CN107787038A - 一种频率校正的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种频率校正方法，该频率校正方法提供一个基准设备，向所在的网络内广播数据报文，接收设备在中心频率上下移动，寻找接收设备接收数据报文时RSSI的最大值时所对应的频率，并验证使用该频率进行网内通信时，指定的基准设备的RSSI值是否为最大，若为最大，即完成频率的校正工作。虽然，校正后的所述发射频率并不一定是与第三方通信的标准频率，但可以保证，但可以保证一个网络内的所有节点可以可靠通信的频率。并且不需要增加额外的硬件投入，只需要在例如固件层面实现。

Description

一种频率校正的方法

技术领域

本发明涉及一种应用于窄带无线通信领域的频率校正方法。

背景技术

目前窄带是指网络接入速度为64Kbps及以下的网络接入方式，不过概念上讲，“窄”和“宽”是一个相对概念，并无严格数字界限，并且随着技术的发展会产生变化。因此，宽带与窄带使用信道特性相对于信号特性来表征更为准确。一般而言，信源信号带宽远小于载波中心频率的是窄带信号，反之，二者大小可比拟的称为宽带信号。

窄带信号的一个典型特征是频率选择性衰落（FSF，Frequency SelectiveFading），从而导致信号在传输过程中信号强度衰减的比较厉害，即信号强度变弱。此外，在窄带无线通信领域，频率飘移一直是影响通信效果的一个很主要的因素，漂移主要是由于器件的老化和温度变化导致。对于成本不敏感的场合，可以采用高精度的器件，但是有些设备工作环境温度差异较大，无法做到温度一致，所以频率漂移现象一直存在。由于无线传输模块被安装到设备内部，组装完成后很难再进行中心频率调整。即使可以调整，也不是每个开发机构都配备有频谱仪之类的设备。

中国专利文献CN1859675A公开了一种频率校正方法，用于解决频偏所产生的一系列问题，其利用接收所有小区信号的频偏估计，统一对接收到的载波频率进行校准。其频偏估计建立在所有小区的频率校正信息，对叉积鉴频结果进行处理，继而基于闭环控制实现将频率锁定在一个给定的频点，整体的计算量很大。

在例如中国专利文献CN101465667A采用直接将搜到的台的最大接收信号强度指示（RSSI，Received Signal Strength Indication）值作为手机FM接受台的相应最佳频道，改善收音质量。然而，频率漂移并不是实时一致的，且对于单台手机与基站之间存在特定的最佳RSSI值，但对于一个无线局域网，网内的终端之间在各自的与基站之间的最佳RSSI值（假定不一样）并不能实现可靠地通信。

中国专利文献CN104704893A公开了一种频率校正方法，该校正方法基于所测量的RSSI，获取多个小区的广播频率，分组小区广播频率，通过将本地振荡器调谐到分组的中心频率来恢复分组中的频率信息。然而，中心频率并不必然是信号强度最强的频点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用以保证网络内可靠通信的频率校正方法。

本发明采用以下技术方案：

一种频率校正方法，在给定的无线通信网络内确定一个设备为基准设备，该基准设备向无线通信网络覆盖的区域内广播指定的数据报文；

无线通信网络内的其他设备在预先的中心频率上、下移动，寻找设备接收所述数据报文时RSSI的最大值，设备芯片对应RSSI最大值的调整寄存器值，作为频率调整参数；

以所述频率调整参数设置相应设备的发射频率，测试基准设备接收所述发射频率下相应设备所发射的数据时RSSI值是否为最大，若最大，则以对应的所述发射频率为校正后的频率。

上述频率校正方法，可选地，其他设备在查找RSSI值最大时通信频率的调整范围是给定的无线通信网络的中心频率上下通频带带宽的频率。

可选地，所述数据报文的广播是连续的或者是周期性的。

可选地，所述数据报文是2、4、6或8字节帧。

可选地，在无线通信网络初始化时或者在给定的条件被满足时寻找所述发射频率。

可选地，寻找到相应的发射频率后锁定该发射频率。

可选地，基准设备侧的RSSI值最大值是其他设备以获得的发射频率与基准设备通信时所获得所有RSSI值中的最大值。

依据本发明的频率校正方法，提供一个基准设备，向所在的网络内广播数据报文，接收设备在中心频率上下移动，寻找接收设备接收数据报文时RSSI的最大值时所对应的频率，并验证使用该频率进行网内通信时，指定的基准设备的RSSI值是否为最大，若为最大，即完成频率的校正工作。虽然，校正后的所述发射频率并不一定是与第三方通信的标准频率，但可以保证，但可以保证一个网络内的所有节点可以可靠通信的频率。并且不需要增加额外的硬件投入，只需要在例如固件层面实现。

附图说明

图1为依据本发明的频率校正方法的流程图。

具体实施方式

RSSI是Received Signal Strength Indication的缩略语，表示接收的信号强度指示，是无线发送层的可选部分，用来判定链接质量，以及是否增大广播发送强度。

如前所述，惯用的增大广播发送强度在一定程度上会提高接收端的数据接收能力，但不代表着接收质量会随之提高，例如波形畸变，不会因为增大的广播发送强度而得到改善。

RSSI如背景技术部分所述，应用于通信领域，用于确定链接的质量。

在一些应用中，例如公开水域的比赛，运动员侧的终端（例如智能手环）需要与例如数据中心建立链接，形成WLAN（Wireless Local Area Networks，无线局域网）以上传数据或者交互。受周围环境的影响，WLAN通频带中心频率条件下，通信质量并不必然最佳，例如受温度变化所产生的频偏或者频率飘逸，即网内通信的可靠性会收周围环境的影响。

应知，通信设备出厂时都会标定一些信道，例如对讲机上面的信道1、信道2。而与这些信道，都会对应设备首发的中心频率，如信道1对应的收发频率为433.690MHz，该收发频率为网内通信的中心频率。

而关于通频带，表示接收机接收到的已调波是一个频带信号，即已调波频谱的主要成分要占有一定的带宽。接收机要使这个频带信号无失真地通过，就要有足够的工作频带宽度，该工作频带限定的工作频率范围即通频带。

通频带的宽度是由中频放大器的集中滤波器予以保证的，即通频带用于衡量放大电路对不同频率信号的放大能力。通常情况下，放大电路只适用于放大某一个特定频率范围内的信号。通频带越宽，表明放大电路对不同频率信号的适应能力越强。通频带越窄，表明电路对通频带中心频率的选择能力越强。

其他设备在查找RSSI值最大时通信频率的调整范围是给定的无线通信网络的中心频率上下通频带带宽的频率。以校正前的中心频率为基准进行搜索，与实际工况下的最佳通信频率比较接近，可以提高校正效率。

如图1所示的一种频率校正方法，在给定的无线通信网络内确定一个设备为基准设备，通常选择网内处理能力比较强的设备作为基准设备，例如星形网络中的根节点设备，具体如无线路由器。

在基准设备上电初始化时或者给定的条件满足时，该基准设备向无线通信网络覆盖的区域内广播指定的数据报文。

因基准设备此时广播的数据报文主要用于测试信道通信性能，而不是特定数据的传输，因而对数据类型要求比较低，可以是简单的数据，例如0x00-0xff，一直重复。

当基准设备发送数据时，接收端接收模块被激活，从而可以计算接收信号强度。

网内的其他设备与所述基准设备建立链接，接收基准设备发射的数据。

接收数据时，无线通信网络内的其他设备从预先的中心频率开始，上下调整其接收频率，并记录相应设备接收所述数据报文时的RSSI值的变化。基于RSSI值的变化寻找设备接收所述数据报文时RSSI的最大值。

由于无线通信设备的收发频率与其调整寄存器值直接相关，属于单调，但不一定是线性的关系。

以接收设备芯片对应RSSI最大值时的调整寄存器值，作为频率调整参数。然后以所述频率调整参数为验证数据，验证基准设备与所述接收设备在相应的收发频率下收发数据时RSSI值是否为最大。

具体地，设置相应设备的发射频率，测试基准设备接收所述发射频率下相应设备所发射的数据时RSSI值是否为最大，若最大，则以所述发射频率为校正后的频率，否则，再次寻找所述发射频率。

验证时的RSSI值是基准设备侧的RSSI值。关于基准设备侧的RSSI值是否为最大，第一种情况是：可以参考其他设备侧的RSSI值范围，以向基准设备发送数据的设备RSSI值范围为验证范围，取该验证范围内的RSSI值的最大值。

第二种情况是：同一网内的其他设备所处的工况是基本一致的，或者是稍有差异的，在一些实现中，验证时，基准设备端的RSSI最大值可以取自以下步骤：

每一其他设备为发送端以所获得的本端RSSI最大值时所对应的发射频率与基准设备通讯时得到一个基准设备侧RSSI值。

集合这些基准设备侧RSSI值，取该集合中的RSSI值的最大值，匹配所对应的通信频率作为校正后的频率。

该校正后的频率用作无线通信网络网内的通信频率。尽管校正后的频率不一定与网内节点与第三方通信的标准频率一致，但可以保证一个网络内的所有节点可以可靠通信。而且不需要增加额外的硬件投入，只需要在固件层面实现。

因此，图1中所示的流程是前一种情况，即以相应设备的RSSI值的范围内的最大值为基础。而后一种情况则是统计所有设备作为发射设备的基准设备侧RSSI值的最大值。

所述数据报文的广播是连续的，以使其他设备端较快的得到所需要的RSSI值最大值。在一些条件下数据报文的广播还可以是周期性的，以合理的分配其他设备端的资源。

优选地，所述数据报文是2、4、6或8字节帧，数据结构比较简单，封装比较方便。

关于校正的时机，一般现在在无线通信网络初始化时进行，但随着时令的变化，周围环境的状况也会发生变化，因此，在例如链接质量低于设定的阈值时，在下一个空闲阶段寻找所述发射频率（即校正的目标频率）。

由于寻找所述发射频率相对比较高，因此，如果链接质量较低，而影响正常的通信时，可以暂停节点间的正常通信，而在频率校正完毕后再恢复节点间的通信。在此条件下，节点间的通信可以在发射点暂存相关数据，并在恢复链接后，发送暂存的数据。

优选地，寻找到相应的发射频率后锁定该发射频率。

Claims (7)

1.一种频率校正方法，其特征在于，在给定的无线通信网络内确定一个设备为基准设备，该基准设备向无线通信网络覆盖的区域内广播指定的数据报文；

无线通信网络内的其他设备在预先的中心频率上、下移动，寻找设备接收所述数据报文时RSSI的最大值，设备芯片对应RSSI最大值的调整寄存器值，作为频率调整参数；

以所述频率调整参数设置相应设备的发射频率，测试基准设备接收所述发射频率下相应设备所发射的数据时RSSI值是否为最大，若最大，则以对应的所述发射频率为校正后的频率。

2.根据权利要求1所述的频率校正方法，其特征在于，其他设备在查找RSSI值最大时通信频率的调整范围是给定的无线通信网络的中心频率上下通频带带宽的频率。

3.根据权利要求1或2所述的频率校正方法，其特征在于，所述数据报文的广播是连续的或者是周期性的。

4.根据权利要求3所述的的频率校正方法，其特征在于，所述数据报文是2、4、6或8字节帧。

5.根据权利要求1或2所述的频率校正方法，其特征在于，在无线通信网络初始化时或者在给定的条件被满足时寻找所述发射频率。

6.根据权利要求5所述的频率校正方法，其特征在于，寻找到相应的发射频率后锁定该发射频率。

7.根据权利要求1所述的频率校正方法，其特征在于，基准设备侧的RSSI值最大值是其他设备以获得的发射频率与基准设备通信时所获得所有RSSI值中的最大值。