CN108449786A - 一种多时间窗口的信号收发方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多时间窗口的信号收发方法及系统，该多时间窗口的信号收发方法包括：第一设备按照第一时间间隔周期性地打开持续第一时间长度的接收探测窗口；每个第二设备均按照多个随机的第二时间间隔发射多次通信数据，通信数据包括用于唤醒第一设备的唤醒信号及数据包；若第一设备在接收探测窗口内探测到第二设备发射的唤醒信号，则继续接收；若第一设备在接收探测窗口内未探测到第二设备发射的唤醒信号，则进入休眠状态。该发明的有益效果为：通过周期性地开设多个探测窗口，无需一直打开探测窗口等待通信数据；通过设置随机发射间隔，缩短单次发射的持续时间，实现通信低功耗的效果。

Description

一种多时间窗口的信号收发方法及系统
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种多时间窗口的信号收发方法及系统。
背景技术
目前只有上行通信的系统中，数据接收节点需要一直处于接收状态才能得到通信终端发来的数据，因此，这些上行通信系统具有功耗大相互干扰概率大等缺点。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对上述现有技术中上行通信系统具有功耗大相互干扰概率大等问题，提供一种多时间窗口的信号收发方法及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一方面，提供一种多时间窗口的信号收发方法，采用第一设备及多个第二设备，多个所述第二设备分别无线通信连接于所述第一设备，该多时间窗口的信号收发方法包括：
所述第一设备按照第一时间间隔周期性地打开持续第一时间长度的接收探测窗口；
每个所述第二设备均按照多个随机的第二时间间隔发射多次通信数据，所述通信数据包括用于唤醒所述第一设备的唤醒信号及一至多个数据包；
若所述第一设备在所述接收探测窗口内探测到所述第二设备发射的唤醒信号，则继续接收包括所述唤醒信号的通信数据的数据包；若所述第一设备在所述接收探测窗口内未探测到所述第二设备发射的唤醒信号，则进入休眠状态。
在本发明所述的信号收发方法中，所述每个所述第二设备均按照多个随机的第二时间间隔发射多次通信数据，包括：
获取所述第二时间间隔：
其中，T1为所述第一时间间隔，R为随机的正整数，T2为所述第二时间间隔，M为预设的正整数，N的最大值为M；
设置发射所述唤醒信号所持续的第二时间长度为T1/M；
每个所述第二设备均按照T2间隔发射多次持续T1/M+D3的通信数据；其中，D3为发射所述唤醒信号对应的数据包所持续的第三时间长度。根据权利要求2所述的信号收发方法，其特征在于，所述第一设备按照第一时间间隔周期性地打开持续第一时间长度的接收探测窗口中，所述第一时间长度小于所述第二时间长度。
在本发明所述的信号收发方法中，所述每个所述第二设备均按照T2发射多次持续T1/M的通信数据中，每个所述第二设备至少发送M次所述通信数据，从而保证所述第一设备在所述接收探测窗口内探测到所述第二设备发射的唤醒信号。
在本发明所述的信号收发方法中，所述唤醒信号为伪随机唤醒信号或前导码。
在本发明所述的信号收发方法中，所述每个所述第二设备均按照多个随机的第二时间间隔发射多次通信数据，还包括：
每个所述第二设备第一次发射时，直接于当前时刻发射持续T1/M+D3的通信数据。
在本发明所述的信号收发方法中，所述第一设备按照第一时间间隔周期性地打开持续第一时间长度的接收探测窗口，包括：
通过所述第一设备设置接收时间段；
所述第一设备在所述接收时间段内按照第一时间间隔周期性地打开持续第一时间长度的接收探测窗口。
在本发明所述的信号收发方法中，所述若所述第一设备在所述接收探测窗口内探测到所述第二设备发射的唤醒信号，则继续接收包括所述唤醒信号的通信数据的数据包，包括：
若所述第一设备在所述接收时间段内通过所述接收探测窗口探测到所述第二设备发射的唤醒信号，则继续接收包括所述唤醒信号的通信数据的数据包；
通过所述第一设备将所接收到的通信数据与所述接收时间段建立联系；
通过所述第一设备将建立联系后的通信数据上传至预设的服务器。
另一方面，提供一种多时间窗口的信号收发系统，包括上述信号收发方法的第一设备及多个第二设备，多个所述第二设备分别无线通信连接于所述第一设备。
在本发明所述的信号收发系统中，还包括服务器，服务器通过网络连接于所述第一设备。
上述公开的一种多时间窗口的信号收发方法及系统具有以下有益效果：通过周期性地开设多个探测窗口，无需一直打开探测窗口等待通信数据，而且通过设置随机发射间隔，尽可能地避免多台通信终端同时发射数据所造成的干扰，降低通信能量消耗，提高通信效率，实现了通信低功耗的效果。
附图说明
图1为本发明提供的一种多时间窗口的信号收发方法的流程图；
图2为本发明提供的多时间窗口的信号收发系统的上行通信时序图；
图3为本发明提供的一种多时间窗口的信号收发系统的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种多时间窗口的信号收发方法及系统，其目的在于，通过在通信节点周期性地开设多个探测窗口，若未探测到通信终端所发出的通信数据，则控制通信节点进入休眠状态，若探测到通信终端所发出的唤醒信号才进一步接收通信终端其余的通信数据，无需一直打开接收或探测窗口等待通信数据，而且通过设置通信终端随机的发射间隔，尽可能地避免多台通信终端同时发射数据所造成的干扰，降低通信能量消耗，提高通信效率，实现了通信低功耗的效果。
参见图1，图1为本发明提供的一种多时间窗口的信号收发方法的流程图，该信号方法采用第一设备及多个第二设备实现，多个所述第二设备分别无线通信连接于所述第一设备，例如，第一设备为通信节点(AP)，第二设备为通信终端(UE)，第二设备用于传感器数据采集，参见图2，图2为本发明提供的多时间窗口的信号收发系统的上行通信时序图，第一设备为AP，多个第二设备分别为：UE1、UE2……UEn。
该多时间窗口的信号收发方法包括步骤S1-S3：
S1、所述第一设备按照第一时间间隔周期性地打开持续第一时间长度的接收探测窗口；所述步骤S1包括子步骤S11-S12：
S11、通过所述第一设备设置接收时间段；例如，接收时间段为一天，则当天接收到第二设备的通信数据被认为是这天对应的数据。
S12、所述第一设备在所述接收时间段内按照第一时间间隔周期性地打开持续第一时间长度的接收探测窗口。第一时间长度为图2中的D1。
S2、每个所述第二设备均按照多个随机的第二时间间隔发射多次通信数据，所述通信数据包括用于唤醒所述第一设备的唤醒信号及一至多个数据包；所述步骤S2包括子步骤S21-S23：
S21、获取所述第二时间间隔：
其中，T1为所述第一时间间隔，R为随机的正整数，T2为所述第二时间间隔，M为预设的正整数，N的最大值为M；优选的，保证第一设备的打开探测窗口的间隔较为密集，比第二设备的发射间隔密集才较为容易接收到第二设备发射的唤醒信号。R×T1＞0，R×T1是一第二设备的两个相邻通信数据的信号基本间隔，是T1的整数倍，即后一通信数据的发射开始的时间点与前一通信数据发射完成的时间点之差，该信号间隔应当大于第二时间长度为0，如此才能保证第二设备发射相邻通信数据时不会产生时间交错。其中，每个所述第二设备至少发送M次所述通信数据，从而保证所述第一设备在所述接收探测窗口内探测到所述第二设备发射的唤醒信号。R×T1提供第二设备与第一设备之间的时间上的固定相位差，N×T1/M使第二设备的每次发射向后移动T1/M相位，当移动M次后，可以保证无论第二设备在第一发射时，与第一设备的时间差如何，发射的唤醒信号都能保证覆盖到第一设备的探测窗口一次。
如果是每个所述第二设备第一次发射时，直接于当前时刻发射持续时间为 T1/M+D3的通信数据。第一次发生的时刻可以依据各个第二设备的需求进行调整。
而且，通过随机正整数R的设置，尽可能地避免多台通信终端因同时发射数据所造成的干扰。
S22、设置发射所述唤醒信号所持续的第二时间长度为T1/M；其中，所述第一时间长度小于所述第二时间长度。为了使第一设备尽可能地实现低功耗，应当将第一时间长度设置地非常小，如此，每次打开接收探测窗口的时间只要探测到第二设备的唤醒信号才继续接收数据，否则关闭窗口进入休眠状态，等待周期时间后再次打开接收探测窗口。
S23、每个所述第二设备均按照T2间隔发射多次持续T1/M+D3的通信数据；其中，D3为发射所述唤醒信号对应的数据包所持续的第三时间长度。
优选的，所述唤醒信号为伪随机唤醒信号或前导码。本发明提供如下两种唤醒信号的实施例：
1、由反馈移位寄存器产生的自相关唤醒信号+数据包。长度为D2＝T1/M+D3。即T1/M时间段内发送伪随机唤醒信号。D3发送数据包，数据包发送1次或重复发送多次都可以。
2、先发一个比较长的前导码，再发数据包。长度为D2＝T1/M+D3。即T1/M 时间段内发送前导码。D3发送数据包，数据包发送1次或重复发送多次都可以。这个通信数据的结构对应前导码唤醒法，适用于小无线和LORA技术。
S3、若所述第一设备在所述接收探测窗口内探测到所述第二设备发射的唤醒信号，则继续接收包括所述唤醒信号的通信数据的数据包；若所述第一设备在所述接收探测窗口内未探测到所述第二设备发射的唤醒信号，则进入休眠状态。步骤S3包括子步骤S31-S33：
S31、若所述第一设备在所述接收时间段内通过所述接收探测窗口探测到所述第二设备发射的唤醒信号，则继续接收包括所述唤醒信号的通信数据的数据包；优选的，唤醒信号具有至少两个部分，且这两个部分之间具有预设的相关性，由于第二设备所发送的唤醒信号的至少两个部分之间具有预设的相关性，第一设备在探测期的接收探测窗口接收到唤醒信号后，只要判断出唤醒信号的至少两个部分之间具有预设的相关性就可判断所接收的信号是来自哪一个第二设备。然而，对于第一设备所接收的噪声或干扰信号，由于噪声或干扰信号的码元之间不具有相关性或不是预设的相关性，第一设备就可判断出所接收的信号是噪声或干扰信号。因此噪声或干扰信号不会对第一设备产生误唤醒。同时，由于采用了动态编码方法，接收端从任何一个接收的正确码元开始，都可以进行相关性判断，使接收端的探测期宽度可以很窄，从而降低了功耗；而且，由于唤醒序列集合了位同步信息，唤醒信息，时间信息于一体，所以编码效率特别高，使通信过程更加简单可靠。
S32、通过所述第一设备将所接收到的通信数据与所述接收时间段建立联系；例如：接收时间段设置为一个月的某一天，则第一设备的某一天接收到的通信数据关联该月，进一步的，第二设备可以是被抄表的终端，第二设备被抄表的数据量非常小，一般情况下为一天或一个月抄一次，因此，第一设备只需在特定的某一条周期性地打开接收探测窗口，而且当日每一台第二设备仅需被接收探测窗口检测到一次即可完成当月的抄表作业。
S33、通过所述第一设备将建立联系后的通信数据上传至预设的服务器。例如：将每个月的抄表数据上传至服务器，省去人工抄表的麻烦，并通过将接收探测窗口设置足够小以实现全网低功耗。
参见图3，图3为本发明提供的一种多时间窗口的信号收发系统的结构示意图，多时间窗口的信号收发系统包括上述信号收发方法的第一设备及多个第二设备，多个所述第二设备分别无线通信连接于所述第一设备。例如，第一设备为通信节点(AP)，即AP可以为集中器、网关设备等，第二设备为通信终端(UE)，跟进一步的，第一设备为抄表的通信节点，第二设备为被抄表的通信终端，如：水表、气表……
由于水表、气表等所需抄表的数据仅为一数值，因此第二设备被抄表的数据量非常小，一般情况下为一天或一个月抄一次，因此，第一设备只需在特定的某一条周期性地打开接收探测窗口，而且当日每一台第二设备仅需被接收探测窗口检测到一次即可完成当月的抄表作业。
而为了第一设备的功耗足够小，第一设备每次打开的接收探测窗口可以非常小，及接收探测窗口的第一时间长度很小。
此外，第一设备及第二设备均可以采用电池供电，因为无需进行市电施工和网络维护，第一设备及第二设备即插即用。
优选的，该信号收发系统还包括服务器，服务器通过网络连接于所述第一设备。例如：第一设备可以缓存并整理第二设备上传的通信数据，每天或每月适时地将接收到的通信数据通过互联网上传到服务器。
本文提供了实施例的各种操作。在一个实施例中，所述的一个或操作可以构成一个或计算机可读介质上存储的计算机可读指令，其在被电子设备执行时将使得计算设备执行所述操作。描述一些或所有操作的顺序不应当被解释为暗示这些操作必需是顺序相关的。本领域技术人员将理解具有本说明书的益处的可替代的排序。而且，应当理解，不是所有操作必需在本文所提供的每个实施例中存在。
而且，本文所使用的词语“优选的”意指用作实例、示例或例证。奉文描述为“优选的”任意方面或设计不必被解释为比其他方面或设计更有利。相反，词语“优选的”的使用旨在以具体方式提出概念。如本申请中所使用的术语“或”旨在意指包含的“或”而非排除的“或”。即，除非另外指定或从上下文中清楚，“X 使用A或B”意指自然包括排列的任意一个。即，如果X使用A；X使用B；或X使用A和B二者，则“X使用A或B”在前述任一示例中得到满足。
而且，尽管已经相对于一个或实现方式示出并描述了本公开，但是本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本公开包括所有这样的修改和变型，并且仅由所附权利要求的范围限制。特别地关于由上述组件(例如元件、资源等)执行的各种功能，用于描述这样的组件的术语旨在对应于执行所述组件的指定功能(例如其在功能上是等价的)的任意组件(除非另外指示)，即使在结构上与执行本文所示的本公开的示范性实现方式中的功能的公开结构不等同。此外，尽管本公开的特定特征已经相对于若干实现方式中的仅一个被公开，但是这种特征可以与如可以对给定或特定应用而言是期望和有利的其他实现方式的一个或其他特征组合。而且，就术语“包括”、“具有”、“含有”或其变形被用在具体实施方式或权利要求中而言，这样的术语旨在以与术语“包含”相似的方式包括。
本发明实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以多个或多个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。上述的各装置或系统，可以执行相应方法实施例中的存储方法。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。

Claims (10)

1.一种多时间窗口的信号收发方法，其特征在于，采用第一设备及多个第二设备，多个所述第二设备分别无线通信连接于所述第一设备，该多时间窗口的信号收发方法包括：
所述第一设备按照第一时间间隔周期性地打开持续第一时间长度的接收探测窗口；
每个所述第二设备均按照多个随机的第二时间间隔发射多次通信数据，所述通信数据包括用于唤醒所述第一设备的唤醒信号及一至多个数据包；
若所述第一设备在所述接收探测窗口内探测到所述第二设备发射的唤醒信号，则继续接收包括所述唤醒信号的通信数据的数据包；若所述第一设备在所述接收探测窗口内未探测到所述第二设备发射的唤醒信号，则进入休眠状态。
2.根据权利要求1所述的信号收发方法，其特征在于，所述每个所述第二设备均按照多个随机的第二时间间隔发射多次通信数据，包括：
获取所述第二时间间隔：
其中，T1为所述第一时间间隔，R为随机的正整数，T2为所述第二时间间隔，M为预设的正整数，N的最大值为M；
设置发射所述唤醒信号所持续的第二时间长度为T1/M；
每个所述第二设备均按照T2间隔发射多次持续T1/M+D3的通信数据；其中，D3为发射所述唤醒信号对应的数据包所持续的第三时间长度。
3.根据权利要求2所述的信号收发方法，其特征在于，所述第一设备按照第一时间间隔周期性地打开持续第一时间长度的接收探测窗口中，所述第一时间长度小于所述第二时间长度。
4.根据权利要求2所述的信号收发方法，其特征在于，所述每个所述第二设备均按照T2发射多次持续T1/M的通信数据中，每个所述第二设备至少发送M次所述通信数据，从而保证所述第一设备在所述接收探测窗口内探测到所述第二设备发射的唤醒信号。
5.根据权利要求1所述的信号收发方法，其特征在于，所述唤醒信号为伪随机唤醒信号或前导码。
6.根据权利要求2所述的信号收发方法，其特征在于，所述每个所述第二设备均按照多个随机的第二时间间隔发射多次通信数据，还包括：
每个所述第二设备第一次发射时，直接于当前时刻发射持续T1/M+D3的通信数据。
7.根据权利要求1所述的信号收发方法，其特征在于，所述第一设备按照第一时间间隔周期性地打开持续第一时间长度的接收探测窗口，包括：
通过所述第一设备设置接收时间段；
所述第一设备在所述接收时间段内按照第一时间间隔周期性地打开持续第一时间长度的接收探测窗口。
8.根据权利要求7所述的信号收发方法，其特征在于，所述若所述第一设备在所述接收探测窗口内探测到所述第二设备发射的唤醒信号，则继续接收包括所述唤醒信号的通信数据的数据包，包括：
若所述第一设备在所述接收时间段内通过所述接收探测窗口探测到所述第二设备发射的唤醒信号，则继续接收包括所述唤醒信号的通信数据的数据包；
通过所述第一设备将所接收到的通信数据与所述接收时间段建立联系；
通过所述第一设备将建立联系后的通信数据上传至预设的服务器。
9.一种多时间窗口的信号收发系统，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的信号收发方法的第一设备及多个第二设备，多个所述第二设备分别无线通信连接于所述第一设备。
10.根据权利要求7所述的信号收发系统，其特征在于，还包括服务器，服务器通过网络连接于所述第一设备。
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