CN113542927B - 一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒方法及装置，采集远传表计的表地址，根据表地址设置抽头序列，利用抽头序列，基于线性反馈移位算法，构建编码模型和解码模型，由编码模型计算得到唤醒信号；发送方向远传表计发送连续的唤醒信号；在当前侦听周期内，利用解码模型对远传表计所接收到的唤醒信号进行有效性判断；当所述唤醒信号有效且当前侦听周期尚未结束时，则远传表计被唤醒并进入等待有效通信状态；当所述唤醒信号非有效时，则远传表计保持休眠态。该方法及装置能够在较短的侦听周期里快速且高概率地排除非唤醒信号，从而降低了无线远传表计的运行功耗，减少运维成本，提升了水气热等能源计量远传表计的应用潜力。

Description

一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒方法及装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，更具体地，涉及一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒方法及装置。
背景技术
推广应用智能电、水、气、热表等具备远程自动数据采集功能的远传计量表计是推进“互联网+”智慧能源和智慧城市建设的基础性举措。目前，大部分水、气、热等远传表计受安装环境的制约无法实现外接供电，而布置有线通信线路工程量较大，相比之下，采用无线通信方式的远传表计施工简便、数据采集成本低，具有良好的发展前景，在整个远传表计市场中占比逐年增加。
由于无线远传表计采用内置电池供电，对运行功耗敏感，过高的运行功耗影响电池寿命，间接降低了表计的运行寿命，增加了表计的运维成本。充分提高电池的工作效率，延长其工作时间，是一个非常重要的问题。在远程自动抄表中，理想的无线通信工况是：当作为发送方的上级设备有信息要传送给作为接收方的远传表计时，表计处于可接收通信信息的状态，在其它时间表计总是处于休眠状态以最大限度降低功耗。
但是发送方并不知道接收方何时处于接收状态，所以需要一种唤醒方法，在需要通信时将接收方从平时的休眠状态中唤醒，进入工作状态。因此远传表计通常设计为休眠周期和侦听周期的循环，在侦听周期内可以接收信号，若判断该段信号是有效唤醒信号，则表计“苏醒”并进入等待有效通信状态，此时可接收来自发送方的通信信息；当等待超时或侦听周期结束，表计重新进入下一轮休眠周期。
为实现远传表计的低功耗运行，同时确保能够与上级设备点对点通信，在同样的硬件配置条件下，唤醒方法首先需要能排除绝大部分的非有效唤醒信号，并且唤醒信号的识别过程应尽可能快速，需要的信息量尽可能少，识别运算量也不应过大。考虑电、水、气、热表的安装环境，通常上级设备与表计存在一定的距离间隔，因此唤醒信号有效传输的距离也不能过小。
现有技术中，采用传统的无线通信设备唤醒方法，主要有信号强度唤醒法、前导码唤醒法、数据包唤醒法、自相关唤醒法等，但各自均有不足而难以适应电、水、气、热等能源计量数据采集的业务场景。例如，信号强度唤醒法易受近似强度信号干扰，通讯距离短；前导码唤醒法包含的信息量小，不能支持上级设备对由表地址定位的某一块表计的点对点通信，只能实现一片范围内不区分表计的广播通信；数据包唤醒法为了表计需要接收到完整长度的数据帧，增长了表计的侦听周期，难以实现表计低功耗运行目标；自相关唤醒法生成的RS码、卷积码、Turbo码等解码过程复杂，增加了表计的应答响应时间和功耗，且信息存储需求大，对表计通信模块的硬件配置提出更高要求。
发明内容
为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒方法及装置，能够在较短的侦听周期里快速且高概率地排除非唤醒信号，从而降低了无线远传表计的运行功耗，减少运维成本，提升了水气热等能源计量远传表计的应用潜力。
本发明采用如下的技术方案。
一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒方法包括：
步骤1，采集远传表计的表地址，根据表地址设置抽头序列；
步骤2，利用抽头序列，基于线性反馈移位算法，构建编码模型，由编码模型计算得到唤醒信号；发送方向远传表计发送连续的唤醒信号；
步骤3，利用抽头序列，基于线性反馈移位算法，构建解码模型；在当前侦听周期内，利用解码模型对远传表计所接收到的唤醒信号进行有效性判断；当唤醒信号有效且当前侦听周期尚未结束时，则远传表计被唤醒并进入等待有效通信状态；当唤醒信号非有效时，则远传表计保持休眠态。
优选地，步骤1中，表地址{IDj}是由远传表计安装位置、系统网络拓扑决定的表计地址编码的序列，该序列中各元素的取值为0或1；
抽头序列{Ci}中包含表地址{IDj}，其中i＝1，2，…，n，j＝k，k+1，…，n-1，且2≤k≤n-1，n表征抽头序列的长度；抽头序列{Ci}要同时满足如下条件：
(1)抽头序列{Ci}中的第k抽头码元Ck取值为表地址{IDj}中的最高位IDn-1，抽头序列{Ci}中的第k+1抽头码元Ck+1取值为表地址{IDj}中的次高位IDn-2，以此类推，抽头序列{Ci}中的第n-1抽头码元Cn-1取值为表地址{IDj}中的最低位IDk；
(2)抽头序列{Ci}中第n抽头码元Cn取值为1；
(3)在抽头序列{Ci}的第一抽头码元C1、第二抽头码元C2、……、第n-1抽头码元Cn-1中，取值为1的抽头码元数量为偶数。
优选地，步骤2包括：
步骤2.1，利用抽头序列，基于线性反馈移位算法，构建编码模型，满足如下关系式：
式中，
an、an-1、an-2、……、a1、a0分别为编码模型的第n+1编码码元、第n编码码元、第n-1编码码元、……第二编码码元、第一编码码元，
C1、C2、……、Cn-1、Cn分别为抽头序列中的第一抽头码元、第二抽头码元、第n-1抽头码元、第n抽头码元，
表示模2加运算；
步骤2.2，对编码模型进行初始化，即对编码模型中的第n编码码元、第n-1编码码元、……第二编码码元、第一编码码元设置初始值，并且这n个码元的初始值不能全部为0；还设置移位脉冲p，其中p＝1，2，…，P，P为移位限值；
步骤2.3，根据各编码码元的值，利用编码模型生成第n+1编码码元an，并在当前移位脉冲下进行移位赋值，即将第二编码码元a1赋值给第一编码码元a0、将第三编码码元a2赋值给第二编码码元a1、以此类推、第n编码码元an-1赋值给第n-1编码码元an-2、第n+1编码码元an赋值给第n编码码元an-1；
步骤2.4，令移位脉冲p＝p+1，并返回步骤2.3；当移位脉冲达到移位限值P时，以编码模型生成的P个第n+1编码码元an的值构成唤醒信号。
优选地，步骤2.4中，唤醒信号是一组以0和1组成的具有周期性的比特流信号，该信号周期的最大值为2n-1。
优选地，步骤3包括：
步骤3.1，利用抽头序列，基于线性反馈移位算法，构建解码模型；所述解码模型满足如下关系式：
式中，
a′n-1、a′n-2、……、a′1、a′0分别为解码模型的第n解码码元、第n-1解码码元、……、第二解码码元、第一解码码元，
C1、C2、……、Cn-1、Cn分别为抽头序列中的第一抽头码元、第二抽头码元、第n-1抽头码元、第n抽头码元，
a为自相关解码码元，
表示模2加运算；
步骤3.2，利用当前侦听周期内远传表计所接收到的唤醒信号对解码模型进行初始化，即将第一个接收到的第n+1编码码元赋值给第一解码码元a′0、第二个接收到的第n+1编码码元赋值给第二解码码元a′1、以此类推、第n个接收到的第n+1编码码元赋值给第n解码码元a′n-1；还设置计数脉冲q，其中q＝1，2，…，Q，Q为计数限值；
步骤3.3，根据各解码码元的值，利用解码模型生成自相关解码码元a，将第n+1个接收到的第n+1编码码元与自相关解码码元a进行模2加运算，即计算/>
步骤3.4，在当前计数脉冲下，若则停止解码，并返回步骤3.2，重新初始化；在当前计数脉冲下，若/>则移位赋值，即将第二解码码元a′1赋值给第一解码码元a′0、将第三解码码元a′2赋值给第二解码码元a′1、以此类推、第n解码码元a′n-1赋值给第n-1解码码元a′n-2、第n+1解码码元a′n赋值给第n解码码元a′n-1；
步骤3.5，令计数脉冲q＝q+1，并返回步骤3.3；当计数脉冲达到计数限值Q且当前侦听周期尚未结束时，则判定远传表计所接收到的唤醒信号有效，远传表计被唤醒并进入等待有效通信状态；反之，则判定远传表计所接收到的唤醒信号非有效，远传表计保持休眠状态。
优选地，步骤3.2中，第一个接收到的第n+1编码码元在唤醒信号中的位置可以是任意的，即第一解码码元a′0、第二解码码元a′1、……、第n解码码元a′n-1是唤醒信号中从任意位置起始的连续n位第n+1编码码元。
一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒装置包括：唤醒信号生成模块、唤醒信号识别模块；
唤醒信号生成模块，用于利用根据目标远传表计的表地址而设置的抽头序列，基于线性反馈移位算法构建编码模型以生成唤醒信号；
唤醒信号识别模块，用于利用根据目标远传表计的表地址而设置的抽头序列，基于线性反馈移位算法构建解码模型，并在当前侦听周期内，利用解码模型对远传表计所接收到的唤醒信号进行有效性判断；当所述唤醒信号有效且当前侦听周期尚未结束时，则远传表计被唤醒并进入等待有效通信状态；当所述唤醒信号非有效时，则远传表计保持休眠态。
优选地，唤醒信号生成模块包括n个串联的编码寄存器、n-1个模2加法器和1个移位脉冲产生器；
n个编码寄存器中依次存储编码模型中的第n编码码元an-1、第n-1编码码元an-2、……第二编码码元a1、第一编码码元a0；
由各编码码元组成的编码序列与抽头序列进行模2加法运算，以获得第n+1编码码元an；
每当生成一个第n+1编码码元an，移位脉冲产生器向各编码寄存器发出移位脉冲，各编码寄存器内存储的编码码元均向右移位寄存；
移位寄存完成后，由新编码码元组成的编码序列与所述抽头序列进行模2加法运算，以获得新的第n+1编码码元an；
多个第n+1编码码元an按照生成的先后顺序依次组成唤醒信号。
优选地，唤醒信号识别模块包括n个串联的解码寄存器、n个模2加法器、1个移位脉冲产生器和1个计数器；
n个解码寄存器中依次存储所述解码模型中的第n解码码元a′n-1、第n-1解码码元a′n-2、……第二解码码元a′1、第一解码码元a′0；
由各解码码元组成的解码序列与抽头序列进行模2加法运算，以获得自相关解码码元a；
将接收到的唤醒信号中的第n+1个第n+1编码码元与自相关解码码元a进行模2加运算；
在当前计数下，若则停止解码，重新初始化，判定远传表计所接收到的唤醒信号非有效，远传表计保持休眠状态；若/>移位脉冲产生器向各解码寄存器发出移位脉冲，各解码寄存器内存储的编码码元均向右移位寄存；移位寄存完成后，由新解码码元组成的解码序列与所述抽头序列进行模2加法运算，以获得新的自相关解码码元a；每当生成一个自相关解码码元a，计数器加1；重复上述操作；当计数脉冲达到计数限值且当前侦听周期尚未结束时，则判定远传表计所接收到的唤醒信号有效，远传表计被唤醒并进入等待有效通信状态。
优选地，停止解码时，计数器和各解码寄存器均重置为0。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，通过基于线性反馈移位的编码器生成具有强自相关性的长周期伪随机二进制比特流，以其作为唤醒信号；使接收方的基于线性反馈移位的解码器实现以接收到的任意二进制码元作为起始位，在连续接收到n个二进制码元后，即可对接收的下一位二进制码元开展解码，以解码结果是否为0决定是继续接收码元解码还是停止当前解码，实现了对有效唤醒信号的快速判断，同时能保证非唤醒信号高排除率，从而大幅缩短了接收方所需的侦听周期，对采用无线通信方式的远传表计而言即是降低了运行功耗，提升了运行可靠性，避免了频繁的表计电池维护操作。
此外，本发明的方法解码简便，对设备的硬件资源需求少，同时支持发送方对接收方的点对点通信，也不受信号强度唤醒法那样较短通讯距离的限值，适用于电、水、气、热等远传表计的能源计量数据远程通信场景。
附图说明
图1是本发明一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒方法流程示意图；
图2是本发明一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒装置的编码结构示意图；
图3是本发明一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒装置的解码结构示意图；
图4是本发明一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒方法一实施例的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
如图1，一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒方法包括：
步骤1，采集远传表计的表地址，根据表地址设置抽头序列。
具体地，步骤1中，表地址{IDj}是由远传表计安装位置、系统网络拓扑决定的表计地址编码的序列，该序列中各元素的取值为0或1。
抽头序列{Ci}中包含表地址{IDj}，其中i＝1，2，…，n，j＝k，k+1，…，n-1，且2≤k≤n-1，n表征抽头序列的长度；抽头序列{Ci}要同时满足如下条件：
(1)抽头序列{Ci}中的第k抽头码元Ck取值为表地址{IDj}中的最高位IDn-1，抽头序列{Ci}中的第k+1抽头码元Ck+1取值为表地址{IDj}中的次高位IDn-2，以此类推，抽头序列{Ci}中的第n-1抽头码元Cn-1取值为表地址{IDj}中的最低位IDk；
(2)抽头序列{Ci}中第n抽头码元Cn取值为1；
(3)在抽头序列{Ci}的第一抽头码元C1、第二抽头码元C2、……、第n-1抽头码元Cn-1中，取值为1的抽头码元数量为偶数。
步骤2，利用抽头序列，基于线性反馈移位算法，构建编码模型，由编码模型计算得到唤醒信号；发送方向远传表计发送连续的唤醒信号。
具体地，步骤2包括：
步骤2.1，利用抽头序列，基于线性反馈移位算法，构建编码模型，满足如下关系式：
式中，
an、an-1、an-2、……、a1、a0分别为编码模型的第n+1编码码元、第n编码码元、第n-1编码码元、……第二编码码元、第一编码码元；
C1、C2、……、Cn-1、Cn分别为抽头序列中的第一抽头码元、第二抽头码元、第n-1抽头码元、第n抽头码元；
表示模2加运算。
步骤2.2，对编码模型进行初始化，即对编码模型中的第n编码码元、第n-1编码码元、……第二编码码元、第一编码码元设置初始值，并且这n个码元的初始值不能全部为0；还设置移位脉冲p，其中p＝1，2，…，P，P为移位限值。
步骤2.3，根据各编码码元的值，利用编码模型生成第n+1编码码元an，并在当前移位脉冲下进行移位赋值，即将第二编码码元a1赋值给第一编码码元a0、将第三编码码元a2赋值给第二编码码元a1、以此类推、第n编码码元an-1赋值给第n-1编码码元an-2、第n+1编码码元an赋值给第n编码码元an-1。
步骤2.4，令移位脉冲p＝p+1，并返回步骤2.3；当移位脉冲达到移位限值P时，以编码模型生成的P个第n+1编码码元an的值构成唤醒信号。
具体地，步骤2.4中，唤醒信号是一组以0和1组成的具有周期性的比特流信号，该信号周期的最大值为2n-1。本发明优选实施例中，唤醒信号是具有“m序列”特征的伪随机序列，其中m序列是通信原理里的常见序列，该类序列周期的最大值为2n-1。
步骤3，利用抽头序列，基于线性反馈移位算法，构建解码模型；在当前侦听周期内，利用解码模型对远传表计所接收到的唤醒信号进行有效性判断；当唤醒信号有效且当前侦听周期尚未结束时，则远传表计被唤醒并进入等待有效通信状态；当唤醒信号非有效时，则远传表计保持休眠态。
具体地，步骤3包括：
步骤3.1，利用抽头序列，基于线性反馈移位算法，构建解码模型；所述解码模型满足如下关系式：
式中，
a′n-1、a′n-2、……、a′1、a′0分别为解码模型的第n解码码元、第n-1解码码元、……、第二解码码元、第一解码码元；
C1、C2、……、Cn-1、Cn分别为抽头序列中的第一抽头码元、第二抽头码元、第n-1抽头码元、第n抽头码元；
a为自相关解码码元；
表示模2加运算。
步骤3.2，利用当前侦听周期内远传表计所接收到的唤醒信号对解码模型进行初始化，即将第一个接收到的第n+1编码码元赋值给第一解码码元a′0、第二个接收到的第n+1编码码元赋值给第二解码码元a′1、以此类推、第n个接收到的第n+1编码码元赋值给第n解码码元a′n-1；还设置计数脉冲q，其中q＝1，2，…，Q，Q为计数限值。
步骤3.3，根据各解码码元的值，利用解码模型生成自相关解码码元a，将第n+1个接收到的第n+1编码码元与自相关解码码元a进行模2加运算，即计算/>
步骤3.4，在当前计数脉冲下，若则停止解码，并返回步骤3.2，重新初始化；在当前计数脉冲下，若/>则移位赋值，即将第二解码码元a′1赋值给第一解码码元a′0、将第三解码码元a′2赋值给第二解码码元a′1、以此类推、第n解码码元a′n-1赋值给第n-1解码码元a′n-2、第n+1解码码元a′n赋值给第n解码码元a′n-1。
步骤3.5，令计数脉冲q＝q+1，并返回步骤3.3；当计数脉冲达到计数限值Q且当前侦听周期尚未结束时，则判定远传表计所接收到的唤醒信号有效，远传表计被唤醒并进入等待有效通信状态；反之，则判定远传表计所接收到的唤醒信号非有效，远传表计保持休眠状态。
具体地，步骤3.2中，第一个接收到的第n+1编码码元在唤醒信号中的位置可以是任意的，即第一解码码元a′0、第二解码码元a′1、……、第n解码码元a′n-1是唤醒信号中从任意位置起始的连续n位第n+1编码码元。
一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒装置包括：唤醒信号生成模块、唤醒信号识别模块。
唤醒信号生成模块，用于利用根据目标远传表计的表地址而设置的抽头序列，基于线性反馈移位算法构建编码模型以生成唤醒信号、
唤醒信号识别模块，用于利用根据目标远传表计的表地址而设置的抽头序列，基于线性反馈移位算法构建解码模型，并在当前侦听周期内，利用解码模型对远传表计所接收到的唤醒信号进行有效性判断；当所述唤醒信号有效且当前侦听周期尚未结束时，则远传表计被唤醒并进入等待有效通信状态；当所述唤醒信号非有效时，则远传表计保持休眠态。
具体地，如图2，唤醒信号生成模块包括n个串联的编码寄存器、n-1个模2加法器和1个移位脉冲产生器。
n个编码寄存器中依次存储编码模型中的第n编码码元an-1、第n-1编码码元an-2、……第二编码码元a1、第一编码码元a0、
由各编码码元组成的编码序列与抽头序列进行模2加法运算，以获得第n+1编码码元an。
每当生成一个第n+1编码码元an，移位脉冲产生器向各编码寄存器发出移位脉冲，各编码寄存器内存储的编码码元均向右移位寄存。
移位寄存完成后，由新编码码元组成的编码序列与所述抽头序列进行模2加法运算，以获得新的第n+1编码码元an。
多个第n+1编码码元an按照生成的先后顺序依次组成唤醒信号。
具体地，如图3，唤醒信号识别模块包括n个串联的解码寄存器、n个模2加法器、1个移位脉冲产生器和1个计数器。
n个解码寄存器中依次存储所述解码模型中的第n解码码元a′n-1、第n-1解码码元a′n-2、……第二解码码元a′1、第一解码码元a′0。
由各解码码元组成的解码序列与抽头序列进行模2加法运算，以获得自相关解码码元a。
将接收到的唤醒信号中的第n+1个第n+1编码码元与自相关解码码元a进行模2加运算。
在当前计数下，若则停止解码，重新初始化，判定远传表计所接收到的唤醒信号非有效，远传表计保持休眠状态；若/>移位脉冲产生器向各解码寄存器发出移位脉冲，各解码寄存器内存储的编码码元均向右移位寄存；移位寄存完成后，由新解码码元组成的解码序列与所述抽头序列进行模2加法运算，以获得新的自相关解码码元a；每当生成一个自相关解码码元a，计数器加1；重复上述操作；当计数脉冲达到计数限值且当前侦听周期尚未结束时，则判定远传表计所接收到的唤醒信号有效，远传表计被唤醒并进入等待有效通信状态。
进一步，停止解码时，计数器和各解码寄存器均重置为0。
实施例1。
本发明优选实施例中，以支持远程数据采集的无线通信方式的远传水表为例，将采集水表数据的上级设备作为发送方，远传水表作为接收方，远传水表工作于休眠周期+侦听周期的循环，上级设备每次在需要与远传水表通信时，需要先唤醒对方。远传水表只有在侦听周期时才能接收唤醒信号，当判断唤醒信号为有效唤醒信号，即唤醒信号来自于正确的上级设备时，远传水表被唤醒，并进入等待有效通信的状态，可与上级设备开展进一步通信。在侦听周期结束或等待有效通信的时间超时的情况下，远传水表再度进入休眠周期。
本发明优选实施例的步骤如图4所示。
第一步，上级设备根据远传水表的表地址，对上级设备编码器的抽头序列进行设定，抽头序列的长度与表地址的长度有关，也决定了编码器的阶数。在远传水表采集的场景中，由于一台上级设备所在片区对应的水表数目有限，通常取抽头序列中连续的一些位，与表地址中由最低位算起的同样位数的二进制码元值相一致。在本实施例中，设编码器阶数n为17，即上级设备采用基于线性反馈移位的17阶编码器生成唤醒信号，取C3C4……C16与表地址的低14位对应。其中C3对表地址的应低14位中的最高位ID13，如表1所示：
表1抽头序列与表地址对应关系表
表1中，ID13为表地址低14位中的最高位，依次类推，ID0为表地址低14位中的最低位。
在本发明优选实施例中，为保证编码器的特征多项式为本原多项式，设置C17＝1，又C0默认为1，所以C1C2的取值需进行搭配以使得Ci＝1(i＝1，2，…，17)的抽头数量为偶数，所以在表1中，若表地址的低14位中取值为1抽头数量为偶数，则C1C2为10，若水表地址的低14位中取值为1抽头数量为为奇数，则C1C2为00。
第二步，在图2所示的编码器结构下，给编码器的各个编码寄存器an-1、an-2、……、a1、a0赋予非全0的初始值，本实施例中该初始值设为0x1FFF，即在n＝17时，an-1an-2…a1a0为00001111111111111。
根据编码器的抽头序列决定的特征多项式如下所示：
式中，
an、an-1、an-2、……、a1、a0分别为编码模型的第n+1编码码元、第n编码码元、第n-1编码码元、……第二编码码元、第一编码码元，
C1、C2、……、Cn-1、Cn分别为抽头序列中的第一抽头码元、第二抽头码元、第n-1抽头码元、第n抽头码元，
表示模2加运算；
利用该特征多项式生成第n+1编码码元an。
第三步，各编码寄存器在移位脉冲产生器的作用下，原an-1an-2…a1各自向右平移一位，即第一编码码元a0舍弃，将第二编码码元a1赋值给第一编码码元a0、将第三编码码元a2赋值给第二编码码元a1、以此类推、第n编码码元an-1赋值给第n-1编码码元an-2、第n+1编码码元an赋值给第n编码码元an-1；移位寄存之后，再由新的an-1an-2…a1a0生成新的an，依次类推，不断生成的an可形成一组以二进制0和1组成的周期为2n-1的比特流。这组周期性比特流作为上级设备发送对应远传水表的唤醒信号。
第四步，在远传水表的每个侦听周期内，远传水表的解码器在解码之前需先接收到17个二进制码元并依次存入各个解码寄存器。解码器结构如图3所示，为保证效果，解码器的阶数与上级设备的编码器阶数保持一致，且解码器的抽头序列与上级设备的编码器的抽头序列一致。远传水表将第一个接收到的第n+1编码码元赋值给第一解码码元a′0并存入第一个解码寄存器、第二个接收到的第n+1编码码元赋值给第二解码码元a′1并存入第二个解码寄存器、以此类推、第17个接收到的第n+1编码码元赋值给第n解码码元a′16并存入第17个解码寄存器。
设置解码器的计数器的初值为0。本发明优选实施例中，计数器限值Q设置为16，即以连续16个二进制码元的解码结果判断接收到的信息是否是来自上级设备的唤醒信号。
第五步，在接收到下一个二进制的第n+1编码码元后，执行如下的解码顺序：
(1)令其中n＝17；
(2)新接收收到的第n+1编码码元an与a再进行模2加运算，输出结果；
(3)若认为新收到的an与an-1an-2…a1a0自相关，当前可能为唤醒信号，计数器加1并判断是否等于16：若计数数值小于16，则各解码寄存器在移位脉冲产生器的作用下，原an-1an-2…a1各自向右平移一位，即原a0舍弃，a1赋值于原a0，原a2赋值于原a1，……，依次完成更新寄存器操作，而an赋值于空出的an-1，接收方继续接收下一位第n+1编码码元an并重新返回(1)执行，若计数数值等于16，则解码结束，接收方进入等待有效通信状态，此时计数器和各解码寄存器重置为0；
若认为新收到的an与an-1an-2…a1a0不相关，即编码结构与解码结构采用的抽头序列不相同，接收方的远传表计停止解码，计数器和各解码寄存器重置为0。
在本实施例中，非有效唤醒信号的理论排除率满足如下关系式：
式中，Q为预设的计数器限值；
本优选实施例中，Q＝16，则m＝99.9985％，基本等于100％，而远传水表在侦听周期内每次判断一段唤醒信号是否为有效唤醒信号时，只需接收到17+16＝33个二进制码元。可见，解码过程和唤醒方法快速简便，既节约了存储和运算资源，也利于压缩优化远传水表所需的侦听周期，降低远传水表的运行功耗。
值得注意的是，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、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。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，通过基于线性反馈移位的编码器生成具有强自相关性的长周期伪随机二进制比特流，以其作为唤醒信号；使接收方的基于线性反馈移位的解码器实现以接收到的任意二进制码元作为起始位，在连续接收到n个二进制码元后，即可对接收的下一位二进制码元开展解码，以解码结果是否为0决定是继续接收码元解码还是停止当前解码，实现了对有效唤醒信号的快速判断，同时能保证非唤醒信号高排除率，从而大幅缩短了接收方所需的侦听周期，对采用无线通信方式的远传表计而言即是降低了运行功耗，提升了运行可靠性，避免了频繁的表计电池维护操作。
此外，本发明的方法解码简便，对设备的硬件资源需求少，同时支持发送方对接收方的点对点通信，也不受信号强度唤醒法那样较短通讯距离的限值，适用于电、水、气、热等远传表计的能源计量数据远程通信场景。
本发明申请人结合说明书附图对本发明的实施示例做了详细的说明与描述，但是本领域技术人员应该理解，以上实施示例仅为本发明的优选实施方案，详尽的说明只是为了帮助读者更好地理解本发明精神，而并非对本发明保护范围的限制，相反，任何基于本发明的发明精神所作的任何改进或修饰都应当落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒方法，其特征在于，
所述唤醒方法包括：
步骤1，采集远传表计的表地址，根据表地址设置抽头序列；
所述表地址{IDj}是由远传表计安装位置、系统网络拓扑决定的表计地址编码的序列，该序列中各元素的取值为0或1；所述抽头序列{Ci}中包含所述表地址{IDj}，其中i＝1,2,…,n，j＝k,k+1,…,n-1，且2≤k≤n-1，n表征抽头序列的长度；所述抽头序列{Ci}要同时满足如下条件：
1)、所述抽头序列{Ci}中的第k抽头码元Ck取值为所述表地址{IDj}中的最高位IDn-1，所述抽头序列{Ci}中的第k+1抽头码元Ck+1取值为所述表地址{IDj}中的次高位IDn-2，以此类推，所述抽头序列{Ci}中的第n-1抽头码元Cn-1取值为所述表地址{IDj}中的最低位IDk；
2)、所述抽头序列{Ci}中第n抽头码元Cn取值为1；
3)、在所述抽头序列{Ci}的第一抽头码元C1、第二抽头码元C2、……、第n-1抽头码元Cn-1中，取值为1的抽头码元数量为偶数；
步骤2，利用抽头序列，基于线性反馈移位算法，构建编码模型，由编码模型计算得到唤醒信号；由发送方向远传表计发送连续的唤醒信号；
步骤3，利用抽头序列，基于线性反馈移位算法，构建解码模型；在当前侦听周期内，利用解码模型对远传表计所接收到的唤醒信号进行有效性判断；当所述唤醒信号有效且当前侦听周期尚未结束时，则远传表计被唤醒并进入等待有效通信状态；当所述唤醒信号非有效时，则远传表计保持休眠态。
2.根据权利要求1所述的一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒方法，其特征在于，
步骤2包括：
步骤2.1，利用抽头序列，基于线性反馈移位算法，构建编码模型，满足如下关系式：
an＝C1an-1⊕C2an-2⊕…⊕Cn-1a1⊕Cna0
式中，
an、an-1、an-2、……、a1、a0分别为编码模型的第n+1编码码元、第n编码码元、第n-1编码码元、……第二编码码元、第一编码码元，
C1、C2、……、Cn-1、Cn分别为抽头序列中的第一抽头码元、第二抽头码元、第n-1抽头码元、第n抽头码元，
⊕表示模2加运算；
步骤2.2，对编码模型进行初始化，即对编码模型中的第n编码码元、第n-1编码码元、……第二编码码元、第一编码码元设置初始值，并且这n个码元的初始值不能全部为0；还设置移位脉冲p，其中p＝1,2,…,P，P为移位限值；
步骤2.3，根据各编码码元的值，利用编码模型生成第n+1编码码元an，并在当前移位脉冲下进行移位赋值，即将第二编码码元a1赋值给第一编码码元a0、将第三编码码元a2赋值给第二编码码元a1、以此类推、第n编码码元an-1赋值给第n-1编码码元an-2、第n+1编码码元an赋值给第n编码码元an-1；
步骤2.4，令移位脉冲p＝p+1，并返回步骤2.3；当移位脉冲达到移位限值P时，以编码模型生成的P个第n+1编码码元an的值构成唤醒信号。
3.根据权利要求2所述的一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒方法，其特征在于，
步骤2.4中，所述唤醒信号是一组以0和1组成的具有周期性的比特流信号，该信号周期的最大值为2n-1。
4.根据权利要求2所述的一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒方法，其特征在于，
步骤3包括：
步骤3.1，利用抽头序列，基于线性反馈移位算法，构建解码模型；所述解码模型满足如下关系式：
a＝C1a′n-1⊕C2a′n-2⊕…⊕Cn-1a′1⊕Cna′0
式中，
a′n-1、a′n-2、……、a′1、a′0分别为解码模型的第n解码码元、第n-1解码码元、……、第二解码码元、第一解码码元，
C1、C2、……、Cn-1、Cn分别为抽头序列中的第一抽头码元、第二抽头码元、第n-1抽头码元、第n抽头码元，
a为自相关解码码元，
⊕表示模2加运算；
步骤3.2，利用当前侦听周期内远传表计所接收到的唤醒信号对解码模型进行初始化，即将第一个接收到的第n+1编码码元赋值给第一解码码元a′ 0、第二个接收到的第n+1编码码元赋值给第二解码码元a′ 1、以此类推、第n个接收到的第n+1编码码元赋值给第n解码码元a′ n-1；还设置计数脉冲q，其中q＝1,2,…,Q，Q为计数限值；
步骤3.3，根据各解码码元的值，利用解码模型生成自相关解码码元a，将第n+1个接收到的第n+1编码码元与自相关解码码元a进行模2加运算，即计算/>
步骤3.4，在当前计数脉冲下，若则停止解码，并返回步骤3.2，重新初始化；在当前计数脉冲下，若/>则移位赋值，即将第二解码码元a′ 1赋值给第一解码码元a′ 0、将第三解码码元a′ 2赋值给第二解码码元a′ 1、以此类推、第n解码码元a′ n-1赋值给第n-1解码码元a′ n-2、第n+1解码码元a′ n赋值给第n解码码元a′ n-1；
步骤3.5，令计数脉冲q＝q+1，并返回步骤3.3；当计数脉冲达到计数限值Q且当前侦听周期尚未结束时，则判定远传表计所接收到的唤醒信号有效，远传表计被唤醒并进入等待有效通信状态；反之，则判定远传表计所接收到的唤醒信号非有效，远传表计保持休眠状态。
5.根据权利要求4所述的一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒方法，其特征在于，
步骤3.2中，所述第一个接收到的第n+1编码码元在唤醒信号中的位置可以是任意的，第一解码码元a′ 0、第二解码码元a′ 1、……、第n解码码元a′ n-1是唤醒信号中从任意位置起始的连续n位第n+1编码码元。
6.一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒装置，利用权利要求1至5任一项所述的一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒方法而实现，其特征在于，
所述唤醒装置包括：唤醒信号生成模块、唤醒信号识别模块；
所述唤醒信号生成模块，用于利用由目标远传表计的表地址而设置的抽头序列，基于线性反馈移位算法构建编码模型以生成唤醒信号；
所述唤醒信号识别模块，用于利用由目标远传表计的表地址而设置的抽头序列，基于线性反馈移位算法构建解码模型，并在当前侦听周期内，利用解码模型对远传表计所接收到的唤醒信号进行有效性判断；当所述唤醒信号有效且当前侦听周期尚未结束时，则远传表计被唤醒并进入等待有效通信状态；当所述唤醒信号非有效时，则远传表计保持休眠态。
7.根据权利要求6所述的一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒装置，其特征在于，
所述唤醒信号生成模块包括n个串联的编码寄存器、n-1个模2加法器和1个移位脉冲产生器；
所述n个编码寄存器中依次存储所述编码模型中的第n编码码元an-1、第n-1编码码元an-2、……第二编码码元a1、第一编码码元a0；
由各编码码元组成的编码序列与所述抽头序列进行模2加法运算，以获得第n+1编码码元an；
每当生成一个第n+1编码码元an，所述移位脉冲产生器向各编码寄存器发出移位脉冲，各编码寄存器内存储的编码码元均向右移位寄存；
移位寄存完成后，由新编码码元组成的编码序列与所述抽头序列进行模2加法运算，以获得新的第n+1编码码元an；
多个第n+1编码码元an按照生成的先后顺序依次组成唤醒信号。
8.根据权利要求6所述的一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒装置，其特征在于，
所述唤醒信号识别模块包括n个串联的解码寄存器、n个模2加法器、1个移位脉冲产生器和1个计数器；
所述n个解码寄存器中依次存储所述解码模型中的第n解码码元a′n-1、第n-1解码码元a′n-2、……第二解码码元a′1、第一解码码元a′0；
由各解码码元组成的解码序列与所述抽头序列进行模2加法运算，以获得自相关解码码元a；
将接收到的唤醒信号中的第n+1个第n+1编码码元与自相关解码码元a进行模2加运算；
在当前计数下，若则停止解码，重新初始化，判定远传表计所接收到的唤醒信号非有效，远传表计保持休眠状态；若/>所述移位脉冲产生器向各解码寄存器发出移位脉冲，各解码寄存器内存储的编码码元均向右移位寄存；移位寄存完成后，由新解码码元组成的解码序列与所述抽头序列进行模2加法运算，以获得新的自相关解码码元a；每当生成一个自相关解码码元a，所述计数器加1；重复上述操作；当计数脉冲达到计数限值且当前侦听周期尚未结束时，则判定远传表计所接收到的唤醒信号有效，远传表计被唤醒并进入等待有效通信状态。
9.根据权利要求8所述的一种基于线性反馈移位的远传表计唤醒装置，其特征在于，
停止解码时，所述计数器和各解码寄存器均重置为0。
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