醒前导块在所述相关时间窗对齐，进行第一次相关性计算；每进行一次相关性计算，将所述唤醒前导块在所述相关时间窗中进行滑动，并基于所述相关时间窗进行相关性计算；当每次相关性计算的结果的和值大于预设阈值时，确定所述第一节点为目标唤醒节点。
19.根据权利要求18所述的装置，其特征在于，所述唤醒前导块至少由两个以上唤醒前导符号组成。
20.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被硬件执行时，能够实现权利要求1至8任意一项所述的方法。
21.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被硬件执行时，能够实现权利要求9至10任意一项所述的方法。
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