CN113613318A - 一种无线通信技术领域快速唤醒方法及接收端 - Google Patents

一种无线通信技术领域快速唤醒方法及接收端 Download PDF

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屈代明
张皓
吴华意
汪志冰
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Abstract

本发明提供一种无线通信技术领域快速唤醒方法及接收端，方法包括：接收端在休眠过程中周期性短暂苏醒，接收发射端发送的预设时间长度的双频率信号，并对所述双频率信号进行采样；将采样后的信号进行傅里叶变换；计算所述傅里叶变换之后的能量，在接收端自己的快速唤醒双频率信号的指定频率范围内搜索能量峰值，若所述峰值大于预设门限，并且接收到的双频率信号的频率差在预设的频率差范围内，则唤醒成功，进入持续苏醒状态。本发明实施例提供的方法，能够准确识别非法信号，提高系统可靠性，同时该方法可以实现快速唤醒信号的分组多样性，同时可以抗频偏，并且该方法可以方便硬件快速算法实现，并且可以实现抗干扰。

Description

一种无线通信技术领域快速唤醒方法及接收端
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，更具体地，涉及一种无线通信技 术领域快速唤醒方法及接收端。
背景技术
低功耗广域物联网(Low Power Wide Area Network,LPWAN)是为 物联网应用中的M2M(Man to Man，Man to Machine，Machine to Machine)通信场景优化的，由电池供电的，低速率、超低功耗、低占 空比的，支持单节点最大覆盖可达100公里的蜂窝汇聚网关的远程无 线网络通讯技术。随着物联网应用的高速发展，未来必将有海量低功 耗物联网终端的接入网络，大规模部署的LPWAN网络需要能同时满 足高负荷、高容量、高可靠、远覆盖、低开销、低延迟和低功耗要求。
近年来，随着大量的低功耗物联网终端接入低功耗广域物联网， 终端的功耗控制将尤为重要。低功耗广域物联网中的终端，需要支持 电池的长时间续航，因此终端大部分时间必须处于休眠状态才能降低 功耗。如果有终端要发起通信，其在与目标终端进行通信之前，必须 对目标终端实施唤醒，然后才能进行有效通信。目前的唤醒方法有三 种：一是，发射载波，终端测试接收到的载波信号强度，超过门限则 被唤醒，否则继续休眠；二是，发射01010101……比特流，终端计数 接收到的01或10的个数，超过设定的门限则被唤醒，否则继续休眠； 三是，重复发射一个数据包，终端接收到完整的其中一个数据包则被 唤醒，否则继续休眠。
方法一和二的缺点是不能识别非法信号，很容易受到干扰导致误 唤醒，并且误唤醒的概率无法计算和评估，从而导致系统可靠性大幅 降低，并且唤醒信号的分组少，不能做到唤醒信号的多样性。方法三 的最大缺点是功耗大，为了可靠接收到数据包的帧同步信号，接收窗 口的时间至少是数据包总发射长度的2倍，从而导致功耗增大，同时 也会导致终端从休眠到唤醒的过程变慢。
因此，现在亟需一种无线通信技术领域快速唤醒方法来解决上述 问题。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一 种无线通信技术领域快速唤醒方法及接收端，根据本发明提供的第一 方面，本发明提供一种无线通信技术领域快速唤醒方法，包括：
接收端在休眠过程中周期性短暂苏醒，接收发射端发送的预设时 间长度的双频率信号，并对所述双频率信号进行采样；
将采样后的信号进行傅里叶变换；
计算所述傅里叶变换之后的能量，在接收端自己的快速唤醒双频 率信号的指定频率范围内搜索能量峰值，若所述峰值大于预设门限， 并且接收到的双频率信号的频率差在预设的频率差范围内，则唤醒成 功，进入持续苏醒状态。
其中，所述方法还包括：
若所述峰值小于预设门限，则继续进入接收状态接收信号。
其中，所述双频率信号由预设第一单频率信号和第二单频率信号 组成，所述第一单频率信号为
Figure BDA0003210121380000021
所述第二单频率信 号为
Figure BDA0003210121380000022
其中Fs是采样频率，A是信号幅度。
其中，所述在接收端自己的快速唤醒双频率信号的指定频率范围 内搜索能量峰值，包括：
接收端在[f1-ΔF,f1+ΔF]和[f2-ΔF,f2+ΔF]范围内搜索大于预设 门限的能量峰值，记f′1和f′2是接收端分别搜索得到的两个能量峰值的 频率，如果|f′1-f′2-f1+f2|＜δF，其中δF是预设的频率差，则唤醒成功， 进入持续苏醒状态。
其中，所述第一单频率信号和第二单频率信号的频率，包括多种 频率组合，每种频率组合用于唤醒一个终端或者一组终端。
根据本发明提供的第二方面，本发明提供一种接收端，其特征在 于，包括：
采样模块，用于接收端在休眠过程中周期性短暂苏醒，接收发射 端发送的预设时间长度的双频率信号，并对所述双频率信号进行采样；
FFT模块，用于将采样后的信号进行傅里叶变换；
唤醒模块，用于计算所述傅里叶变换之后的能量，在接收端自己 的快速唤醒双频率信号的指定频率范围内搜索能量峰值，若所述峰值 大于预设门限，并且接收到的双频率信号的频率差在预设的频率差范 围内，则唤醒成功，进入持续苏醒状态。
本发明实施例提供的一种无线通信技术领域快速唤醒方法及接收 端，能够准确识别非法信号，提高系统可靠性，并且该方法可以方便 硬件快速算法实现，并且可以实现抗干扰，并且快速唤醒双频率信号 的频率的组合多样化，同时所设计的快速唤醒双频率信号唤醒机制对 频率差准确性的要求比对频率准确性的要求高，从而保证在有频偏的 情况下，也可以成功唤醒。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种无线通信技术领域快速唤醒方法 流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种接收端结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细 描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1是本发明实施例提供的一种无线通信技术领域快速唤醒方法 流程示意图，如图1所示，包括：
101、接收端在休眠过程中周期性短暂苏醒，接收发射端发送的预 设时间长度的双频率信号，并对所述双频率信号进行采样；
102、将采样后的信号进行傅里叶变换；
103、计算所述傅里叶变换之后的能量，在接收端自己的快速唤醒 双频率信号的指定频率范围内搜索能量峰值，若所述峰值大于预设门 限，并且接收到的双频率信号的频率差在预设的频率差范围内，则唤 醒成功，进入持续苏醒状态。
需要说明的是，本发明实施例的执行主体为接收，可以理解的是， 对于每次需要唤醒时，均可以采用本发明实施例提供的方法，从而在 接收端能够快速唤醒终端。
可以理解的是，在步骤101中，本发明实施例在接收端接收信号 进行终端唤醒时先对接收的信号进行采样，接收的长度为预设T时间 长度。接着在步骤102中对采样之后的信号与本地序列相乘，然后做N 点FFT，最后在步骤103中计算N点FFT结果的能量，在快速唤醒双 频率信号的指定频率范围内搜索能量峰值，如果该能量峰值大于门限 M，并且接收到的双频率信号的频率差在预设的频率差范围内，那么 唤醒成功。
本发明实施例提供的一种无线通信技术领域快速唤醒方法及接收 端，能够准确识别非法信号，提高系统可靠性，并且该方法可以方便 硬件快速算法实现，并且可以实现抗干扰。
在上述实施例的基础上，所述方法还包括：
若所述能量峰值小于预设门限，则继续周期性进入接收状态接收 信号。
可以理解的是，能量峰值小于预设门限M时，则唤醒失败，那么 本发明实施例会控制接收端再次周期性进入接收状态接收信号。
在上述实施例的基础上，所述双频率信号由预设第一单频率信号 和第二单频率信号组成，所述第一单频率信号为
Figure BDA0003210121380000051
所述第二单频率信号为
Figure BDA0003210121380000052
其中Fs是采样频率，A是 信号幅度。
需要说明的是，本发明实施例提供的双频率信号是由两个单频率 信号组成，第一单频率信号的频率为f1，生成函数为
Figure BDA0003210121380000053
第二单频率信号的频率为f2，生成函数为
Figure BDA0003210121380000054
其中Fs是采样频率，f1和f2的频率间隔为Δf，根 据Δf的不同，双频率信号可以有多种组合，每种组合可以用于唤醒一 个终端或者一组终端。
所述在接收端自己的快速唤醒双频率信号的指定频率范围内搜索 能量峰值，包括：
接收端在[f1-ΔF,f1+ΔF]和[f2-ΔF,f2+ΔF]范围内搜索大于预设 门限的能量峰值，记f′1和f′2是接收端分别搜索得到的两个能量峰值的 频率，如果|f′1-f′2-f1+f2|＜δF，其中δF是一个预设的频率差δF小于 ΔF，则唤醒成功，进入持续苏醒状态。
具体的，终端在休眠之后需要被唤醒时，终端进入接收模式，接 收4.096ms时间长度的信号(在1MHz采样率下，4096个采样点)，做 4096点FFT，计算4096点FFT的能量，在[f1-ΔF,f1+ΔF]和 [f2-ΔF,f2+ΔF]范围内搜索大于预设门限的能量峰值，记f′1和f′2是接收端分别搜索得到的两个能量峰值的频率，如果|f′1-f′2-f1+f2|＜δF，其中 δF是预设的频率差，则唤醒成功，进入持续苏醒状态。
在上述实施例的基础上，所述第一单频率信号和第二单频率信号 的频率，包括多种频率组合，每种频率组合用于唤醒一个终端或者一 组终端。
图2是本发明实施例提供的一种接收端结构示意图，如图2所示， 包括：采样模块201、FFT模块202和唤醒模块203，其中：
采样模块201用于接收端在休眠过程中周期性短暂苏醒，接收发 射端发送的预设时间长度的双频率信号，并对所述双频率信号进行采 样；
FFT模块202用于将采样后的信号进行傅里叶变换；
唤醒模块203用于计算所述傅里叶变换之后的能量，在接收端自 己的快速唤醒双频率信号的指定频率范围内搜索能量峰值，若所述峰 值大于预设门限，并且接收到的双频率信号的频率差在预设的频率差 范围内，则唤醒成功，进入持续苏醒状态。
本实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算 机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令使所述计算机执行 上述各方法实施例所提供的方法，例如包括：接收端在休眠过程中周 期性短暂苏醒，接收发射端发送的预设时间长度的双频率信号，并对 所述双频率信号进行采样；将采样后的信号进行傅里叶变换；计算所 述傅里叶变换之后的能量，在接收端自己的快速唤醒双频率信号的指 定频率范围内搜索能量峰值，若所述峰值大于预设门限，并且接收到 的双频率信号的频率差在预设的频率差范围内，则唤醒成功，进入持 续苏醒状态。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部 件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的 部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也 可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或 者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付 出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解 到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然 也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现 有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软 件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光 盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机， 服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所 述的方法。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明 的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同 替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种无线通信技术领域快速唤醒方法，其特征在于，包括：
接收端在休眠过程中周期性短暂苏醒，接收发射端发送的预设时间长度的双频率信号，并对所述双频率信号进行采样；
将采样后的信号进行傅里叶变换；
计算所述傅里叶变换之后的能量，在接收端自己的快速唤醒双频率信号的指定频率范围内搜索能量峰值，若所述峰值大于预设门限，并且接收到的双频率信号的频率差在预设的频率差范围内，则唤醒成功，进入持续苏醒状态。
2.根据权利要求1所述的无线通信技术领域快速唤醒方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述峰值小于预设门限，则继续进入接收状态接收信号。
3.根据权利要求1所述的无线通信技术领域快速唤醒方法，其特征在于，所述双频率信号由预设第一单频率信号和第二单频率信号组成，所述第一单频率信号为
Figure FDA0003210121370000011
所述第二单频率信号为
Figure FDA0003210121370000012
其中Fs是采样频率，A是信号幅度。
4.根据权利要求3所述的无线通信技术领域快速唤醒方法，其特征在于，所述在接收端自己的快速唤醒双频率信号的指定频率范围内搜索能量峰值，包括：
接收端在[f1-ΔF,f1+ΔF]和[f2-ΔF,f2+ΔF]范围内搜索大于预设门限的能量峰值，记f′1和f′2是接收端分别搜索得到的两个能量峰值的频率，如果|f′1-f′2-f1+f2|＜δF，其中δF是预设的频率差，则唤醒成功，进入持续苏醒状态。
5.根据权利要求4所述的无线通信技术领域快速唤醒方法，其特征在于，所述第一单频率信号和第二单频率信号的频率，包括多种频率组合，每种频率组合用于唤醒一个终端或者一组终端。
6.一种接收端，其特征在于，包括：
采样模块，用于接收端在休眠过程中周期性短暂苏醒，接收发射端发送的预设时间长度的双频率信号，并对所述双频率信号进行采样；
FFT模块，用于将采样后的信号进行傅里叶变换；
唤醒模块，用于计算所述傅里叶变换之后的能量，在接收端自己的快速唤醒双频率信号的指定频率范围内搜索能量峰值，若所述峰值大于预设门限，并且接收到的双频率信号的频率差在预设的频率差范围内，则唤醒成功，进入持续苏醒状态。
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