CN110445511B - 一种自适应同步跳频方法、装置、无线ap及通信系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自适应同步跳频方法、装置、无线AP及通信系统。所述方法应用于无线AP以及与其连接的至少一个无线终端之间，包括：采集无线AP与至少一个无线终端的当前信道信息；根据当前信道信息，确定是否跳频；如果确定跳频，将包含跳频请求、跳频序列和跳频时刻的跳频信息发送给至少一个无线终端，以使至少一个无线终端在所述跳频时刻根据跳频序列进行跳频。本发明通过自适应跳频解决了Wi‑Fi设备数据传输过程中的信道干扰问题，并且设定了跳频的时间窗口，设定跳频延时以确保在所述跳频时刻没有数据传输请求，故在实现无线终端的同步跳频的同时减小了信道干扰。

Description

一种自适应同步跳频方法、装置、无线AP及通信系统

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种自适应同步跳频方法、装置、无线AP及通信系统。

背景技术

目前，抗干扰能力的跳频通信系统越来越受到重视。跳频通信是发射信号的瞬时带宽不变，但发射的载波频率受伪随机序列控制，在较信号带宽宽的多的频带内，按一定规律随机跳变的技术。控制跳变规律的伪随机序列就是跳频序列，在跳频序列控制下，载波频率跳变的规律称为跳变图样或跳频图案。

目前的跳频通讯方式，主要通过随机产生跳频信道列表，根据预设列表，收发双方进行跳频通讯。但是这种跳频方式存在两方面问题：一个是盲目随机跳频、目标信道不够精准，另一个是此类跳频方式更适用于点对点通讯中，当采用点对多点的星型网络时，不能根据每个节点的信号质量进行跳频。

发明内容

本发明公开了一种自适应同步跳频方法、装置、无线AP及通信系统，以解决Wi-Fi设备数据传输过程中的信道干扰问题。

为了达到上述目的，本发明实施例公开了一种自适应同步跳频方法，应用于无线AP以及与其连接的至少一个无线终端之间，所述方法包括：采集所述无线AP与所述至少一个无线终端的当前信道信息；根据所述当前信道信息，确定是否跳频；如果确定跳频，将包含跳频请求、跳频序列和跳频时刻的跳频信息发送给所述至少一个无线终端，以使所述至少一个无线终端在所述跳频时刻根据所述跳频序列进行跳频。

在一些实施例中，所述采集所述无线AP与所述至少一个无线终端的当前信道信息，包括：采集所述无线AP与每个所述无线终端之间的数据发送重传次数，数据发送失败次数以及两者之间的信道被其它设备占用的时间比例。

在一些实施例中，根据所述当前信道信息，确定是否跳频，包括：根据所述无线AP与每个所述无线终端之间所述数据发送重传次数，数据发送失败次数以及两者之间的信道被其它设备占用的时间比例计算根据所述无线AP与每个所述无线终端之间的信道的第一信道质量指数：所述第一信道质量指数=数据发送重传次数*W1+数据发送失败次数*W2+信道被其它设备占用的时间比例*W3；其中，W1，W2，W3为权重系数，可以根据业务类型的不同进行调整；所述信道被其它设备占用的时间比例为所述无线AP硬件探测到所述信道处于繁忙状态的时间与一个计算周期时间的比值；按照所述计算周期时间计算出当前的第一信道质量指数，当所述第一信道质量指数大于预设阈值时，则确定跳频。

在一些实施例中，所述自适应同步跳频方法还包括：如果确定跳频，根据所述当前信道信息生成所述跳频序列，并将所述跳频序列发送给所述无线终端。

在一些实施例中，根据所述当前信道信息生成所述跳频序列，包括：所述无线AP被动扫描所有可用频点，根据扫描结果中各个信道下的无线AP的数量，无线终端的数量以及信道被其它设备占用的时间比例，计算出第二信道质量指数，并挑选出第二信道质量指数较小的信道作为跳频序列，即：

第二信道质量指数=无线AP的数量*W4+无线终端的数量*W5+信道被其它设备占用的时间比例*W6；

其中，W4，W5，W6为权重系数，可以根据业务类型的不同进行调整；

所述信道被其它设备占用的时间比例为所述无线AP硬件探测到所述信道处于繁忙状态的时间与一个计算周期时间的比值。

在一些实施例中，所述跳频序列以及跳频请求包含在所述无线AP向所述无线终端发送的业务数据包头中。

在一些实施例中，所述跳频时刻为所述无线AP处理跳频需求的时刻加上设定的跳频延时；其中，所述跳频延时的设定确保在所述跳频时刻没有数据传输请求。

在一些实施例中，所述无线AP以固定时间周期Tperiod发起传输请求，所述固定时间周期Tperiod包含发送时间窗口Tsend和空闲窗口Tidle两部分，即Tperiod=Tsend+Tidle；

所述无线AP在每个所述发送时间窗口Tsend开始的时刻更新所述跳频序列和所述跳频请求信息到业务数据包头，并在所述业务数据包头添加当前时戳信息Tnow，则跳频时刻Thop的计算公式为：

Thop=Tnow+Tdelay；

N*Tperiod+Tsend<Tdelay<(N+1)*Tperiod；

其中，N为正整数，跳频延时Tdelay的设定可以根据业务类型进行调节。

在一些实施例中，所述无线AP与每个无线终端之间均通过Wi-Fi连接。

为了达到上述目的，本发明实施例还公开了一种自适应同步跳频装置，包括：采集模块，用于采集所述无线AP和与所述无线AP连接的至少一个无线终端的当前信道信息；确定模块，用于根据所述当前信道信息，确定是否跳频；发送模块，用于在确定跳频后，将包含跳频请求、跳频序列和跳频时刻的跳频信息发送给所述至少一个无线终端，以使所述至少一个无线终端在所述跳频时刻根据所述跳频序列进行跳频。

为了达到上述目的，本发明实施例还公开了一种无线AP，包括：一个或多个处理器；以及存储指令的存储器，所述指令由所述一个或多个处理器执行时使用所述无线AP通过以下操作来使与所述无线AP连接的至少一个无线终端进行跳频：采集所述无线AP与所述至少一个无线终端的当前信道信息；根据所述当前信道信息，确定是否跳频；如果确定跳频，将包含跳频请求、跳频序列和跳频时刻的跳频信息发送给所述至少一个无线终端，以使所述至少一个无线终端在所述跳频时刻根据所述跳频序列进行跳频。

为了达到上述目的，本发明实施例还公开了一种通信系统，包括无线AP以及与其连接的至少一个无线终端，所述无线AP包括一个或多个处理器以及存储指令的存储器，所述指令由所述一个或多个处理器执行时，通过以下操作来使所述至少一个无线终端进行跳频：采集所述无线AP与所述至少一个无线终端的当前信道信息；根据所述当前信道信息，确定是否跳频；如果确定跳频，将包含跳频请求、跳频序列和跳频时刻的跳频信息发送给所述至少一个无线终端，以使所述至少一个无线终端在所述跳频时刻根据所述跳频序列进行跳频。

为了达到上述目的，本发明实施例还公开了一种无线终端，与无线AP相连接，所述无线终端包括：接收模块，用于接收所述无线AP发送的包含跳频请求、跳频序列和跳频时刻的跳频信息；跳频模块，用于根据所述跳频请求和跳频序列信息在所述跳频时刻进行跳频。

为了达到上述目的，本发明实施例还公开了一种通信系统，包括无线AP以及与其连接的至少一个无线终端，每一所述无线终端包括：接收模块，用于接收所述无线AP发送的包含跳频请求、跳频序列和跳频时刻的跳频信息；跳频模块，用于根据所述跳频请求和跳频序列信息在所述跳频时刻进行跳频。

本发明实施例的自适应同步跳频方法、装置、无线AP及通信系统，通过自适应跳频解决了Wi-Fi设备数据传输过程中的信道干扰问题，并且设定了跳频的时间窗口，设定跳频延时以确保在所述跳频时刻没有数据传输请求，故在实现无线终端的同步跳频的同时减小了信道干扰。

参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施方式，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例的无线AP与无线终端的组网结构图。

图2为本申请实施例的自适应同步跳频方法的处理流程图。

图3为本申请的无线AP与无线终端之间传送音频数据的一具体实施例的结构示意图。

图4为本申请的无线AP与无线终端之间传送控制信息的一具体实施例的结构示意图。

图5为本申请实施例的自适应同步跳频装置的结构示意图。

图6为本申请实施例的无线AP的结构示意图。

图7为本申请实施例的包括图6所示实施例的无线AP的通信系统的结构示意图。

图8为本申请实施例的无线终端的结构示意图。

图9为本申请实施例的包括图8所示实施例的无线终端的通信系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域技术人员知道，本发明的实施方式可以实现为一种系统、装置、设备、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：完全的硬件、完全的软件（包括固件、驻留软件、微代码等），或者硬件和软件结合的形式。

下面参考本发明的若干代表性实施方式，详细阐释本发明的原理和精神。

本申请实施例提供一种自适应同步跳频方法，该方法应用在无线AP与至少一个无线终端组成的无线网络之间，以解决数据传输过程中的信道干扰问题。

图1为本申请实施例的无线AP与无线终端的组网结构图。如图1所示，该网络系统中，无线AP为一个，无线终端可以为一个或者多个。

本实施例中，无线AP可以是允许一个或多个无线终端使用无线通信技术(诸如Wi-Fi)经由无线AP来连接至网络(诸如局域网(LAN)、广域网(WAN)、城域网(MAN)和因特网)的任何合适的设备。在一些实现中，无线AP可包括一个或多个收发机、一个或多个处理资源、一个或多个存储器资源、以及电源。存储器资源可包括非瞬态计算机可读介质(诸如一个或多个非易失性存储器元件，诸如EPROM、EEPROM、闪存存储器、硬盘驱动器等)。

无线终端可以是任何合适的无线设备，包括例如音频播放终端、无线LED灯组、蜂窝电话、个人数字助理(PDA)、平板设备、膝上型计算机或者诸如此类。无线终端的每一者也可被称为用户装备(UE)、订户站、移动单元、订户单元、无线单元、远程单元、移动设备、无线设备、无线通信设备、远程设备、移动订户站、接入终端、移动终端、无线终端、远程终端、手持机、用户代理、移动客户端、客户端、或其他某个合适的术语。在一些实现中，无线终端的每一者可包括一个或多个收发机、一个或多个处理资源、一个或多个存储器资源、以及电源(诸如电池)。存储器资源可包括非瞬态计算机可读介质(诸如一个或多个非易失性存储器元件，诸如EPROM、EEPROM、闪存存储器、硬盘驱动器等)。

对于无线AP和无线终端来说，该一个或多个收发机可包括Wi-Fi收发机以及任何其他合适的射频(RF)收发机以传送和接收无线通信信号。每个收发机可在不同操作频带中和/或使用不同通信协议与其他无线设备通信。例如，Wi-Fi收发机可根据IEEE802.11标准在900MHz频带、2.4GHz频带、5GHz频带以及60MHz频带内通信。

实施例一：

图2为本申请实施例的自适应同步跳频方法的处理流程图。如图2所示，所述方法包括：

步骤S201，采集所述无线AP与所述至少一个无线终端的当前信道信息；步骤S202，根据所述当前信道信息，确定是否跳频；步骤S203，如果确定跳频，将包含跳频请求、跳频序列和跳频时刻的跳频信息发送给所述至少一个无线终端，以使所述至少一个无线终端在所述跳频时刻根据所述跳频序列进行跳频。

一些实施例中，无线AP和多个无线终端之间可以采用Wi-Fi协议传送音频数据或者控制信息，并且通讯方式可以为单播形式。这种实施方式下，跳频时钟是以Wi-Fi时钟作为基准的。

在一些实施例中，无线AP与每个无线终端之间的数据发送存在重传或者发送失败的可能，因此，无线AP与无线终端之间的当前信道信息包括但不限于：无线AP与每个无线终端之间的数据发送重传次数、数据发送失败次数以及两者之间的信道被其它设备占用的时间比例。

本申请实施例中，数据发送重传次数、数据发送失败次数以及两者之间的信道被其它设备占用的时间，这三个要素是用来评价信道质量好坏的标准，如果数据发送重传的次数过多，数据发送失败的次数过多，或者/以及两者之间的信道被其他设备占用的时间较长，都会造成信道质量降低，需要跳频。具体实施时，可以根据业务类型的不同，为数据发送重传次数、数据发送失败次数以及两者之间的信道被其它设备占用的时间这三个因素分配不同的权重进行运算，得到反映当前信道质量的第一信道质量指数，即：

所述第一信道质量指数=数据发送重传次数*W1+数据发送失败次数*W2+信道被其它设备占用的时间比例*W3；

其中，W1，W2，W3为权重系数，可以根据业务类型的不同进行调整。正如上文中所提及，无线AP和无线终端之间可以传送音频数据或者控制信息，因此，当传送的业务数据为音频数据时，考虑到音频数据对传输带宽要求高，所以信道被其它设备占用的时间比例这一因素所占权重应该较大，即W3取值可大一些；当传送的业务数据为控制信息时，考虑到控制信息传送的时效性和可靠性，数据发送重传次数和数据发送失败次数这两个因素所占权重应该较大些，即W1，W2的取值应大一些。

本申请实施例中，信道被其它设备占用的时间比例为所述无线AP硬件探测到所述信道处于繁忙状态（clear channel assessment busy，CCA Busy）的时间与一个计算周期时间的比值。例如，信道繁忙状态CCA Busy的时间为1秒，一个计算周期时间为5秒，则信道被其他设备占用的时间比例为20%。其中，本实施例中的其他设备是指除本实施例中的无线AP和无线终端以外也工作于该信道所处频段的无线设备。一些实施例中，一个计算周期时间是指计算第一信道质量指数的周期时间，一般来讲可以将其设为1-5秒，周期越小，跳频的速度越快。

并且，无线AP按照设定的计算周期时间计算出无线AP与每个无线设备的当前无线连接的第一信道质量指数，当所述第一信道质量指数大于预设阈值时，则确定跳频。其中，预设阈值的设定也可以根据业务类型和实际需求的不同进行调整。

在一些实施例中，步骤S203中，如果确定跳频，则将包含跳频请求、跳频序列和跳频时刻的跳频信息发送给所述至少一个无线终端，以使所述至少一个无线终端在所述跳频时刻根据所述跳频序列进行跳频。

本申请实施例中，无线终端进行跳频所需的跳频信息至少包括跳频请求，跳频序列和跳频时刻。当无线终端接收到跳频请求后，会根据跳频信息中的跳频序列在跳频时刻进行跳频。

具体实施时，可以根据步骤S201中采集的当前信道信息生成跳频序列，具体实现为：

所述无线AP被动扫描所有可用频点，根据扫描结果中各个信道下的无线AP的数量，无线终端的数量以及信道被其它设备占用的时间比例，计算出第二信道质量指数，并挑选出第二信道质量指数较小的信道作为跳频序列，即：

第二信道质量指数=无线AP的数量*W4+无线终端的数量*W5+信道被其它设备占用的时间比例*W6；

其中，W4，W5，W6为权重系数，可以根据业务类型的不同进行调整。无线AP和无线终端之间可以传送音频数据或者控制信息，因此，当传送的业务数据为音频数据时，由于音频数据对传输带宽要求高，所以信道被其它设备占用的时间比例这一因素所占权重应该较大，即W6取值要大一些；当传送的业务数据为控制信息时，考虑到控制信息传送的时效性和可靠性，所以希望选择无线AP和终端数量少的信道来降低随机干扰出现的概率，也即W4和W5要选择大一些。

其中，所述信道被其它设备占用的时间比例为所述无线AP硬件探测到所述信道处于繁忙状态（clear channel assessment busy，CCA Busy）的时间与一个计算周期时间的比值。

本实施例中，被动扫描是指无线AP只切换频点监听其它设备发送的数据，无线AP自身不发送数据，而主动扫描是指无线AP切换频点后发送探测请求，并等待接收其它设备的探测响应。

在一些实施例中，跳频序列以及跳频请求可以包含在所述无线AP向无线终端发送的业务数据包头中。具体实施时，在业务数据的头部信息中包含一个跳频信息区，跳频信息区占用2个字节，其中bit15为跳频请求标记，1表示需要跳频，0表示不用跳频，bit0~bit14用于存放跳频序列，指示需要跳频到哪个信道。

这种实施方式下，不用单独组包发送跳频序列，减少了对信道带宽的占用，并且能够利用业务数据包的时间信息控制跳频发生的时刻，不影响业务数据的发送和接收。

在一些实施例中，步骤S203中，如果确定跳频，还生成跳频时刻并将跳频时刻发送给所述至少一个无线终端，以使所述至少一个无线终端在所述跳频时刻根据所述跳频序列进行跳频。

本实施例中，跳频时刻设置为所述无线AP处理跳频需求的时刻加上设定的跳频延时；其中，所述跳频延时的设定是为了确保在所述跳频时刻没有数据传输请求。另外，跳频时刻的计算只跟业务数据的周期相关，跟业务数据的类型无关，只要保证在当前数据发送周期结束以后，下个数据发送时间窗口到来之前完成跳频即可。

一种具体实施例中，所述无线AP以固定时间周期Tperiod发起传输请求，所述固定时间周期Tperiod包含发送时间窗口Tsend和空闲窗口Tidle两部分，即Tperiod=Tsend+Tidle；

所述无线AP在每个所述发送时间窗口Tsend开始的时刻更新生成的跳频序列和跳频请求到业务数据包头，并在所述业务数据包头添加当前时戳信息Tnow，则跳频时刻Thop的计算公式为：

Thop=Tnow+Tdelay；

N*Tperiod+Tsend<Tdelay<(N+1)*Tperiod；

其中，N为正整数，跳频延时Tdelay的设定可以根据业务类型进行调节。例如，当业务数据为控制信息时，由于对时效性和可靠性要求较高，因此跳频延时Tdelay可设置为比业务数据为音频数据时的跳频延时取值要小一些。

本申请实施例中，无线AP和无线终端都以IEEE802.11标准中规定的TSF（TimerSynchronization Function，时间同步功能）时间为基准，并且由于设定了跳频的时间窗口在没有数据传送的空闲时刻，因此通过本申请的跳频方法，不但实现了自适应同步跳频，同时可以确保在跳频时刻没有数据传输请求，更好的解决了数据传输过程中的信道干扰问题。

应当注意，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。

实施例二：

本具体实施例以无线AP和无线终端之间传送的业务数据为音频数据为例，详细介绍下本申请的自适应同步跳频方法。

本实施例中，如图3所示，包括一个主扬声器设备30和多个从扬声器设备（CH_BL、CH_BR、CH_FL、CH_FR）31、32、33、34，主扬声器设备30和从扬声器设备31、32、33、34之间以Wi-Fi方式进行组网，其中，主扬声器设备30充当无线AP，从扬声器设备31、32、33、34充当无线终端。主扬声器设备30和从扬声器设备31、32、33、34之间为单播模式。本实施例中，主扬声器设备可以通过USB接口连接外部源设备，例如电视、电脑、手机等，也可以通过蓝牙方式连接外部音频设备，接收音频数据并通过Wi-Fi单播形式传送给多个从扬声器设备。从扬声器设备可以为无线耳机或者无线音箱设备等。

本实施例中，当主扬声器设备30与某一从扬声器设备之间的信道干扰变强时，两者之间的信道质量变差，会导致从扬声器设备收到的音频信号收到干扰或者丢失，此时需要采用本申请所公开的自适应同步跳频方法进行自适应跳频，以解决信道干扰导致丢包的问题。

在主扬声器设备30和从扬声器设备进行传输传送的过程中，不断采集两者之间的信道上的当前信道信息，包括采集数据发送重传次数、数据发送失败次数以及两者之间的信道被其它设备占用的时间等。并且，在设定的计算周期时间内根据数据发送重传次数、数据发送失败次数以及两者之间的信道被其它设备占用的时间这三个因素计算第一信道质量指数，即：

所述第一信道质量指数=数据发送重传次数*W1+数据发送失败次数*W2+信道被其它设备占用的时间比例*W3；

其中，W1，W2，W3为权重系数，如前所述，当传送的业务数据为音频数据时，考虑到音频数据对传输带宽要求高，所以信道被其它设备占用的时间比例这一因素所占权重应该较大，即W3设为较大比重，例如可将W1：W2：W3设为0.2：0.3：0.5。

当根据当前的信道情况和设定的权重W1、W2、W3计算得到的第一信道质量指数大于预设阈值时，则确定跳频。并且，确定跳频后，根据当前信道信息生成跳频序列，即：

主扬声器设备30被动扫描所有可用频点，根据扫描结果中各个信道下的无线AP的数量，无线终端的数量以及信道被其它设备占用的时间比例，计算出第二信道质量指数，即：

第二信道质量指数=无线AP的数量*W4+无线终端的数量*W5+信道被其它设备占用的时间比例*W6；

其中，W4，W5，W6为权重系数，当传输的数据为音频数据时，考虑到音频数据对传输带宽要求高，所以信道被其它设备占用的时间比例这一因素所占权重应该较大，例如可以将W4：W5：W6设为0.3：0.3：0.4。

在得到第二信道质量指数后，挑选出第二信道质量指数较小的信道作为跳频序列，并将得到的跳频序列以及跳频请求包含在主扬声器设备30向从扬声器设备发送的音频数据包头中。这种实施方式下，不用单独组包发送跳频序列，减少了对信道带宽的占用，并且能够利用业务数据包的时间信息控制跳频发生的时刻，不影响业务数据的发送和接收。

进一步的，本实施例中，主扬声器设备30和从扬声器设备31、32、33、34之间都是以Wi-Fi方式连接，因此，主扬声器设备30和从扬声器设备31、32、33、34之间都是以IEEE802.11标准中规定的TSF时间为基准，主扬声器设备30以固定时间周期Tperiod发起传输请求，所述固定时间周期Tperiod包含发送时间窗口Tsend和空闲窗口Tidle两部分，主扬声器设备30在每个所述发送时间窗口Tsend开始的时刻更新所述跳频序列和所述跳频请求到音频数据包头，并在音频数据包头添加当前时戳信息Tnow，则跳频时刻Thop的计算公式为：

Thop=Tnow+Tdelay；

N*Tperiod+Tsend<Tdelay<(N+1)*Tperiod；

其中，N为正整数，跳频延时Tdelay的设定可以根据业务类型进行调节，当传送的数据为音频数据时，可以设为5ms-15ms。

根据上述具体实施例所描述的主扬声器设备30和从扬声器设备31、32、33、34之间的跳频方法，充当AP的主扬声器设备30在设定的时间周期内不断计算信道指数，以检测是否需要跳频，当需要跳频时，根据当前信道中的信道参数确定跳频序列，并且以IEEE802.11标准中规定的TSF时间为基准，设定跳频的时间窗口，因此可以实现无线终端的自适应同步跳频，解决信道干扰的问题。

实施例三：

该实施例以无线AP和无线终端之间传送的业务数据为控制信号为例，详细介绍下本申请的自适应同步跳频方法。

本具体实施例中，如图4所示，包括一个无线AP40和多个LED灯组设备41、42、43、44（图4中示意性的设置为4个）。并且，无线AP40和每个LED灯组设备之间通过Wi-Fi连接。本领域技术人员可以理解的是，本实施例中，无线AP可以为具有AP逻辑控制功能的控制终端，该控制终端可以为PC机、智能手机、笔记本电脑或者其他控制终端等，无线终端为LED灯组设备，LED灯组设备可以为安装在楼宇幕墙上的LED灯组，也可以是位于载体上的灯组，例如位于音箱上的LED灯组。

无线AP40通过Wi-Fi发送控制信号控制LED灯组设备的打开、关闭以及闪烁。当无线AP40与某一LED灯组设备之间的信道干扰变强，信道质量变差，可能发生控制信号传送错误或者传送不及时的情况，此时需要通过跳频改善控制链路的信道质量。

在无线AP40和LED灯组设备连接的过程中，无线AP40同样会在设定的计算周期内根据数据发送重传次数、数据发送失败次数以及两者之间的信道被其它设备占用的时间这三个因素不断计算第一信道质量指数，与传送的业务数据为音频数据不同，当传送的业务数据为控制信息时，考虑到控制信息传送的时效性和可靠性，数据发送重传次数和数据发送失败次数这两个因素所占权重较大，即选择W1，W2的值较大，例如可将W1：W2：W3设为0.4：0.4：0.2。

当根据当前的信道情况和设定的权重计算得到的第一信道质量指数大于预设阈值时，则确定跳频。并且，确定跳频后，根据当前信道信息生成跳频序列，即：

无线AP40被动扫描所有可用频点，根据扫描结果中各个信道下的无线AP的数量，无线终端的数量以及信道被其它设备占用的时间比例，计算出第二信道质量指数，即：

第二信道质量指数=无线AP的数量*W4+无线终端的数量*W5+信道被其它设备占用的时间比例*W6；

其中，W4，W5，W6为权重系数，当传输的数据为控制信息时，考虑到控制信息传送的时效性和可靠性，所以希望选择无线AP和终端数量少的信道来降低随机干扰出现的概率，也即W4和W5要选择大一些，例如可以将W4：W5：W6设为0.4：0.4：0.2。

在得到第二信道质量指数后，挑选出第二信道质量指数较小的信道作为跳频序列，并将得到的跳频序列以及跳频请求包含在无线AP40向LED灯组设备发送的控制信息的包头中。这种实施方式下，不用单独组包发送跳频序列，减少了对信道带宽的占用，并且能够利用业务数据包的时间信息控制跳频发生的时刻，不影响业务数据的发送和接收。

跳频时刻的计算只跟业务数据的周期相关，跟业务数据的类型无关，只要保证在当前数据发送周期结束以后，下个数据发送时间窗口到来之前完成跳频即可。因此，本实施例中，计算跳频时刻的方法与图3所示实施例中一致，故此处不再赘述。

根据上述实施例所描述的无线AP和无线终端之间的跳频方法，无线AP在设定的时间周期内根据当前信道信息计算第一信道质量指数，以检测是否需要跳频，当需要跳频时，根据当前信道中的参数计算出跳频序列，并且以IEEE802.11标准中规定的TSF时间为基准，设定跳频的时间窗口，不影响业务数据的发送和接收，因此可以实现无线终端的自适应同步跳频的同时，减小数据传输过程中的信道干扰。

在介绍了本发明示例性实施方式的方法之后，接下来，参考图5对本发明示例性实施方式的自适应同步跳频装置进行介绍。该装置的实施可以参见上述方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的术语“模块”和“单元”，可以是实现预定功能的软件和/或硬件。尽管以下实施例所描述的模块较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

实施例四：

图5为本申请实施例的自适应同步跳频装置的结构示意图。如图5所示，包括：

采集模块501，用于采集所述无线AP设备与所述至少一个无线终端的当前信道信息；

确定模块502，用于根据所述当前信道信息，确定是否跳频；

处理模块503，用于在确定跳频后，将包含跳频请求、跳频序列和跳频时刻的跳频信息发送给所述至少一个无线终端，以使所述至少一个无线终端在所述跳频时刻根据所述跳频序列进行跳频。

在一些实施例中，所述采集模块501采集所述无线AP与所述至少一个无线终端的当前信道信息，包括：采集所述无线AP与每个所述无线终端之间的数据发送重传次数，数据发送失败次数以及两者之间的信道被其它设备占用的时间比例。

在一些实施例中，所述确定模块502根据所述当前信道信息，确定是否跳频，包括：根据所述无线AP与每个所述无线终端之间所述数据发送重传次数，数据发送失败次数以及两者之间的信道被其它设备占用的时间比例计算根据所述无线AP与每个所述无线终端之间的信道的第一信道质量指数：

所述第一信道质量指数=数据发送重传次数*W1+数据发送失败次数*W2+信道被其它设备占用的时间比例*W3；

其中，W1，W2，W3为权重系数，可以根据业务类型的不同进行调整；

所述信道被其它设备占用的时间比例为所述无线AP硬件探测到所述信道处于繁忙状态的时间与一个计算周期时间的比值；

按照所述计算周期时间计算出当前的第一信道质量指数，当所述第一信道质量指数大于预设阈值时，则确定跳频。

在一些实施例中，所述处理模块503包括：

跳频序列生成单元，用于根据所述当前信道信息生成所述跳频序列，并将所述跳频序列发送给所述无线终端，具体为：

根据所述当前信道信息生成所述跳频序列，包括：所述无线AP被动扫描所有可用频点，根据扫描结果中各个信道下的无线AP的数量，无线终端的数量以及信道被其它设备占用的时间比例，计算出第二信道质量指数，并挑选出第二信道质量指数较小的信道作为跳频序列，即：

第二信道质量指数=无线AP的数量*W4+无线终端的数量*W5+信道被其它设备占用的时间比例*W6；

其中，W4，W5，W6为权重系数，可以根据业务类型的不同进行调整；

所述信道被其它设备占用的时间比例为所述无线AP硬件探测到所述信道处于繁忙状态的时间与一个计算周期时间的比值。

在一些实施例中，跳频序列以及跳频请求包含在所述无线AP向所述无线终端发送的业务数据包头中。

在一些实施例中，所述处理模块503包括：

跳频时刻生成单元，用于生成跳频时刻，所述跳频时刻为所述无线AP处理跳频需求的时刻加上设定的跳频延时；其中，所述跳频延时的设定确保在所述跳频时刻没有数据传输请求。

在一些实施例中，跳频时刻生成单元具体包括：

所述无线AP以固定时间周期Tperiod发起传输请求，所述固定时间周期Tperiod包含发送时间窗口Tsend和空闲窗口Tidle两部分，即Tperiod=Tsend+Tidle；

所述无线AP在每个所述发送时间窗口Tsend开始的时刻更新所述跳频序列和所述跳频请求信息到业务数据包头，并在所述业务数据包头添加当前时戳信息Tnow，则跳频时刻Thop的计算公式为：

Thop=Tnow+Tdelay；

N*Tperiod+Tsend<Tdelay<(N+1)*Tperiod；

其中，N为正整数，跳频延时Tdelay的设定可以根据业务类型进行调节。

在一些实施例中，所述无线AP与每个无线终端之间均通过Wi-Fi连接。

此外，尽管在上文详细描述中提及了自适应同步跳频装置的若干单元，但是这种划分仅仅并非强制性的。实际上，根据本发明的实施方式，上文描述的两个或更多单元的特征和功能可以在一个单元中具体化。同样，上文描述的一个单元的特征和功能也可以进一步划分为由多个单元来具体化。

实施例五：

如图6所示，本申请实施例还公开一种无线AP60，包括：一个或多个处理器600；以及存储计算机指令的存储器601，所述计算机指令由所述一个或多个处理器600执行上述的自适应同步跳频方法，其内容和效果可参考实施例一、实施例二、实施例三，对此不再赘述。

实施例六：

本申请实施例还公开一种通信系统，如图7所示，包括无线AP70以及与其连接的至少一个无线终端71，72，…，7n。所述无线AP包括如实施例四所述的自适应同步跳频装置。本实施例中，自适应同步跳频装置可以为集成在无线AP中的功能模块，也可以为单独的处理器或者控制器。

实施例七：

本发明实施例还公开了一种无线终端81，如图8所示，与无线AP80相连接，所述无线终端包括：接收模块811，用于接收所述无线AP发送的包含跳频请求、跳频序列和跳频时刻的跳频信息；跳频模块812，用于根据所述跳频请求和跳频序列信息在所述跳频时刻进行跳频。

本实施例中，无线AP可参考实施例五和实施例六所记载的无线AP，在此不再赘述。

实施例八：

本发明实施例还公开了一种通信系统，如图9所示，包括无线AP90以及与其连接的至少一个无线终端91，92，…，9n。本实施例中，无线AP可参考实施例五或者实施例六所记载的无线AP，无线终端可参考实施例七所记载的无线终端。

实施例九：

本发明还提供一种计算机程序产品，包括：计算机指令，所述计算机指令用于实现上述的自适应同步跳频方法，其内容和效果可参考实施例一、实施例二、实施例三，对此不再赘述。

实施例十：

本发明还提供一种计算机存储介质，包括：计算机指令，所述计算机指令用于实现上述的自适应同步跳频方法，其内容和效果可参考实施例一、实施例二、实施例三，对此不再赘述。

综上所述，本发明实施例的自适应同步跳频方法、装置、无线AP及通信系统，通过自适应跳频解决了Wi-Fi设备数据传输过程中的信道干扰问题，并且设定了跳频的时间窗口，设定跳频延时以确保在所述跳频时刻没有数据传输请求，故在实现无线终端的同步跳频的同时减小了信道干扰。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种自适应同步跳频方法，其特征在于，应用于无线AP以及与其连接的至少一个无线终端之间，所述方法包括：

采集所述无线AP与所述至少一个无线终端的当前信道信息；

根据所述当前信道信息，确定是否跳频；

如果确定跳频，将包含跳频请求、跳频序列和跳频时刻的跳频信息发送给所述至少一个无线终端，以使所述至少一个无线终端在所述跳频时刻根据所述跳频序列进行跳频；

其中，所述无线AP和无线终端均以TSF时间为基准；

所述跳频时刻为所述无线AP处理跳频需求的时刻加上设定的跳频延时；其中，所述跳频延时的设定确保在所述跳频时刻没有数据传输请求；

所述无线AP以固定时间周期Tperiod发起传输请求，所述固定时间周期Tperiod包含发送时间窗口Tsend和空闲窗口Tidle两部分，即Tperiod=Tsend+Tidle；

所述无线AP在每个所述发送时间窗口Tsend开始的时刻更新所述跳频序列和所述跳频请求信息到业务数据包头，并在所述业务数据包头添加当前时戳信息Tnow，则跳频时刻Thop的计算公式为：

Thop=Tnow+Tdelay；

N*Tperiod+Tsend<Tdelay<(N+1)*Tperiod；

其中，N为正整数，跳频延时Tdelay的设定可以根据业务类型进行调节。

2.根据权利要求1所述的自适应同步跳频方法，其特征在于，所述采集所述无线AP与所述至少一个无线终端的当前信道信息，包括：

采集所述无线AP与每个所述无线终端之间的数据发送重传次数，数据发送失败次数以及两者之间的信道被其它设备占用的时间比例。

3.根据权利要求2所述的自适应同步跳频方法，其特征在于，所述根据所述当前信道信息，确定是否跳频，包括：

根据所述无线AP与每个所述无线终端之间所述数据发送重传次数，数据发送失败次数以及两者之间的信道被其它设备占用的时间比例计算根据所述无线AP与每个所述无线终端之间的信道的第一信道质量指数：

所述第一信道质量指数=数据发送重传次数*W1+数据发送失败次数*W2+信道被其它设备占用的时间比例*W3；

其中，W1，W2，W3为权重系数，可以根据业务类型的不同进行调整；

所述信道被其它设备占用的时间比例为所述无线AP硬件探测到所述信道处于繁忙状态的时间与一个计算周期时间的比值；

按照所述计算周期时间计算出当前的第一信道质量指数，当所述第一信道质量指数大于预设阈值时，则确定跳频。

4.根据权利要求2所述的自适应同步跳频方法，其特征在于，还包括：如果确定跳频，根据所述当前信道信息生成所述跳频序列，并将所述跳频序列发送给所述无线终端。

5.根据权利要求4所述的自适应同步跳频方法，其特征在于，根据所述当前信道信息生成所述跳频序列，包括：

所述无线AP被动扫描所有可用频点，根据扫描结果中各个信道下的无线AP的数量，无线终端的数量以及信道被其它设备占用的时间比例，计算出第二信道质量指数，并挑选出第二信道质量指数较小的信道作为跳频序列，即：

第二信道质量指数=无线AP的数量*W4+无线终端的数量*W5+信道被其它设备占用的时间比例*W6；

其中，W4，W5，W6为权重系数，可以根据业务类型的不同进行调整；

所述信道被其它设备占用的时间比例为所述无线AP硬件探测到所述信道处于繁忙状态的时间与一个计算周期时间的比值。

6.根据权利要求1所述的自适应同步跳频方法，其特征在于，所述跳频序列以及跳频请求包含在所述无线AP向所述无线终端发送的业务数据包头中。

7.根据权利要求1-6任一项所述的自适应同步跳频方法，其特征在于，所述无线AP与每个无线终端之间均通过Wi-Fi连接。

8.一种自适应同步跳频装置，其特征在于，包括：

采集模块，用于采集无线AP和与所述无线AP连接的至少一个无线终端的当前信道信息；

确定模块，用于根据所述当前信道信息，确定是否跳频；

发送模块，用于在确定跳频后，将包含跳频请求、跳频序列和跳频时刻的跳频信息发送给所述至少一个无线终端，以使所述至少一个无线终端在所述跳频时刻根据所述跳频序列进行跳频；

其中，所述无线AP和无线终端均以TSF时间为基准；

所述跳频时刻为所述无线AP处理跳频需求的时刻加上设定的跳频延时；其中，所述跳频延时的设定确保在所述跳频时刻没有数据传输请求；

所述无线AP以固定时间周期Tperiod发起传输请求，所述固定时间周期Tperiod包含发送时间窗口Tsend和空闲窗口Tidle两部分，即Tperiod=Tsend+Tidle；

所述无线AP在每个所述发送时间窗口Tsend开始的时刻更新所述跳频序列和所述跳频请求信息到业务数据包头，并在所述业务数据包头添加当前时戳信息Tnow，则跳频时刻Thop的计算公式为：

Thop=Tnow+Tdelay；

N*Tperiod+Tsend<Tdelay<(N+1)*Tperiod；

其中，N为正整数，跳频延时Tdelay的设定可以根据业务类型进行调节。

9.一种无线AP，其特征在于，包括：

一个或多个处理器；以及

存储指令的存储器，所述指令由所述一个或多个处理器执行时使用所述无线AP通过以下操作来使与所述无线AP连接的至少一个无线终端进行跳频：

采集所述无线AP与所述至少一个无线终端的当前信道信息；

根据所述当前信道信息，确定是否跳频；

如果确定跳频，将包含跳频请求、跳频序列和跳频时刻的跳频信息发送给所述至少一个无线终端，以使所述至少一个无线终端在所述跳频时刻根据所述跳频序列进行跳频；

其中，所述无线AP和无线终端均以TSF时间为基准；

所述跳频时刻为所述无线AP处理跳频需求的时刻加上设定的跳频延时；其中，所述跳频延时的设定确保在所述跳频时刻没有数据传输请求；

所述无线AP以固定时间周期Tperiod发起传输请求，所述固定时间周期Tperiod包含发送时间窗口Tsend和空闲窗口Tidle两部分，即Tperiod=Tsend+Tidle；

所述无线AP在每个所述发送时间窗口Tsend开始的时刻更新所述跳频序列和所述跳频请求信息到业务数据包头，并在所述业务数据包头添加当前时戳信息Tnow，则跳频时刻Thop的计算公式为：

Thop=Tnow+Tdelay；

N*Tperiod+Tsend<Tdelay<(N+1)*Tperiod；

其中，N为正整数，跳频延时Tdelay的设定可以根据业务类型进行调节。

10.一种通信系统，包括无线AP以及与其连接的至少一个无线终端，其特征在于，所述无线AP包括一个或多个处理器以及存储指令的存储器，所述指令由所述一个或多个处理器执行时，通过以下操作来使所述至少一个无线终端进行跳频：

采集所述无线AP与所述至少一个无线终端的当前信道信息；

根据所述当前信道信息，确定是否跳频；

如果确定跳频，将包含跳频请求、跳频序列和跳频时刻的跳频信息发送给所述至少一个无线终端，以使所述至少一个无线终端在所述跳频时刻根据所述跳频序列进行跳频；

其中，所述无线AP和无线终端均以TSF时间为基准；

所述跳频时刻为所述无线AP处理跳频需求的时刻加上设定的跳频延时；其中，所述跳频延时的设定确保在所述跳频时刻没有数据传输请求；

所述无线AP以固定时间周期Tperiod发起传输请求，所述固定时间周期Tperiod包含发送时间窗口Tsend和空闲窗口Tidle两部分，即Tperiod=Tsend+Tidle；

所述无线AP在每个所述发送时间窗口Tsend开始的时刻更新所述跳频序列和所述跳频请求信息到业务数据包头，并在所述业务数据包头添加当前时戳信息Tnow，则跳频时刻Thop的计算公式为：

Thop=Tnow+Tdelay；

N*Tperiod+Tsend<Tdelay<(N+1)*Tperiod；

其中，N为正整数，跳频延时Tdelay的设定可以根据业务类型进行调节。

11.一种无线终端，其特征在于，与无线AP相连接，所述无线终端包括：

接收模块，用于接收所述无线AP发送的包含跳频请求、跳频序列和跳频时刻的跳频信息；

跳频模块，用于根据所述跳频请求和跳频序列信息在所述跳频时刻进行跳频；

其中，所述无线AP和无线终端均以TSF时间为基准；

所述跳频时刻为所述无线AP处理跳频需求的时刻加上设定的跳频延时；其中，所述跳频延时的设定确保在所述跳频时刻没有数据传输请求；

所述无线AP以固定时间周期Tperiod发起传输请求，所述固定时间周期Tperiod包含发送时间窗口Tsend和空闲窗口Tidle两部分，即Tperiod=Tsend+Tidle；

所述无线AP在每个所述发送时间窗口Tsend开始的时刻更新所述跳频序列和所述跳频请求信息到业务数据包头，并在所述业务数据包头添加当前时戳信息Tnow，则跳频时刻Thop的计算公式为：

Thop=Tnow+Tdelay；

N*Tperiod+Tsend<Tdelay<(N+1)*Tperiod；

其中，N为正整数，跳频延时Tdelay的设定可以根据业务类型进行调节。

12.一种通信系统，包括无线AP以及与其连接的至少一个无线终端，其特征在于，每一所述无线终端包括：

接收模块，用于接收所述无线AP发送的包含跳频请求、跳频序列和跳频时刻的跳频信息；

跳频模块，用于根据所述跳频请求和跳频序列信息在所述跳频时刻进行跳频；

其中，所述无线AP和无线终端均以TSF时间为基准；

所述跳频时刻为所述无线AP处理跳频需求的时刻加上设定的跳频延时；其中，所述跳频延时的设定确保在所述跳频时刻没有数据传输请求；

所述无线AP以固定时间周期Tperiod发起传输请求，所述固定时间周期Tperiod包含发送时间窗口Tsend和空闲窗口Tidle两部分，即Tperiod=Tsend+Tidle；

所述无线AP在每个所述发送时间窗口Tsend开始的时刻更新所述跳频序列和所述跳频请求信息到业务数据包头，并在所述业务数据包头添加当前时戳信息Tnow，则跳频时刻Thop的计算公式为：

Thop=Tnow+Tdelay；

N*Tperiod+Tsend<Tdelay<(N+1)*Tperiod；

其中，N为正整数，跳频延时Tdelay的设定可以根据业务类型进行调节。

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