CN111385820A

CN111385820A - 一种Wifi射频方向优化方法、装置及可读存储介质

Info

Publication number: CN111385820A
Application number: CN201811630462.6A
Authority: CN
Inventors: 曾永莹
Original assignee: Shenzhen TCL New Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen TCL New Technology Co Ltd
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2018-12-29
Publication date: 2020-07-07

Abstract

本发明公开一种Wifi射频方向优化方法、装置及可读存储介质，方法包括：AP同时在若干不同方向发射射频信号，AP等待STA的反馈信号AP分别记录在若干不同方向发射射频信号的发射时间和STA反馈信号的反馈时间，选择若干不同方向射频信号发射时间和反馈时间差值最小的方向作为AP向STA发射和接收信号的方向。本发明提供的Wifi射频方向优化方法、装置及可读存储介质使得AP和STA之间的信号传输时间最短，极大提高了用户使用Internet服务的速度。

Description

一种Wifi射频方向优化方法、装置及可读存储介质

技术领域

本发明涉及射频技术领域，尤其涉及一种Wifi射频方向优化方法、装置及可读存储介质。

背景技术

目前，Wifi技术广泛应用于各种电子设备，Wifi终端（STA）需要通过Wifi接入点（AP）才能连接到Internet。AP起到了非常重要的桥梁作用。AP和STA之间的数据传输效率将影响用户利用Internet的各种活动。AP的视频信号自发射后会在空中传播，经过多次的反射才到达STA。多次反射到达STA的过程使得射频信号传播的速度变慢，严重时会大大影响用户使用Internet服务的速度。显然，如何构建一个最佳的Wifi射频发射/接收的方向，使射频信号能够快速到达STA并反馈信号是一个尚待解决的问题。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足之处，本发明为解决现有技术缺陷和不足，提出了一种能够构建最佳的Wifi射频发射/接收信号方向，缩短AP与STA之间的传输时间，提高用户链接网络速度的Wifi射频方向优化方法。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

一种Wifi射频方向优化方法，包括如下步骤：

AP同时在若干不同方向发射射频信号；

STA在不同方向接收AP发射的射频信号并反馈；

AP根据发射射频信号和STA的反馈射频信号的信息确定Wifi射频信号的发射和接收方向。

作为进一步的改进技术方案，所述AP同时在若干不同方向发射射频信号步骤中，AP同时在至少四个不同方向上发射射频信号，以保证覆盖范围。

作为进一步的改进技术方案，所述AP根据发射射频信号和STA的反馈射频信号的信息确定Wifi射频信号的发射和接收方向具体包括如下步骤：

AP接收STA的反馈信号，并分别记录在若干不同方向发射射频信号的发射时间和STA反馈信号的反馈时间；

AP根据若干不同方向射频信号发射时间和反馈时间差值最小的方向确定作为AP向STA发射和接收信号的方向。

作为进一步的改进技术方案，所述AP发射射频信号的帧信号的数据结构包括MAC地址、发射类型、发射初始化时间戳、发射方向和帧校验序列。

作为进一步的改进技术方案，所述STA在不同方向接收AP发射的射频信号并反馈步骤中，STA反馈射频信号的帧信号的数据结构包括MAC地址、发射类型、反馈初始化时间戳、发射方向和帧校验序列。

作为进一步的改进技术方案，所述AP和STA事先要进行时钟同步。

作为进一步的改进技术方案，所述AP可同时与多个STA在不同方向分别进行射频信号交互。

作为进一步的改进技术方案，所述AP和STA的所处位置相对固定，所处环境相对稳定。

本发明还提供一种Wifi射频方向优化装置，所述Wifi射频方向优化装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器运行的Wifi射频方向优化程序，所述Wifi射频方向优化程序被所述处理器执行时实现上述的Wifi射频方向优化方法的步骤。

本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有Wifi射频方向优化程序，所述Wifi射频方向优化程序被处理器执行时实现如上述的Wifi射频方向优化方法的步骤。

与现有技术Wifi射频信号在空中传播没有进行发射信号和反馈信号的计算不同，本发明提供的Wifi射频方向优化方法在AP向STA发射射频信号时记录发射时间，在接收STA反馈信号时记录反馈时间，在发射时间和反馈时间差值中选择最小值作为选择发射和接收射频信号的方向作为最优选的方向，从而使得AP和STA之间的信号传输时间最短，极大提高了用户使用Internet服务的速度。

附图说明

图1是本发明一种Wifi射频方向优化方法的流程图。

图2是本发明一种Wifi射频方向优化方法中AP和STA发射射频信号的路径原理框图。

图3是本发明Wifi射频方向优化装置原理结构框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

Wifi终端（STA）通过Wifi接入点（AP，Access Point）来接入网路，在现实的网络环境下，Wifi接入点AP相对固定，使用环境中可能因为物体会对射频信号造成影响，导致射频信号被物体发射、折射或者饶射。因为，Wifi信号是一种电磁波，碰到物体也会被吸收和反射，一般而言，从AP发出的射频信号不会直接到达STA，而是经过多次物体的反射、折射等情况之后才会到达STA，如果能够找到一个方向发射，使得射频信号在空中传输的路径最短，则可以有效增强数据传输的效率。本发明提出一种Wifi射频方向优化方法，用于优化AP与STA之间传输的Wifi射频信号。图1所示为本发明一种Wifi射频方向优化方法的流程图，该方法包括如下步骤：

步骤S100，AP同时在若干不同方向发射射频信号。首先，需要对AP发射射频信号的最佳方向进行选择，AP在正常上电运行后，向若干个不同方向发射射频信号，如图2本发明一种Wifi射频方向优化方法中AP和STA发射射频信号的路径原理框图可见，AP分别向1、2、3、4四个方向发射射频信号，STA在方向1上接收射频信号，当然，也可以向更多的方向发射射频信号。所述AP发射射频信号的帧信号的数据结构包括MAC地址、发射类型、发射初始化时间戳、发射方向和帧校验序列。比如AP发射给STA的射频信号AP scanning frame（AP发射帧）的帧结构为表1所示：

表1 AP scanning frame帧结构

其中，MAC Header为MAC地址，Type为发射类（scanning代表发射类型），InitTimestamp则代表发射初始化时间戳，Out direction代表发射的方向，FCS则代表帧校验序列。

步骤S200，STA在不同方向接收AP发射的射频信号并反馈。

STA在接收到AP的射频信号后，分别回复STA response frame（STA反馈帧）。所述STA在不同方向接收AP发射的射频信号并反馈步骤中，STA反馈射频信号的帧信号的数据结构包括MAC地址、发射类型、反馈初始化时间戳、发射方向和帧校验序列。比如，STA反馈射频信号STA response frame（STA反馈帧）的帧结构为表2所示：

表2 STA response frame帧结构

其中，MAC Header为MAC地址，Type为反馈类（response代表反馈类型），InitTimestamp为AP的发射初始化时间戳，Resp Timestamp为STA反馈初始化时间戳，Outdirection代表发射的方向，FCS则代表帧校验序列。

步骤S300，AP根据发射射频信号和STA的反馈射频信号的信息确定Wifi射频信号的发射和接收方向。

AP分别记录在若干不同方向发射射频信号的发射时间和STA反馈信号的反馈时间，选择若干不同方向射频信号发射时间和反馈时间差值最小的方向作为AP向STA发射和接收信号的方向。比如，AP向方向1、2、3、4上发射射频信号a1、a2、a3、a4的时间分别为T1、T2、T3、T4，STA接收到AP的射频信号a1、a2、a3、a4后分别回复信号b1、b2、b3、b4，AP在方向1、2、3、4上接收到STA的反馈信号时间为T11、T12、T13、T14，将方向1、2、3、4上AP接收到的STA反馈信号的时间减去AP发射射频信号的时间，得到各个方向上AP发射和接收STA射频信号的时间差值，比较各个差值之间的最小值，即可确定AP发射和接收STA射频信号的最优路径，后续AP发射和接收射频信号即以最优路径为发射和接收射频信号的路径，以改善和增强Wifi射频信号在空中传输的效率。应当说明的是，所述AP可同时与多个STA在不同方向分别进行射频信号交互。

比如，根据以上AP发射帧和STA反馈帧的帧数据结构来看，AP在方向1、2、3、4（或更多）方向上接收到STA的反馈射频信号，记录收到信号的时间后可以建议如下表3：

表3 AP射频信号记录表

如表3AP射频信号记录表可见，该信号记录表表头有6个字段，分别为STA MAC、InitTimestamp、Resp Timestamp、Recv Timestamp、Out direction、In direction，其中，各字段含义如下：

STA MAC为STA的MAC地址，具有惟一性；

Init Timestamp 为AP发出scanning信号时间戳

Resp Timestamp为STA收到scanning信号后，发出response信号时间戳；

Recv Timestamp 为AP收到response信号时间戳；

Out direction为AP发出scanning信号的方向（方向1、2、3、4…）；

In direction为AP收到response信号的方向（方向1、2、3、4…）；

AP在建立了上述射频信号记录表后，即可以确定AP在各个方向上发射射频信号以及STA反馈的射频信号的相关信息，进而可以根据最优算法来计算出最优的发射和接收射频信号方向，优化射频信号发射和接收的路径。其最优算法如下：

分别计算出D1=Resp Timestamp- Init Timestamp

D2=Recv Timestamp- Resp Timestamp

得到如下表4计算结果表：

表4 AP优化计算结果表

然后从中找出STA MAC相同的记录如表5：

表5 AP优化计算结果（STA MAC相同）表

从表5中找出Min（D1）和Min（D2），Min（）函数代表计算最小值。从表5中可见，Min（D1）和Min（D2）的值均为1。Min（D1）对应记录的Out direction即为AP向该MAC的STA发射射频信号的最优方向为方向1。而Min（D2）对应记录的In direction即为AP接收该MAC的STA发送信号的最优方向为方向3。据此，AP得到向该MAC的STA发射和接收射频信号的最佳路径为发射方向1、反馈方向3。

当然，本发明方法以AP和STA的所处位置相对固定以及所处环境相对稳定为最佳。另外，为了保证时间戳的统一，所述AP和STA事先要进行时钟同步。

本发明还提供一种Wifi射频方向优化装置，如图3所示，图3为本发明Wifi射频方向优化装置原理结构框图，该装置包括存储器21、处理器20及存储在所述存储器21上并可在所述处理器20运行的Wifi射频方向优化程序22，所述Wifi射频方向优化程序22被所述处理器20执行时实现如下步骤：

AP同时在若干不同方向发射射频信号；

STA在不同方向接收AP发射的射频信号并反馈；

所述处理器20可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器21可以是所述Wifi射频方向优化装置的内部存储单元，例如Wifi射频方向优化装置的硬盘或内存。所述存储器21也可以是所述Wifi射频方向优化装置的外部存储设备，例如所述Wifi射频方向优化装置上配备的插接式硬盘，智能存储卡（Smart MediaCard, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）等。进一步地，所述存储器21还可以既包括所述Wifi射频方向优化装置的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器21用于存储所述Wifi射频方向优化程序以及所述Wifi射频方向优化装置所需的其他程序和数据。所述存储器21还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有Wifi射频方向优化程序，所述Wifi射频方向优化程序被处理器执行时实现上述的Wifi射频方向优化方法的步骤。

应当理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不足以限制本发明的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本发明的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种Wifi射频信号方向优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

AP同时在若干不同方向发射射频信号；

STA在不同方向接收AP发射的射频信号并反馈；

2.根据权利要求1所述的一种Wifi射频信号方向优化方法，其特征在于，所述AP同时在若干不同方向发射射频信号步骤中，AP同时在至少四个不同方向上发射射频信号，以保证覆盖范围。

3.根据权利要求1所述的一种Wifi射频信号方向优化方法，其特征在于，所述AP根据发射射频信号和STA的反馈射频信号的信息确定Wifi射频信号的发射和接收方向具体包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种Wifi射频信号方向优化方法，其特征在于，所述AP发射的射频信号的帧信号的数据结构包括MAC地址、发射类型、发射初始化时间戳、发射方向和帧校验序列。

5.根据权利要求3所述的一种Wifi射频信号方向优化方法，其特征在于，所述STA在不同方向接收AP发射的射频信号并反馈步骤中，STA反馈射频信号的帧信号的数据结构包括MAC地址、发射类型、反馈初始化时间戳、发射方向和帧校验序列。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种Wifi射频信号方向优化方法，其特征在于，所述AP和STA事先要进行时钟同步。

7.根据权利要求1至5任一项所述的Wifi射频信号方向优化方法，其特征在于，所述AP可同时与多个STA在不同方向分别进行射频信号交互。

8.根据权利要求1至5任一项所述的一种Wifi射频方向优化方法，其特征在于，所述AP和STA的所处位置相对固定，所处环境相对稳定。

9.一种Wifi射频方向优化装置，其特征在于，所述Wifi射频方向优化装置包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器运行的Wifi射频方向优化程序，所述Wifi射频方向优化程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的Wifi射频方向优化方法的步骤。

10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质存储有Wifi射频方向优化程序，所述Wifi射频方向优化程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述的Wifi射频方向优化方法的步骤。