CN111835492A - 面向非对称信道的对称的跨协议通信方法及装置 - Google Patents

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CN111835492A CN202010518464.7A CN202010518464A CN111835492A CN 111835492 A CN111835492 A CN 111835492A CN 202010518464 A CN202010518464 A CN 202010518464A CN 111835492 A CN111835492 A CN 111835492A
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Abstract

本申请实施例提供了面向非对称信道的对称的跨协议通信方法及装置，各目标CTC信道的集合包括重叠CTC信道，即所有目标CTC信道的总频段范围覆盖重叠CTC信道的频段范围，配合本申请的码片发送方式，利用ZigBee端与WiFi端重叠的4个信道发送数据，即使部分信道的数据噪声很大，也可以通过其他信道中的数据进行数据识别，实现了从ZigBee端到WiFi端的CTC通信，能够增加重叠CTC信道的利用率，增加ZigBee端到WiFi端数据传输距离，使得在非对称CTC信道上建立对称的CTC成为可能。

Description

面向非对称信道的对称的跨协议通信方法及装置
技术领域
本申请涉及通信技术领域，特别是涉及面向非对称信道的对称的跨协议通信方法及装置。
背景技术
物联网技术描绘了万物互联的未来宏图，任何可独立寻址的对象都能通过网络互联融入人们的生活，为人们提供智能和便捷的服务。物联网技术在应用领域受到越来越多的关注，作为物联网核心技术之一的无线网络技术也得到了快速发展。以ZigBee(紫峰)、Bluetooth(蓝牙)、WiFi(Wireless Fidelity，无线保真)为代表的无线网络协议，依不同的应用需求被提出，继而在各自的应用领域持续发展。无线传感器网络是ZigBee协议规范的主要载体；WiFi协议规范常用于智能设备的通信技术；对于一些应用于身体感知和控制的智能产品则常采用蓝牙协议。
随着物联网应用的快速普及，不同类型的无线网络在不断扩展各自的应用空间，逐渐形成了多网络多协议在同一空间共存的状态。比如使用ZigBee协议的智能家居控制网络部署在WiFi信号覆盖的室内环境，同时在该室内环境中也存在众多使用蓝牙协议的智能硬件。多样化的无线网络协议不仅需要在共存环境中保持各自的有效运转、互联互通，往往还需要实现跨网络、跨协议的通信，进行必要的数据交换和信息共享。但是现有的无线网络协议不仅不能彼此分享数据信息，满足理想物联网互联互通的需求，反而会对彼此造成干扰，影响通信效率。
解决无线网络协议共存问题的关键是要在共享与竞争同时存在的机制内实现有效的跨网络协同和跨协议控制。为解决这个问题，冲突避让、冲突容忍以及并发传输等技术被提出，冲突避让技术是指通过协调多个设备相互避让来避免无线设备间的相互干扰，冲突容忍是指利用捕获效应增加对干扰的容忍能力，避免传输效率的大幅度下降。CTC(Cross-Technology Communication，跨协议通信技术)的出现，使得不同协议之间的数据交换成为可能。
然而，由于CTC信道的非对称性，CTC技术无法实现双向对称的通信。具体的，packet-level CTC(数据包层的跨协议通信)虽然能实现双向通信，但不对称的发送功率导致了极为不对称的通信范围。比如WiFi的最大发送功率能达到20dBm，从WiFi向ZigBee发送数据包时，CTC所需要的特征能更容易地被获取，从WiFi端到ZigBee端的通信距离则能达到几十米；而ZigBee的最大发送功率仅能达到0dBm，从ZigBee端向WiFi端发送数据包时，CTC所需要的特征变得不稳定，极易被环境中的噪声干扰，从ZigBee端到WiFi端的通信距离只有几米。因此如何增加ZigBee端到WiFi端的通信距离，是亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种面向非对称信道的对称的跨协议通信方法及装置，以实现增加ZigBee端到WiFi端的通信距离。具体技术方案如下：
第一方面，本申请实施例提供了一种面向非对称信道的对称的跨协议通信方法，应用于ZigBee端，所述方法包括：获取用于编码的目标扩频因子及目标符号周期，其中，一个目标符号周期为单个符号的信号的时长；根据所述目标扩频因子，确定用于与WiFi端进行通信的目标跨协议通信技术CTC信道的目标数量及各所述目标CTC信道，其中，所有目标CTC信道的总频段范围与重叠CTC信道的频段范围存在重叠，所述重叠CTC信道为ZigBee端信道与WiFi端信道中频段重叠的信道；在待发送编码数据中获取当前待发送的目标符号，其中，所述待发送编码数据包括多个符号，各所述符号均以目标数量的码片的形式进行发送；确定所述目标符号对应的各所述目标CTC信道发送码片的信道发送次序，得到目标信道发送次序，其中，一个所述目标符号周期内一个目标CTC信道发送所述目标符号一个码片，不同符号对应不同的信道发送次序；按照所述目标信道发送次序，利用各所述目标CTC信道依次发送码片；返回上述步骤：在待发送编码数据中获取当前待发送的目标符号继续执行，直至所述待发送编码数据中的各符号均发送完成。
第二方面，本申请实施例提供了一种面向非对称信道的对称的跨协议通信方法，应用于WiFi端，所述方法包括：获取用于解码的目标扩频因子及目标符号周期，其中，一个目标符号周期为单个符号的信号的时长；根据所述目标符号周期，将重叠CTC信道接收的待解码数据拆分为数据符号帧，其中，每帧数据符号帧的时长为一个所述目标符号周期，所述重叠CTC信道为ZigBee端信道与WiFi端信道中频段重叠的信道；根据预设的码片周期及所述ZigBee端单个信道的频段，将所述数据符号帧拆分为多个码片窗口，其中，单个码片窗口的时长为一个所述码片周期的时长，单个码片窗口的频段为所述ZigBee端单个信道的频段；确定所述数据符号帧的各码片窗口中是否存在所述ZigBee端发送的码片，得到第一码片分布矩阵，其中，所述数据符号帧中的一个码片窗口表示为所述第一码片分布矩阵中一个元素，且存在码片的码片窗口与不存在码片的码片窗口通过不同的元素表示；确定所述第一码片分布矩阵对应的符号，得到所述待解码数据表示的符号。
第三方面，本申请实施例提供了一种面向非对称信道的对称的跨协议通信装置，应用于ZigBee端，所述装置包括：编码数据获取模块，用于获取用于编码的目标扩频因子及目标符号周期，其中，一个目标符号周期为单个符号的信号的时长；CTC信道确定模块，用于根据所述目标扩频因子，确定用于与WiFi端进行通信的目标跨协议通信技术CTC信道的目标数量及各所述目标CTC信道，其中，所有目标CTC信道的总频段范围与重叠CTC信道的频段范围存在重叠，所述重叠CTC信道为ZigBee端信道与WiFi端信道中频段重叠的信道；目标符号获取模块，用于在待发送编码数据中获取当前待发送的目标符号，其中，所述待发送编码数据包括多个符号，各所述符号均以目标数量的码片的形式进行发送；发送次序确定模块，用于确定所述目标符号对应的各所述目标CTC信道发送码片的信道发送次序，得到目标信道发送次序，其中，一个所述目标符号周期内一个目标CTC信道发送所述目标符号一个码片，不同符号对应不同的信道发送次序；码片数据发送模块，用于按照所述目标信道发送次序，利用各所述目标CTC信道依次发送码片；发送完成判断模块，用于返回上述目标符号获取模块继续执行，直至所述待发送编码数据中的各符号均发送完成。
第四方面，本申请实施例提供了一种面向非对称信道的对称的跨协议通信装置，应用于WiFi端，所述装置包括：解码数据获取模块，用于获取用于解码的目标扩频因子及目标符号周期，其中，一个目标符号周期为单个符号的信号的时长；符号帧划分模块，用于根据所述目标符号周期，将重叠CTC信道接收的待解码数据拆分为数据符号帧，其中，每帧数据符号帧的时长为一个所述目标符号周期，所述重叠CTC信道为ZigBee端信道与WiFi端信道中频段重叠的信道；码片窗口划分模块，用于根据预设的码片周期及所述ZigBee端单个信道的频段，将所述数据符号帧拆分为多个码片窗口，其中，单个码片窗口的时长为一个所述码片周期的时长，单个码片窗口的频段为所述ZigBee端单个信道的频段；分布矩阵确定模块，用于确定所述数据符号帧的各码片窗口中是否存在所述ZigBee端发送的码片，得到第一码片分布矩阵，其中，所述数据符号帧中的一个码片窗口表示为所述第一码片分布矩阵中一个元素，且存在码片的码片窗口与不存在码片的码片窗口通过不同的元素表示；符号确定模块，用于确定所述第一码片分布矩阵对应的符号，得到所述待解码数据表示的符号。
本申请实施例提供的面向非对称信道的对称的跨协议通信方法及装置，各目标CTC信道的集合包括重叠CTC信道，即所有目标CTC信道的总频段范围覆盖重叠CTC信道的频段范围，配合本申请的码片发送方式，利用ZigBee端与WiFi端重叠的4个信道发送数据，即使部分信道的数据噪声很大，也可以通过其他信道中的数据进行数据识别，实现了从ZigBee端到WiFi端的CTC通信，能够增加重叠CTC信道的利用率，增加ZigBee端到WiFi端数据传输距离，使得在非对称CTC信道上建立对称的CTC成为可能。并且将符号以码片的方式进行发送，一个符号对应的码片的数量目标扩频因子的数量正相关，可以通过目标扩频因子增加符号周期，从而减少误码率，以增加ZigBee端到WiFi端数据传输距离。当然，实施本申请的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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为本申请实施例的应用于ZigBee端的面向非对称信道的对称的跨协议通信方法的一种示意图；
图2为本申请实施例的符号与信道的第一种示意图；
图3为本申请实施例的获取目标扩频因子的第一种示意图；
图4a为本申请实施例的SER、SNR及SF对应关系的一种示意图；
图4b为本申请实施例的计算符号间的距离的一种示意图；
图5为本申请实施例的确定目标信道发送次序的第一种示意图；
图6为本申请实施例的顺序环形的信道次序的一种示意图；
图7为本申请实施例的应用于WiFi端的面向非对称信道的对称的跨协议通信方法的一种示意图；
图8为本申请实施例的重叠CTC信道的一种示意图；
图9为本申请实施例的数据符号帧的一种示意图；
图10为本申请实施例的第一码片分布矩阵的一种示意图；
图11为本申请实施例的获取目标扩频因子的第二种示意图；
图12为本申请实施例的确定第一码片分布矩阵的第一种示意图；
图13为本申请实施例的确定第一码片分布矩阵的第二种示意图；
图14为本申请实施例的确定第一码片分布矩阵对应符号的一种示意图；
图15为本申请实施例的确定信道偏移量的一种示意图；
图16为本申请实施例的面向非对称信道的对称的跨协议通信系统的一种示意图；
图17为本申请实施例的应用于ZigBee端的面向非对称信道的对称的跨协议通信装置的一种示意图；
图18为本申请实施例的应用于WiFi端的面向非对称信道的对称的跨协议通信装置的一种示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
现有技术中，跨协议通信技术主要分为两类：physical-level CTC(物理层的跨协议通信)和packet-level CTC(数据包层的跨协议通信)。
物理层的跨协议通信在发送端模拟仿真与接收端类似的信号，并生成与接收端相兼容的数据包。以WEBee为代表，通过改变WiFi数据包的payload部分的数据，实现对ZigBee信号的模拟，用类似的方法也可以实现从蓝牙到ZigBee和ZigBee到蓝牙的跨协议通信。LEGO-Fi按照特定的顺序重用了WiFi无线模块来处理ZigBee信号，并把不同的特征处理结果映射解码为不同ZigBee符号，能实现ZigBee到WiFi的跨协议通信。
数据包层的跨协议通信是通过调制数据包的包长、传输时间、信号强度以及CSI(Channel State Information，信道状态信息)来实现异构设备之间的信息交换。WiZig利用多个能量级来同时编码多个比特，C-Morse通过Morse(摩尔斯电码)编码控制数据包的存在。Stripcomm通过调制不同发送信号的功率来传输不同的跨协议信息，利用ManchesterCoding(曼彻斯特编码)和干扰消除技术来实现抗干扰的CTC通信。ZigFi借助信道状态信息实现了从ZigBee到WiFi的CTC通信。AdaComm进一步提出了一种基于学习的解码方法来应对单信道的动态性。
其中，在无线通信中，CSI是指通信链路的已知信道属性。该信息描述了信号如何从发射机传播到接收机，并表示例如散射，衰落和功率衰减随距离的组合效应。为了测量CSI，WiFi发射机在数据包前导中发送LTF(Long Training Field，长训练符号)，其中包含每个子载波的预先定义的符号。当接收到LTF时，WiFi接收器会使用接收到的信号和原始LTF来估计CSI矩阵。WiFi信道分为64个不同的子载波，ZigBee信道与几个WiFi子载波重叠。因此，ZigBee信号主要分布在重叠的子载波中。其次，CSI可用于描述每个WiFi子载波的特征。如果在WiFi数据包传输过程中存在ZigBee数据包，则ZigBee传输将干扰WiFi前导码并导致CSI幅度发生变化。另外，在每个子载波上的CSI序列的变化是不同的。
尽管现有的CTC技术实现了异构设备之间的直接通信，但仍然存在一些缺点。由于CTC信道的非对称性，现有的CTC方法无法实现双向对称的通信。接收信号的模拟与发送端设备的处理能力息息相关，对发送端的处理能力有较高的要求，所以physical-level CTC均是单向通信。要实现双向通信，最直接的方法是考虑将ZigBee→WiFi和WiFi→ZigBee两个方向上通信距离最长的CTC技术结合在一起，就能实现对称的CTC通信。但在实践中很难将physical-level CTC与其他CTC解决方案相结合。即使physical-level CTC无需改变硬件设备，但它或多或少需要对标准无线电配置进行更改。这些更改使得CTC的反向通信失效。所以physical-level CTC很难实现双向的通信。
packet-level CTC虽然能实现双向通信，但不对称的发送功率导致了极为不对称的通信范围。比如WiFi的最大发送功率能达到20dBm，从WiFi向ZigBee发送数据包时，CTC所需要的特征能更容易地被获取，从WiFi端到ZigBee端的通信距离则能达到几十米；而ZigBee的最大发送功率仅能达到0dBm，从ZigBee端向WiFi端发送数据包时，CTC所需要的特征变得不稳定，极易被环境中的噪声干扰，从ZigBee端到WiFi端的通信距离只有几米。因此ZigBee端到WiFi端的通信距离受到了极大的限制，通信距离的非对称性极大地限制了CTC技术的应用场景。
有鉴于此，本申请实施例提供了一种面向非对称信道的对称的跨协议通信方法，应用于ZigBee端，参见图1，该方法包括：
S101，获取用于编码的目标扩频因子及目标符号周期，其中，一个目标符号周期为单个符号的信号的时长。
本申请实施例的面向非对称信道的对称的跨协议通信方法应用于ZigBee端，因此可以通过具备ZigBee功能的电子设备实现，目标扩频因子可以为预设的数值，例如，目标扩频因子可为2、3或4等。目标符号周期也可以为预设的数据，一种实施方式中，目标符号周期与目标扩频因子相对应，一个码片周期的时长Tc是固定的，则目标符号周期TS可以表示为：TS＝2SF×TC，其中，SF为目标扩频因子。一个目标符号周期为单个符号的信号的时长，一个码片周期为单个码片的信号的时长。
S102，根据所述目标扩频因子，确定用于与WiFi端进行通信的目标CTC信道的目标数量及各所述目标CTC信道，其中，各所述目标CTC信道的集合包括重叠CTC信道，所述重叠CTC信道为ZigBee端信道与WiFi端信道中频段重叠的信道。
ZigBee端与WiFi端进行通信的目标CTC信道的数量N(以下称为目标数量)，可以表示为N＝2SF。一般情况下，针对数据包层的跨协议通信方式，ZigBee端包括16个信道，其中有4个信道与WiFi端信道的频段重叠，将这重叠的4个信道称为重叠CTC信道。各目标CTC信道的集合包括重叠CTC信道，即所有目标CTC信道的总频段范围覆盖重叠CTC信道的频段范围。从而能够增加重叠CTC信道的利用率，从而增加数据传输距离。具体的，随着传输距离的增加，信道中数据信号会逐渐衰减，噪声占比逐渐增大。当仅利用重叠的4个信道中的一个进行数据传输时，随着传输距离的增加，这个信道中的噪声占比会逐渐增大，从而造成数据无法识别等情况，而当目标CTC信道包括重叠的4个信道时，若其中一个信道受到的噪声干扰，还可以通过其他的3个信道进行数据的识别，因此可以增加数据识别的成功率，从而增加数据传输距离。
S103，在待发送编码数据中获取当前待发送的目标符号，其中，所述待发送编码数据包括多个符号，各所述符号均以目标数量的码片的形式进行发送。
待发送编码数据可以为编码后的数据，除了编码后的数据的本体外，还可以包括前导序列等。此处的编码可以为2进制编码或10进制编码等编码方式，本申请实施例中不做具体限定。例如，以二进制编码为例，待发送编码数据包括0和1两种种类的symbol(符号)，可以通过0与1不同的排列组合方式来表示不同的数据。待发送编码数据中的各符号需要按照顺序进行发送，将待发送编码数据中当前待发送的符号称为目标符号。一种可能的实施方式中，待发送编码数据包括的符号的种类不大于目标CTC信道的数量，从而方便符号的识别。
S104，确定所述目标符号对应的各所述目标CTC信道发送码片的信道发送次序，得到目标信道发送次序，其中，一个所述目标符号周期内一个目标CTC信道发送所述目标符号一个码片，不同符号对应不同的信道发送次序。
各符号是以chip(码片)的形式进行发送的，一个符号通过目标数量的码片进行表示。在一个目标符号周期内，一个目标CTC信道仅发送目标符号的一个码片，每个码片的时长均为一个码片周期。不同符号对应不同的信道发送次序，各符号的信道发送次序可以按照实际情况自定义设置。
一种实施方式中，各码片之间不存在区别，不同符号通过不同的信道发送次序进行区分。例如图2所示，目标数量为N，N个目标CTC信道为C1～CN，每个符号均以N个码片的形式进行发送，每个码片对应一个目标CTC信道上的CSI影响。假设待发送编码数据包括N个符号，依次为0～N-1，发送符号时，发送端依次在N个目标CTC信道上发送ZigBee数据包，但不同的符号对应不同的信道发送次序。例如，当发送符号i时，其中，i为小于N的整数，从Ci+1开始进行线性调频发送码片，并依次通过C(i+2)mod N～C(i+N-1)mod N，并最终在信道C(i+N)mod N上完成符号i的发送。
其中，
Figure BDA0002531017070000071
例如，目标数量为4，四个目CTC信道依次为信道1、信道2、信道3及信道4，假设采用二进制编码，则符号0的四个码片的发送顺序可以为：信道1→信道2→信道3→信道4，符号1的四个码片的发送顺序可以为：信道2→信道3→信道4→信道1。
S105，按照所述目标信道发送次序，利用各所述目标CTC信道依次发送码片。
按照当前待发送的目标符号的目标信道发送次序，利用各目标CTC信道依次发送码片，从而完成当前待发送的目标符号的发送。
S106，返回上述步骤：S103在待发送编码数据中获取当前待发送的目标符号继续执行，直至所述待发送编码数据中的各符号均发送完成。
判断待发送编码数据是否发送完毕，若为发送完毕，返回S103继续执行，直至待发送编码数据中的各符号均发送完成，从而完成待发送编码数据的发送。
随着传输距离的增加，信道中数据信号会逐渐衰减，噪声占比逐渐增大。当仅利用ZigBee端与WiFi端重叠的4个信道中的一个进行数据传输时，随着传输距离的增加，这个信道中的噪声占比会逐渐增大，从而造成数据无法识别等情况。而在本申请实施例中，各目标CTC信道的集合包括重叠CTC信道，即所有目标CTC信道的总频段范围覆盖重叠CTC信道的频段范围，配合本申请的码片发送方式，利用ZigBee端与WiFi端重叠的4个信道发送数据，即使部分信道的数据噪声很大，也可以通过其他信道中的数据进行数据识别，实现了从ZigBee端到WiFi端的CTC通信，能够增加重叠CTC信道的利用率，增加ZigBee端到WiFi端数据传输距离，使得在非对称CTC信道上建立对称的CTC成为可能。并且将符号以码片的方式进行发送，一个符号对应的码片的数量目标扩频因子的数量正相关，可以通过目标扩频因子增加符号周期，从而减少误码率，以增加ZigBee端到WiFi端数据传输距离。
目标扩频因子及目标符号周期也可以是根据目标CTC信道质量自适应选取的。在一种可能的实施方式中，参见图3，所述获取用于编码的目标扩频因子及目标符号周期，包括：
S1011，获取预设的码片周期及预设扩频因子，其中，一个所述码片周期为单个码片的时长。
码片周期为预设的时长，例如可以设为4～5毫秒。预设扩频因子可以为分别为2、3或4等。
S1012，按照所述预设扩频因子及所述码片周期，向所述WiFi端发送数据，以使所述WiFi端根据所述数据得到目标CTC信道的信噪比；接收所述WiFi端返回的信噪比。
符号周期TS可以表示为：TS＝2SF×Tc，其中，SF为预设扩频因子，Tc为一个码片周期的时长。采用本申请实施例的面向非对称信道的对称的跨协议通信方法，根据预设扩频因子及对应的符号周期向WiFi端发送数据，此处的数据可以为测试数据，具体内容可以自定义设置，本申请实施例中不做具体限定。WiFi端根据接收到的数据，计算使用预设扩频因子发送的数据时目标CTC信道的信噪比，并向ZigBee端返回该信噪比，可选的，可以将信噪比嵌入到ACK(Acknowledge character，确认字符)消息中。ZigBee端接收WiFi端返回预设扩频因子对应的信噪比。本申请实施例中并不对WiFi端向ZigBee端发送数据的方式进行限定，WiFi端向ZigBee端发送数据可以采用任意相关技术中的发送方式。
例如，可以先设置SF＝2，并以SF＝2给WiFi端发送数据，WiFi端采集CSI序列，WiFi端可以通过测量存在ZigBee码片时的CSI方差与不存在ZigBee码片时的CSI方差之比来估算CTC信道的SNR(Signal-to-Noise Ratio，信噪比)。可以将CTC信道的SNR定义为存在ZigBee码片时的CSI方差与不存在ZigBee码片时的CSI方差之比。WiFi端将估算得到的SNR值嵌入到ACK消息中，并将ACK返回给ZigBee端。ZigBee端收到ACK后，能获得一个SNR值。
S1013，在误码率不大于误码率阈值的情况下，基于所述信噪比得到使得数据吞吐量最大的扩频因子，作为目标扩频因子。
SNR与SER(Symbol Error Rate，误码率)、SF存在对应的关系。可以基于该对应关系，在给定SNR值的情况下，确定不同SF值对应的SER，从而在SER不大于误码率阈值的情况下，选择能够使吞吐量最大的SF，此处的吞吐量是指单位时间内，ZigBee端向WiFi端发送的最大数据量，一种可能的实施方式中，SNR与SER、SF的一种可能的对应关系如图4a所示。一般情况下SF越小吞吐量越大，因此也可以在SER不大于误码率阈值的情况下，选取最小SF。
具体的，因为目标CTC信道满足莱斯分布，因此误码率Pe可以通过如下公式表示：
Figure BDA0002531017070000091
其中pγ(γ)表示在高斯白噪声信道的误码率，γ表示目标CTC信道的SNR，f(γ)表示目标CTC信道的概率密度函数。
pγ(γ)具体可以表示为：
Figure BDA0002531017070000092
f(γ)具体可以表示为：
Figure BDA0002531017070000093
Sd表示具有最小距离的符号间的距离，
Figure BDA0002531017070000094
u为积分参数，K表示莱斯参数，I0表示0阶贝塞尔函数，
Figure BDA0002531017070000095
表示目标CTC信道的SNR的平均值。
两个符号间的距离可以为同一目标CTC信道中这两个符号的码片的距离，例如图4b所示，两个符号间的距离d＝1+1+1+4，其中，阴影部分表示码片。
在一种可能的实施方式中，所述在误码率不大于误码率阈值的情况下，基于各所述预设扩频因子对应的信噪比得到使得数据吞吐量最大的预设扩频因子，作为目标扩频因子，包括：
步骤一，基于各所述预设扩频因子对应的信噪比，得到各所述预设扩频因子对应的误码率。
步骤二，根据公式
Figure BDA0002531017070000096
得到使数据吞吐量最大的预设扩频因子作为目标扩频因子，其中，obj表示数据吞吐量，SF表示预设扩频因子，Tc表示一个码片周期的时长，Pe表示误码率，
Figure BDA0002531017070000101
表示误码率阈值，
Figure BDA0002531017070000102
表示满足
Figure BDA0002531017070000103
的条件。
S1014，根据所述目标扩频因子及所述码片周期，得到目标符号周期。
目标扩频因子为SF，码片周期为Tc，则目标符号周期TS可以表示为：TS＝2SF×Tc。
在本申请实施例中，在误码率不大于误码率阈值的情况下，基于信噪比得到使得数据吞吐量最大的扩频因子，实现了扩频因子的自适应选取，在保证误码率符合要求的情况下，增大了数据吞吐量。
在一种可能的实施方式中，参见图5，所述确定所述目标符号对应的各所述目标CTC信道发送码片的信道发送次序，得到目标信道发送次序，包括：
S1041，获取各所述目标CTC信道的信道次序，其中，所述信道次序表示为顺序环形。
例如，目标数量为N，N个目标CTC信道分别为C1～CN，则信道次序可以如图6所示，从C1～CN然后再由CN返回C1。
S1042，确定用于发送所述目标符号的第一个码片的目标CTC信道，得到第一目标CTC信道。
S1043，将所述第一目标CTC信道作为所述目标符号对应的信道发送次序中的第一个信道，按照所述信道次序，将所述第一目标CTC信道后的第M个目标CTC信道作为所述目标符号对应的信道发送次序中的第M+1个信道，得到目标信道发送次序，其中，M为小于所述目标数量的正整数。
不同符号的第一个码片的发送信道不同，可以根据实际情况自定义设置。例如，待发送编码数据包括N种符号，依次为0～N-1，则针对第i种符号，于发送其第一个码片的目标CTC信道可以为Ci+1。假设目标符号为第i种符号，则其目标信道发送次序为Ci+1～C(i+N)mod N。
其中，
Figure BDA0002531017070000104
在本申请实施例的中，给出了目标信道发送次序的确定过程，可以通过发送符号第一个码片的目标CTC信道来区分不同的符号，实现了不同符号的区别传输。
本申请实施例还提供了一种面向非对称信道的对称的跨协议通信方法，应用于WiFi端，参见图7，该方法包括：
S201，获取用于解码的目标扩频因子及目标符号周期，其中，一个目标符号周期为单个符号的信号的时长。
本申请实施例的面向非对称信道的对称的跨协议通信方法应用于WiFi端，因此可以通过具备WiFi功能的电子设备实现，
WiFi端用于解码的目标扩频因子及目标符号周期，应当分别与ZigBee端用于编码的目标扩频因子及目标符号周期相同。目标扩频因子可以为预设的数值，例如，目标扩频因子可为2、3或4等。目标符号周期也可以为预设的数据，一种实施方式中，目标符号周期与目标扩频因子相对应，一个码片周期的时长Tc是固定的，则目标符号周期TS可以表示为：TS＝2SF×TC，其中，SF为目标扩频因子。一个目标符号周期为单个符号的信号的时长，一个码片周期为单个码片的信号的时长。
S202，根据所述目标符号周期，将重叠CTC信道接收的待解码数据拆分为数据符号帧，其中，每帧数据符号帧的时长为一个所述目标符号周期，所述重叠CTC信道为ZigBee端信道与WiFi端信道中频段重叠的信道。
根据现有技术中针对ZigBee及WiFi信道的规定，ZigBee端包括16个信道，其中有4个信道与WiFi端信道的频段重叠，将这重叠的4个信道称为重叠CTC信道。例如图8所示，重叠CTC信道是由4个ZigBee信道组成的，重叠CTC信道接收的待解码数据具体为重叠CTC信道中的各子载波。
将重叠CTC信道接收的待解码数据具体可以为CSI序列，根据现有技术中针对WiFi信道的规定，一个WiFi信道包含64个子载波。每个子载波的带宽为312.5KHz。WiFi端可以计算所有子载波的CSI序列的值并获得CSI向量。针对WiFi端不同的CSI采集工具，得到的CSI序列数量是不同的。例如，可以为64个CSI序列，也可以为对64个子载波进行处理，得到30个CSI序列。WiFi端将重叠CTC信道接收的待解码数据拆分为各数据符号帧，每帧数据符号帧的时长为一个目标符号周期对应的时长。
S203，根据预设的码片周期及所述ZigBee端单个信道的频段，将所述数据符号帧拆分为多个码片窗口，其中，单个码片窗口的时长为一个所述码片周期的时长，单个码片窗口的频段为所述ZigBee端单个信道的频段。
重叠CTC信道是由4个ZigBee信道组成的，因此针对任一数据符号帧，参见图9，在频段方向上，可以将每个ZigBee信道划分为一个码片窗口，作为频段上并列的4排码片窗口，而在时间方向上，可以将码片周期作为单位步长，拆分得到多个码片窗口，单个码片窗口的时长为一个所述码片周期的时长。
S204，确定所述数据符号帧的各码片窗口中是否存在所述ZigBee端发送的码片，得到第一码片分布矩阵，其中，所述数据符号帧中的一个码片窗口表示为所述第一码片分布矩阵中一个元素，且存在码片的码片窗口与不存在码片的码片窗口通过不同的元素表示。
分别确定数据符号帧的各码片窗口中是否存在ZigBee端发送的码片，若存在，则将该码片窗口表示为第一元素，若不存在则将该码片窗口表示为第二元素，从而得到数据符号帧的第一码片分布矩阵。例如，在第一元素为1，第二元素为0时，一种可能的第一码片分布矩阵可以如图10所示。
确定数据符号帧的各码片窗口中是否存在ZigBee端发送的码片，可以通过码片窗口中信号的幅值进行确认，例如，当码片窗口中的子载波的平均幅值高于预设幅值阈值时，判断该码片窗口存在ZigBee端发送的码片。预设幅值阈值可以为预先设定的值，也可以根据一段时间内重叠CTC信道接收到的各子载波的平均幅值。
S205，确定所述第一码片分布矩阵对应的符号，得到所述待解码数据表示的符号。
码片分布矩阵中存在码片的码片窗口的分布与符号种类及目标扩频因子相关。可以预先获取目标扩频因子与不同符号码片分布矩阵的对应关系，然后根据预设的目标扩频因子与码片分布矩阵的对应关系，确定第一码片分布矩阵对应的符号，从而得到数据符号帧对应的符号，即待解码数据表示的符号。
在本申请实施例中，重叠CTC信道为ZigBee端信道与WiFi端信道中频段重叠的信道，利用ZigBee端与WiFi端重叠的4个信道进行数据传输，即使部分信道的数据噪声很大，也可以通过其他信道中的数据进行数据识别，实现了从ZigBee端到WiFi端的CTC通信，能够增加重叠CTC信道的利用率，增加ZigBee端到WiFi端数据传输距离，使得在非对称CTC信道上建立对称的CTC成为可能。利用信道不对称的优势，在WiFi端重叠CTC信道接收到的信道状态信息中构造数据符号帧，数据符号帧能够增强信号的鲁棒性，并增大接收的灵敏度。通过数据符号帧增大了ZigBee端到WiFi端的通信距离。
目标扩频因子及目标符号周期也可以为ZigBee端是根据目标CTC信道质量自适应选取的。此时，WiFi端需要对目标扩频因子及目标符号周期进行计算。例如，WiFi端可以根据信噪比确定目标扩频因子，其具体确定方式与ZigBee端根据信噪比确定目标扩频因子的方式相同。在一种可能的实施方式中，参见图11，获取用于解码的目标扩频因子及目标符号周期，包括：
S2011，按照预设前导序列时长，获取所述重叠CTC信道接收的预设前导序列时长的数据，得到待解析数据。
ZigBee端在发送需要传输的数据本体之前，可以先发送前导序列，从而使得WiFi端可以根据前导序列确定目标扩频因子及目标符号周期。前导序列的具体形式可以按照实际情况自定义设置，例如可以设置为8个连续的符号0，或6个连续的符号1等。
预设前导序列时长根据预设最大符号周期及前导序列中符号的数量就行设置。例如，一个预设最大符号周期的时长为A，前导序列中符号的数量为S。则预设前导序列时长B＝S×A。根据现有ZigBee协议的规定，ZigBee端总共有16个信道，因此扩频因子最大的取值可以为4。在给定码片周期Tc的情况下，扩频因子最大时符号周期也最大，即最大符号周期A＝24×Tc＝16Tc。
S2012，根据预设最大符号周期，将所述待解析数据拆分为多帧前导符号帧，其中，每帧前导符号帧的时长为一个所述预设最大符号周期的时长。
S2013，根据所述码片周期及ZigBee端单个信道的频段，分别将各所述前导符号帧拆分为多个码片窗口，其中，单个码片窗口的时长为一个所述码片周期的时长，单个码片窗口的频段为所述ZigBee端单个信道的频段。
前导符号帧中码片窗口的具体拆分方式可以参见数据符号帧的码片窗口拆分方式，此处不再赘述。
S2014，分别确定各所述前导符号帧的码片窗口中是否存在所述ZigBee端发送的码片，得到第二码片分布矩阵，其中，所述前导符号帧中的一个码片窗口表示为所述第二码片分布矩阵中一个元素，且存在码片的码片窗口与不存在码片的码片窗口通过不同的元素表示。
第二码片分布矩阵的具体获取方式可以参见第一码片分布矩阵的具体获取方式，此处不再赘述。
S2015，将所述第二码片分布矩阵与各预设扩频因子的前导序列码片分布矩阵进行比较，确定所述第二码片分布矩阵对应的预设扩频因子，得到目标扩频因子。
预设扩频因子可以为2、3或4，根据约定的前导序列的符号，预先获取不同预设扩频因子对应的前导序列码片分布矩阵，将第二码片分布矩阵与各预设扩频因子的前导序列码片分布矩阵进行比较，从而确定第二码片分布矩阵对应的预设扩频因子，即目标扩频因子。
因为前导序列传输过程中可能会受到噪声干扰，因此各预设扩频因子的前导序列码片分布矩阵中，可能不存在与第二码片分布矩阵完全相同的矩阵，可以计算各前导序列码片分布矩阵与第二码片分布矩阵的相似度，选取与第二码片分布矩阵的相似度最大、且相似度大于预设相似度阈值的前导序列码片分布矩阵所对应的预设扩频因子，作为第二码片分布矩阵对应的预设扩频因子，即目标扩频因子。
可选的，在得到第二码片分布矩阵后，也可以利用各预设扩频因子分别将第二码片分布矩阵解码为多个符号，将利用各预设扩频因子解码得到的符号分别与约定的前导序列的符号进行比对，将比对成功的预设扩频因子作为目标扩频因子。以前导序列为8个连续的符号0为例，由于噪声的存在，很难准确的检测到8个连续的符号0，考虑到容错性，定义一个容错阈值，容错阈值可以自定义，容错阈值越高，解码的准确性越高，但相应的把前导序列当做噪声的概率就越大，例如，容错阈值可以为5或6。如果连续检测到的符号0的个数大于容错阈值，便认为接收到的是前导序列。
S2016，根据所述目标扩频因子及所述码片周期，得到目标符号周期。
一个码片周期的时长Tc是固定的，则目标符号周期TS可以表示为：TS＝2SF×TC，其中，SF为目标扩频因子。
基于Preamble Symbol(前导序列符号)的识别，能够得到SF及Ts，以及DataSymbol(数据符号)的起始时间，此处的数据符号即为待解码数据中的符号，这是因为数据符号是紧跟着Preamble Symbol，如果能正确找到前导序列的位置，则Data symbol的位置也可以得到。可选的，在接收到待解码数据时，可以标记采集待解码数据的时间戳，从而方便后续数据符号帧的拆分。
在本申请实施例中，实现了根据前导序列确定目标扩频因子及目标符号周期，从而ZigBee端可以自适应的选择目标扩频因子，在保证误码率符合要求的情况下，能够增大数据吞吐量。
在一种可能的实施方式中，参见图12，所述确定所述数据符号帧的各码片窗口中是否存在所述ZigBee端发送的码片，得到第一码片分布矩阵，包括：
S2041，计算所述数据符号帧中所有码片窗口的CSI序列的CSI均值，其中，所述CSI序列包括多个CSI值。
针对任一数据符号帧，该数据符号帧中包括包含M×N个CSI序列，其中M是该数据符号帧中子载波的数量，N为目标数量，且N＝2SF。则针对该数据符号帧，可以得到矩阵CSIM×N，其中，CSIm,n为第m个子载波在第n列数据码片窗口中对应的CSI振幅序列。通过该数据符号帧中所有的CSI序列计算每个子载波的CSI均值。
S2042，计算数据码片窗口的CSI序列中各CSI值与所述CSI均值的差值，得到所述数据码片窗口的CSI差异值序列，其中，所述数据码片窗口为所述数据符号帧的码片窗口。
计算数据符号帧中每个CSI序列中各CSI值与CSI均值之间的差值，得到该数据符号帧中任一CSI序列的CSI差异值序列：ΔCSIm,n。
每帧数据符号帧是由4个ZigBee信道的子载波的CSI序列组成的，且每个信道的频段及包含的子载波均是已知的，可以通过ZigBee协议及WiFi协议的规定获得。对于数据符号帧中的信道j(对应第j行的数据码片窗口)，包括C个子载波m1～mC，其中，j∈(1,2,3,4)，则数据码片窗口的CSI差异值序列可以表示为：
Figure BDA0002531017070000141
其中，Vj,n表示第j行第n列的数据码片窗口的CSI差异值序列，αi为子载波mi的权重系数，ΔCSIi,n为第i个子载波在第n列数据码片窗口中的CSI差异值序列。
S2043，分别确定各所述数据码片窗口的CSI差异值序列的峰值及均值，得到各所述数据码片窗口差异峰值及差异均值。
根据每个数据码片窗口的CSI差异值序列，可以确定各数据码片窗口的CSI差异值序列的峰值及均值，得到各数据码片窗口的差异峰值及差异均值
S2044，根据各所述数据码片窗口差异峰值及差异均值，得到第一码片分布矩阵，其中，针对任一数据码片窗口，若该数据码片窗口的差异峰值大于预设峰值阈值、且该数据码片窗口的差异均值大于预设均值阈值，则判定该数据码片窗口中存在所述ZigBee端发送的码片，否则判定该数据码片窗口中不存在所述ZigBee端发送的码片。
参见图13所示，针对任一数据码片窗口Vj,n，将该数据码片窗口的差异峰值Pj,n与预设峰值阈值Pt进行比较，将该数据码片窗口的差异均值Ej,n与预设均值阈值Et进行比较，若该数据码片窗口的差异峰值大于预设峰值阈值、且该数据码片窗口的差异均值大于预设均值阈值，则判定该数据码片窗口中存在ZigBee端发送的码片，否则判定该数据码片窗口中不存在ZigBee端发送的码片。若该数据码片窗口中存在ZigBee端发送的码片，则将该数据码片窗口表示为第一元素，若不存在则将该码片窗口表示为第二元素，从而得到数据符号帧的第一码片分布矩阵。预设峰值阈值与预设均值阈值可以根据实际要求自定义设置，此处不再赘述。
在本申请实施例中，给出了第一码片分布矩阵的确定方法，通过差异峰值及差异均值确定码片窗口中是否包含码片数据，得到的结果更加准确，从而增加了解码的准确度。
在一种可能的实施方式中，不同符号对应不同的初始信道；参见图14，所述确定所述第一码片分布矩阵对应的符号，得到所述待解码数据表示的符号，包括：
S2051，获取预设模板码片分布矩阵，计算所述预设模板码片分布矩阵与所述第一码片分布矩阵的汉明距离，得到信道偏移量。
S2052，根据所述预设模板码片分布矩阵对应的初始信道及所述信道偏移量，确定所述第一码片分布矩阵对应的初始信道。
S2053，按照符号与初始信道的对应关系，确定所述第一码片分布矩阵对应的初始信道所表示的符号，作为所述待解码数据表示的符号。
不同符号对应不同的初始信道，即不同符号的第一个码片的发送信道不同。符号的初始信道为发送该符号的第一个码片的信道，预设模板码片分布矩阵为指定符号的真值码片分布矩阵。一种实施方式中，ZigBee端码片的发送可以参见图5所示的实施例。
由于信道的非对称性，ZigBee端可以将16个ZigBee信道(80MHz)均作为目标CTC信道，用于发送码片，而一个20MHz的WiFi信道可能接收到部分码片数据。WiFi端获得的第一码片分布矩阵中符号的初始信道可能与ZigBee端发送该符号的初始信道不同。例如，图2中的符号N-1，初始信道为CN，但WiFi接收端观察到的初始信道是CN-1，若将CN-1作为符号的初始信道，会导致解码错误。因此，需要根据预设模板码片分布矩阵来确定信道偏移量τ，从而进一步确定第一码片分布矩阵对应的初始信道。信道偏移量τ表示预设模板码片分布矩阵的初始信道与第一码片分布矩阵的初始信道的偏移。其中，信道偏移量τ为小于目标数量N的数值。在ZigBee端采用图5所示的实施例发送码片时，例如图15所示，第一码片分布矩阵中的各元素延时间轴时间增长的方向平移一个码片周期，得到预设模板码片分布矩阵，则预设模板码片分布矩阵与第一码片分布矩阵的信道偏移量τ为-1，假设预设模板码片分布矩阵对应的初始信道为信道1，则第一码片分布矩阵对应的初始信道为信道1-τ，即信道2。
在一种可能的实施方式中，由于码片分布矩阵的非连续性，可以使用DHD(DynamicHamming Distance，动态汉明距离)来量化预设模板码片分布矩阵与第一码片分布矩阵之间的距离。此时可以通过最小化预设模板码片分布矩阵与第一码片分布矩阵的汉明距离的方式，来确定信道偏移量及第一码片分布矩阵对应的初始信道。
可选的，预设模板码片分布矩阵可以表示为：
G(L,τ,N)＝F((L+τ)mod N,n),n＝0,1,…,N-1
其中，L为第一码片分布矩阵的初始信道。
假设预设模板码片分布矩阵满足
Figure BDA0002531017070000161
其对应的初始信道为信道1，将DHD定义为
Figure BDA0002531017070000162
其中Hi(τ)是第一码片分布矩阵中第i码片窗口与G(L,τ,N)中第i个码片窗口的汉明距离。为了解码接收到的第一码片分布矩阵，可以采用以下优化函数来计算τ及L：
Figure BDA0002531017070000163
根据计算得到信道偏移量τ及第一码片分布矩阵的初始信道L。在得到初始信道L后，可以按照符号与初始信道的对应关系，确定所述第一码片分布矩阵对应的初始信道所表示的符号，作为所述待解码数据表示的符号。
由于信道的不对称性和非连续性，WiFi端可能仅接收到部分码片或接收的码片已失真，为了解决这个问题，在本申请实施例中，通过计算信道偏移量来确定初始信道，进而完成解码，提高了解码的可靠性及成功率。
本申请实施例还提供了一种面向非对称信道的对称的跨协议通信系统，包括ZigBee端及WiFi端，如图16所示，ZigBee端用于实现上述任一应用于ZigBee端的面向非对称信道的对称的跨协议通信方法，WiFi端用于实现上述任一应用于WiFi端的面向非对称信道的对称的跨协议通信方法。可选的，ZigBee端具体通过c-Chirp(Channel StateInformation Chirp)发送端实现上述任一应用于ZigBee端的面向非对称信道的对称的跨协议通信方法，WiFi端具体通过c-Chirp接收端实现上述任一应用于WiFi端端的面向非对称信道的对称的跨协议通信方法。
本申请实施例还提供了一种面向非对称信道的对称的跨协议通信装置，应用于ZigBee端，参见图17，所述装置包括：
编码数据获取模块11，用于获取用于编码的目标扩频因子及目标符号周期，其中，一个目标符号周期为单个符号的信号的时长；
CTC信道确定模块12，用于根据所述目标扩频因子，确定用于与WiFi端进行通信的目标跨协议通信技术CTC信道的目标数量及各所述目标CTC信道，其中，所有目标CTC信道的总频段范围与重叠CTC信道的频段范围存在重叠，所述重叠CTC信道为ZigBee端信道与WiFi端信道中频段重叠的信道；
目标符号获取模块13，用于在待发送编码数据中获取当前待发送的目标符号，其中，所述待发送编码数据包括多个符号，各所述符号均以目标数量的码片的形式进行发送；
发送次序确定模块14，用于确定所述目标符号对应的各所述目标CTC信道发送码片的信道发送次序，得到目标信道发送次序，其中，一个所述目标符号周期内一个目标CTC信道发送所述目标符号一个码片，不同符号对应不同的信道发送次序；
码片数据发送模块15，用于按照所述目标信道发送次序，利用各所述目标CTC信道依次发送码片；
发送完成判断模块16，用于返回上述目标符号获取模块13继续执行，直至所述待发送编码数据中的各符号均发送完成。
在这一种可能的实施方式中，编码数据获取模块11，包括：
码片周期获取子模块，用于获取预设的码片周期及预设扩频因子，其中，一个所述码片周期为单个码片的时长；
信噪比获取子模块，用于按照所述预设扩频因子及所述码片周期，向所述WiFi端发送数据，以使所述WiFi端根据所述数据得到目标CTC信道的信噪比；接收所述WiFi端返回的信噪比；
目标扩频因子确定子模块，用于在误码率不大于误码率阈值的情况下，基于所述信噪比得到使得数据吞吐量最大的扩频因子，作为目标扩频因子；
目标符号周期确定子模块，用于根据所述目标扩频因子及所述码片周期，得到目标符号周期。
在这一种可能的实施方式中，所述目标扩频因子确定子模块，具体用于：
基于各所述预设扩频因子对应的信噪比，得到各所述预设扩频因子对应的误码率；
根据公式
Figure BDA0002531017070000181
得到使数据吞吐量最大的预设扩频因子作为目标扩频因子，其中，obj表示数据吞吐量，SF表示预设扩频因子，Tc表示一个码片周期的时长，Pe表示误码率，
Figure BDA0002531017070000182
表示误码率阈值，
Figure BDA0002531017070000183
表示满足
Figure BDA0002531017070000184
的条件。
在这一种可能的实施方式中，所述发送次序确定模块14，具体用于：
获取各所述目标CTC信道的信道次序，其中，所述信道次序表示为顺序环形；
确定用于发送所述目标符号的第一个码片的目标CTC信道，得到第一目标CTC信道；
将所述第一目标CTC信道作为所述目标符号对应的信道发送次序中的第一个信道，按照所述信道次序，将所述第一目标CTC信道后的第M个目标CTC信道作为所述目标符号对应的信道发送次序中的第M+1个信道，得到目标信道发送次序，其中，M为小于所述目标数量的正整数。
本申请实施例还提供了一种面向非对称信道的对称的跨协议通信装置，应用于WiFi端，参见图18，所述装置包括：
解码数据获取模块21，用于获取用于解码的目标扩频因子及目标符号周期，其中，一个目标符号周期为单个符号的信号的时长；
符号帧划分模块22，用于根据所述目标符号周期，将重叠CTC信道接收的待解码数据拆分为数据符号帧，其中，每帧数据符号帧的时长为一个所述目标符号周期，所述重叠CTC信道为ZigBee端信道与WiFi端信道中频段重叠的信道；
码片窗口划分模块23，用于根据预设的码片周期及所述ZigBee端单个信道的频段，将所述数据符号帧拆分为多个码片窗口，其中，单个码片窗口的时长为一个所述码片周期的时长，单个码片窗口的频段为所述ZigBee端单个信道的频段；
分布矩阵确定模块24，用于确定所述数据符号帧的各码片窗口中是否存在所述ZigBee端发送的码片，得到第一码片分布矩阵，其中，所述数据符号帧中的一个码片窗口表示为所述第一码片分布矩阵中一个元素，且存在码片的码片窗口与不存在码片的码片窗口通过不同的元素表示；
符号确定模块25，用于确定所述第一码片分布矩阵对应的符号，得到所述待解码数据表示的符号。
在一种可能的实施方式中，所述解码数据获取模块21，具体用于：
按照预设前导序列时长，获取所述重叠CTC信道接收的预设前导序列时长的数据，得到待解析数据；
根据预设最大符号周期，将所述待解析数据拆分为多帧前导符号帧，其中，每帧前导符号帧的时长为一个所述预设最大符号周期的时长；
根据所述码片周期及ZigBee端单个信道的频段，分别将各所述前导符号帧拆分为多个码片窗口，其中，单个码片窗口的时长为一个所述码片周期的时长，单个码片窗口的频段为所述ZigBee端单个信道的频段；
分别确定各所述前导符号帧的码片窗口中是否存在所述ZigBee端发送的码片，得到第二码片分布矩阵，其中，所述前导符号帧中的一个码片窗口表示为所述第二码片分布矩阵中一个元素，且存在码片的码片窗口与不存在码片的码片窗口通过不同的元素表示；
将所述第二码片分布矩阵与各预设扩频因子的前导序列码片分布矩阵进行比较，确定所述第二码片分布矩阵对应的预设扩频因子，得到目标扩频因子；
根据所述目标扩频因子及所述码片周期，得到目标符号周期。
在一种可能的实施方式中，所述分布矩阵确定模块24，具体用于：
计算所述数据符号帧中所有码片窗口的信道状态信息CSI序列的CSI均值，其中，所述CSI序列包括多个CSI值；
计算数据码片窗口的CSI序列中各CSI值与所述CSI均值的差值，得到所述数据码片窗口的CSI差异值序列，其中，所述数据码片窗口为所述数据符号帧的码片窗口；
分别确定各所述数据码片窗口的CSI差异值序列的峰值及均值，得到各所述数据码片窗口差异峰值及差异均值；
根据各所述数据码片窗口差异峰值及差异均值，得到第一码片分布矩阵，其中，针对任一数据码片窗口，若该数据码片窗口的差异峰值大于预设峰值阈值、且该数据码片窗口的差异均值大于预设均值阈值，则判定该数据码片窗口中存在所述ZigBee端发送的码片，否则判定该数据码片窗口中不存在所述ZigBee端发送的码片。
在一种可能的实施方式中，不同符号对应不同的初始信道；所述符号确定模块25，具体用于：
获取预设模板码片分布矩阵，计算所述预设模板码片分布矩阵与所述第一码片分布矩阵的汉明距离，得到信道偏移量；
根据所述预设模板码片分布矩阵对应的初始信道及所述信道偏移量，确定所述第一码片分布矩阵对应的初始信道；
按照符号与初始信道的对应关系，确定所述第一码片分布矩阵对应的初始信道所表示的符号，作为所述待解码数据表示的符号。
本申请实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器及存储器；
上述存储器，用于存放计算机程序；
上述处理器用于执行上述存储器存放的计算机程序时，实现上述任一面向非对称信道的对称的跨协议通信方法。
存储器可以包括RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)，也可以包括NVM(Non-Volatile Memory，非易失性存储器)，例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、NP(Network Processor，网络处理器)等；还可以是DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理器)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit，专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)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。
本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质内存储有计算机程序，上述计算机程序被处理器执行时实现上述任一面向非对称信道的对称的跨协议通信方法。
在本申请提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一面向非对称信道的对称的跨协议通信方法。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线)或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质(例如固态硬盘SolidState Disk(SSD))等。
需要说明的是，在本文中，各个可选方案中的技术特征只要不矛盾均可组合来形成方案，这些方案均在本申请公开的范围内。诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置、系统、电子设备及存储介质的实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用于限定本申请的保护范围。凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种面向非对称信道的对称的跨协议通信方法，其特征在于，应用于ZigBee端，所述方法包括：
获取用于编码的目标扩频因子及目标符号周期，其中，一个目标符号周期为单个符号的信号的时长；
根据所述目标扩频因子，确定用于与WiFi端进行通信的目标跨协议通信技术CTC信道的目标数量及各所述目标CTC信道，其中，所有目标CTC信道的总频段范围与重叠CTC信道的频段范围存在重叠，所述重叠CTC信道为ZigBee端信道与WiFi端信道中频段重叠的信道；
在待发送编码数据中获取当前待发送的目标符号，其中，所述待发送编码数据包括多个符号，各所述符号均以目标数量的码片的形式进行发送；
确定所述目标符号对应的各所述目标CTC信道发送码片的信道发送次序，得到目标信道发送次序，其中，一个所述目标符号周期内一个目标CTC信道发送所述目标符号一个码片，不同符号对应不同的信道发送次序；
按照所述目标信道发送次序，利用各所述目标CTC信道依次发送码片；
返回上述步骤：在待发送编码数据中获取当前待发送的目标符号继续执行，直至所述待发送编码数据中的各符号均发送完成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取用于编码的目标扩频因子及目标符号周期，包括：
获取预设的码片周期及预设扩频因子，其中，一个所述码片周期为单个码片的时长；
按照所述预设扩频因子及所述码片周期，向所述WiFi端发送数据，以使所述WiFi端根据所述数据得到目标CTC信道的信噪比；接收所述WiFi端返回的信噪比；
在误码率不大于误码率阈值的情况下，基于所述信噪比得到使得数据吞吐量最大的扩频因子，作为目标扩频因子；
根据所述目标扩频因子及所述码片周期，得到目标符号周期。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述在误码率不大于误码率阈值的情况下，基于各所述预设扩频因子对应的信噪比得到使得数据吞吐量最大的预设扩频因子，作为目标扩频因子，包括：
基于各所述预设扩频因子对应的信噪比，得到各所述预设扩频因子对应的误码率；
根据公式
Figure FDA0002531017060000021
得到使数据吞吐量最大的预设扩频因子作为目标扩频因子，其中，obj表示数据吞吐量，SF表示预设扩频因子，TC表示一个码片周期的时长，Pe表示误码率，
Figure FDA0002531017060000022
表示误码率阈值，
Figure FDA0002531017060000023
表示满足
Figure FDA0002531017060000024
的条件。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述目标符号对应的各所述目标CTC信道发送码片的信道发送次序，得到目标信道发送次序，包括：
获取各所述目标CTC信道的信道次序，其中，所述信道次序表示为顺序环形；
确定用于发送所述目标符号的第一个码片的目标CTC信道，得到第一目标CTC信道；
将所述第一目标CTC信道作为所述目标符号对应的信道发送次序中的第一个信道，按照所述信道次序，将所述第一目标CTC信道后的第M个目标CTC信道作为所述目标符号对应的信道发送次序中的第M+1个信道，得到目标信道发送次序，其中，M为小于所述目标数量的正整数。
5.一种面向非对称信道的对称的跨协议通信方法，其特征在于，应用于WiFi端，所述方法包括：
获取用于解码的目标扩频因子及目标符号周期，其中，一个目标符号周期为单个符号的信号的时长；
根据所述目标符号周期，将重叠CTC信道接收的待解码数据拆分为数据符号帧，其中，每帧数据符号帧的时长为一个所述目标符号周期，所述重叠CTC信道为ZigBee端信道与WiFi端信道中频段重叠的信道；
根据预设的码片周期及所述ZigBee端单个信道的频段，将所述数据符号帧拆分为多个码片窗口，其中，单个码片窗口的时长为一个所述码片周期的时长，单个码片窗口的频段为所述ZigBee端单个信道的频段；
确定所述数据符号帧的各码片窗口中是否存在所述ZigBee端发送的码片，得到第一码片分布矩阵，其中，所述数据符号帧中的一个码片窗口表示为所述第一码片分布矩阵中一个元素，且存在码片的码片窗口与不存在码片的码片窗口通过不同的元素表示；
确定所述第一码片分布矩阵对应的符号，得到所述待解码数据表示的符号。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，获取用于解码的目标扩频因子及目标符号周期，包括：
按照预设前导序列时长，获取所述重叠CTC信道接收的预设前导序列时长的数据，得到待解析数据；
根据预设最大符号周期，将所述待解析数据拆分为多帧前导符号帧，其中，每帧前导符号帧的时长为一个所述预设最大符号周期的时长；
根据所述码片周期及ZigBee端单个信道的频段，分别将各所述前导符号帧拆分为多个码片窗口，其中，单个码片窗口的时长为一个所述码片周期的时长，单个码片窗口的频段为所述ZigBee端单个信道的频段；
分别确定各所述前导符号帧的码片窗口中是否存在所述ZigBee端发送的码片，得到第二码片分布矩阵，其中，所述前导符号帧中的一个码片窗口表示为所述第二码片分布矩阵中一个元素，且存在码片的码片窗口与不存在码片的码片窗口通过不同的元素表示；
将所述第二码片分布矩阵与各预设扩频因子的前导序列码片分布矩阵进行比较，确定所述第二码片分布矩阵对应的预设扩频因子，得到目标扩频因子；
根据所述目标扩频因子及所述码片周期，得到目标符号周期。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定所述数据符号帧的各码片窗口中是否存在所述ZigBee端发送的码片，得到第一码片分布矩阵，包括：
计算所述数据符号帧中所有码片窗口的信道状态信息CSI序列的CSI均值，其中，所述CSI序列包括多个CSI值；
计算数据码片窗口的CSI序列中各CSI值与所述CSI均值的差值，得到所述数据码片窗口的CSI差异值序列，其中，所述数据码片窗口为所述数据符号帧的码片窗口；
分别确定各所述数据码片窗口的CSI差异值序列的峰值及均值，得到各所述数据码片窗口差异峰值及差异均值；
根据各所述数据码片窗口差异峰值及差异均值，得到第一码片分布矩阵，其中，针对任一数据码片窗口，若该数据码片窗口的差异峰值大于预设峰值阈值、且该数据码片窗口的差异均值大于预设均值阈值，则判定该数据码片窗口中存在所述ZigBee端发送的码片，否则判定该数据码片窗口中不存在所述ZigBee端发送的码片。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，不同符号对应不同的初始信道；所述确定所述第一码片分布矩阵对应的符号，得到所述待解码数据表示的符号，包括：
获取预设模板码片分布矩阵，计算所述预设模板码片分布矩阵与所述第一码片分布矩阵的汉明距离，得到信道偏移量；
根据所述预设模板码片分布矩阵对应的初始信道及所述信道偏移量，确定所述第一码片分布矩阵对应的初始信道；
按照符号与初始信道的对应关系，确定所述第一码片分布矩阵对应的初始信道所表示的符号，作为所述待解码数据表示的符号。
9.一种面向非对称信道的对称的跨协议通信装置，其特征在于，应用于ZigBee端，所述装置包括：
编码数据获取模块，用于获取用于编码的目标扩频因子及目标符号周期，其中，一个目标符号周期为单个符号的信号的时长；
CTC信道确定模块，用于根据所述目标扩频因子，确定用于与WiFi端进行通信的目标跨协议通信技术CTC信道的目标数量及各所述目标CTC信道，其中，所有目标CTC信道的总频段范围与重叠CTC信道的频段范围存在重叠，所述重叠CTC信道为ZigBee端信道与WiFi端信道中频段重叠的信道；
目标符号获取模块，用于在待发送编码数据中获取当前待发送的目标符号，其中，所述待发送编码数据包括多个符号，各所述符号均以目标数量的码片的形式进行发送；
发送次序确定模块，用于确定所述目标符号对应的各所述目标CTC信道发送码片的信道发送次序，得到目标信道发送次序，其中，一个所述目标符号周期内一个目标CTC信道发送所述目标符号一个码片，不同符号对应不同的信道发送次序；
码片数据发送模块，用于按照所述目标信道发送次序，利用各所述目标CTC信道依次发送码片；
发送完成判断模块，用于返回上述目标符号获取模块继续执行，直至所述待发送编码数据中的各符号均发送完成。
10.一种面向非对称信道的对称的跨协议通信装置，其特征在于，应用于WiFi端，所述装置包括：
解码数据获取模块，用于获取用于解码的目标扩频因子及目标符号周期，其中，一个目标符号周期为单个符号的信号的时长；
符号帧划分模块，用于根据所述目标符号周期，将重叠CTC信道接收的待解码数据拆分为数据符号帧，其中，每帧数据符号帧的时长为一个所述目标符号周期，所述重叠CTC信道为ZigBee端信道与WiFi端信道中频段重叠的信道；
码片窗口划分模块，用于根据预设的码片周期及所述ZigBee端单个信道的频段，将所述数据符号帧拆分为多个码片窗口，其中，单个码片窗口的时长为一个所述码片周期的时长，单个码片窗口的频段为所述ZigBee端单个信道的频段；
分布矩阵确定模块，用于确定所述数据符号帧的各码片窗口中是否存在所述ZigBee端发送的码片，得到第一码片分布矩阵，其中，所述数据符号帧中的一个码片窗口表示为所述第一码片分布矩阵中一个元素，且存在码片的码片窗口与不存在码片的码片窗口通过不同的元素表示；
符号确定模块，用于确定所述第一码片分布矩阵对应的符号，得到所述待解码数据表示的符号。
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