CN113630752B - 一种Bluetooth-ZigBee跨技术通信方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及数字信息传输技术领域，公开了一种Bluetooth‑ZigBee跨技术通信方法，包括以下步骤：步骤一、生成蓝牙技术发送比特序列到ZigBee技术symbol的映射表；步骤二、采用基于相位变化的编码方案，对生成的映射表进行symbol内优化；步骤三、根据合法的ZigBee帧和映射表，初步生成蓝牙物理层发送端的比特序列；采用基于相位变化的编码方案，针对有误片段位于chip序列连接处的情况进行symbol间优化；步骤四、将合法ZigBee帧结构的模拟比特流加载到蓝牙帧的有效载荷中，通过蓝牙设备将该蓝牙帧发送，ZigBee设备通过对上述有效载荷模拟信号进行解码。本发明实现了一种从蓝牙设备到ZigBee设备进行直接通信的方案，抗干扰能力更强，能够提高了ZigBee设备对模拟信号的识别率，从而提高数据吞吐率。

Description

一种Bluetooth-ZigBee跨技术通信方法
技术领域
本发明涉及数字信息传输技术领域，具体涉及一种Bluetooth-ZigBee跨技术通信方法。
背景技术
物联网应用的普及促使了不同种类无线智能设备的爆炸式增长。不同无线技术在各自领域不断扩充自身的生存空间，逐渐出现了不同无线网络技术在同一物理空间共存的情况。比如在智能家居应用场景中，面向智能安防的ZigBee设备和面向电器连接的蓝牙设备被广泛应用，而智能手机的使用也需要依赖于Wi-Fi AP的部署，导致Wi-Fi、ZigBee、蓝牙等技术工作在同一空间中。此外，无线技术的使用依赖于频谱资源的分配，以IEEE802.11/Wi-Fi，IEEE802.15.4/ZigBee，蓝牙Bluetooth等为代表的商用无线技术都工作在无需授权的ISM(Industrial Scientific Medical Band)2.4GHz频段，不同技术的通信信道在频率上出现了较大范围的重叠，以Wi-Fi和ZigBee为例(见图1)，Wi-Fi常用的1、6、11信道基本覆盖了ISM 2.4GHz频段中ZigBee信道的大部分，ZigBee只有15、20、25信道和其没有重叠。物理空间和频谱空间的重叠已成为Wi-Fi、ZigBee以及蓝牙等技术在应用中不可避免的现状。
此外，Wi-Fi、ZigBee以及蓝牙等协议由于在设计时没有或很少考虑其它技术共存的影响，将同一频段除己方通信以外的所有信号均视为干扰，而支持这些协议的设备在物理空间的共存和频谱空间的重叠导致了异质网络共存问题，产生了严重的跨技术干扰(cross technology interference，CTI)，由此导致传输性能的下降。
除了无线网络内部设备间有数据通信的需求外，在具体的应用部署中，还有不同无线网络间跨网络的数据共享与信息交换的需求，异质网络的协同也是需要解决的问题。在上文提到的智能家居环境中，同时存在大量的ZigBee设备和蓝牙设备，这些设备产生的数据最终都要完成汇聚，这需要网络间的协同传输。此外，在应用中管理人员可以通过智能手机获取ZigBee节点对环境检测的实时数据，这依赖于智能手机支持的Wi-Fi或者蓝牙技术和ZigBee技术的通信。跨技术干扰的解决和异质网络的协同成为了当前需要解决的问题。
对于CTI，传统意义上各技术通过以载波监听多路复用/冲突避免(carrierssensing multi-access,CSMA)为代表的“感知-退避”技术在传输过程中对异质干扰进行退避，通过对信道进行能量检测来推断当前信道是否可以接入，但在通信繁忙的网络环境中，极容易导致“通信饥饿”的情况产生，出现设备频繁退避无法接入信道的情况；此外，各技术还通过数据编码、传输增强等手段来抵抗干扰，比如ZigBee的直接序列扩频(DirectSequence Spread Spectrum,DSSS)技术的使用，虽然在一定程度上缓解了部分干扰所带来的影响，但并未从根本上解决CTI所带来的网络性能下降问题，更无法实现异质网络的协同。当前异质网络数据融合主要依赖于网关的使用，网关兼容不同的通信协议，从硬件上可以实现和不同网络设备的直接通信，从软件上可以实现不同网络设备数据的融合。以ZigBee和蓝牙之间的网关为例，网关同时兼容ZigBee和蓝牙两种协议，在接收ZigBee信号后进行数据解析，再以蓝牙数据包的格式将数据封包后转发，网关的使用在一定程度上能够保证将数据准确无误地在ZigBee和蓝牙设备之间进行传递。然而，网关的引入同时也带来了很多问题，比如网关需要兼容不同的通信协议，增加了网关设备这样的硬件成本；为了更好的对异质网络流量进行中继，网关的部署需要根据网络状况选在特定的位置，在一定程度上增加了网络的复杂度，也给网关的部署带来了一定的挑战；考虑到网关的工作机制，即“接收-处理-发送”，造成了由于中继而增加的流量开销，使得原本拥挤的通信环境更加糟糕。
跨技术通信(cross technology communication,CTC)的提出给以上问题的解决提供了新的思路，在兼容原协议的基础上，通过物理层、数据链路层实现异质网络设备的直接通信，给同一空间异质网络的共存和协同奠定了基础，成为当前学术界研究的热点方向。目前的无线跨技术通信技术主要面向2.4GHz频段工作的Wi-Fi、ZigBee以及蓝牙技术，具体技术方案可以分为以下两种类型：数据包级跨技术通信以及物理层信号仿真跨技术通信。
数据包级的跨技术通信主要利用数据包的长度、能量、信标定时来实现跨技术通信。其中，B2W2在重叠的窄带蓝牙信道和宽带无线Wi-Fi信道中，利用Wi-Fi信道状态信息(channel state information，CSI)的变化来实现蓝牙设备到Wi-Fi设备的数据传输。Esense和HoWiEs方法通过调制Wi-Fi包的长度来构建相应的可识别符号。C-Morse采用两种不同的Wi-Fi包长模拟长短码，实现Wi-Fi到ZigBee的通信。Freebee通过调制数据包的发送时刻来构建特殊的能量，这样的跨技术通信比特速率被限制为18bps。基于数据包级的跨技术通信是通过粗粒度的数据包来作为调制的基础，由数据包级别的特征来传递信息，在链路层通过对数据包信息的统计和识别来解码信息，虽然没有改变通信技术的物理层，但也需要大量的数据包才能实现有效信息的传递，低吞吐量导致了通信效率的低下。
物理层信号仿真的跨技术通信，在不改变物理层的情况下，通过数据链路层数据的精心选择，完成一种技术对另外一种技术物理层信号的模拟，使异质设备之间能够互相兼容，在物理层实现跨技术通信。物理层跨协议通信通过将调制好的模拟ZigBee帧封装在合法的蓝牙帧有效载荷中(见图2)。ZigBee接收端接收信号时，蓝牙帧结构的除载荷之外的前端和后端都被视为噪声丢弃，而中间部分的ZigBee帧则通过解调被接收端接收。这种方式的跨协议通信无需修改发射端和接收端的硬件。蓝牙发射端无法区分其有效载荷上加载的是蓝牙帧还是模拟ZigBee帧；同时，接收端也无法区分其接收的数据包来自蓝牙设备还是ZigBee发送端，这样的通信方式相较之前的跨协议技术，具有兼容现有硬件设备、兼容“双标准”、实现不同协议之间的直接通信的特点。同时，物理层级的跨协议通信仿真模拟都在物理层，模拟信号除载荷前后两端被视为噪声外，其余部分都为有效信号传输部分，仿真效率高。数据传输率可以达到200kbps以上。Webee技术通过OFDM调制方法的逆推和信号的处理来模拟ZigBee物理层信号的方法，在有效载荷上部署模拟信号，实现了物理层级的Wi-Fi-ZigBee的跨技术通信。BlueBee技术通过GFSK调制技术的逆推来模拟ZigBee物理层信号的方法，在物理层初步实现了蓝牙到ZigBee的跨技术通信。
然而，现有的通信技术通过发送端模拟接收端合法的无线时域信号来实现跨技术通信，由于蓝牙模拟出来的波形和ZigBee接收端需求的标准时域波形是不完全匹配的(见图3)，这样使得模拟时域信号波形在介质中传播更容易损耗，而导致ZigBee接收端较低的识别率。而当需要更高可靠性的信息传输时，就需要多次重传来保证消息的可靠传递，在一定程度上增加了网络传输的延时，重传次数的增加也导致了网络流量的增加，导致数据吞吐率较低，这使得蓝牙设备到ZigBee设备的通信效率降低。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供Bluetooth-ZigBee跨技术通信方法。
为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：
一种Bluetooth-ZigBee跨技术通信方法，包括以下步骤：
步骤一、生成蓝牙发送端比特序列与ZigBee技术symbol的映射表；
针对ZigBee物理层的每个symbol对应的chip序列，ZigBee技术采用O-QPSK调制方式将物理层比特流转换成调制信号，将获取到的调制信号输出至蓝牙接收端GFSK解调，根据解调到的蓝牙比特序列能够映射出蓝牙发送端比特序列；基于ZigBee物理层symbol与蓝牙比特序列的对应关系，生成蓝牙发送端比特序列与ZigBee技术symbol的映射表；
步骤二、采用基于相位变化的编码方案，进行映射表的symbol内优化；
由于带宽差异，蓝牙的单个符号相移在ZigBee中被解调为两个相移，但“01”“10”这样的序列，无论使用“00”或者“11”进行仿真，都会存在1个码片的误差，称“01”“10”片段为有误片段；
设计的编码方案：1)ZigBee物理层32位chip序列，每两位定义为一个片段，共16个片段；2)chip片段为“00”“11”，则按照步骤二正常仿真，这样的片段有11个；3)模拟信号“10”和“01”在ZigBee物理层接收端相位变化是正常相位变化的一半，这样的情况发生在两个变化片段之间(例如“11”和“00”之间)；这种现象就会导致相位变化小的片段在介质中传播受影响的概率更高，而连续的模拟信号“11”或“00”则是正常的相位变化；基于相位变化的优化编码方案分为symbol内优化和symbol间优化；
在这个阶段进行映射表的symbol内优化，其步骤为：判断最长连续有误片段的左右两端是否一致，如果一致，则将有误片段设置为左右两端一致的仿真片段；如若左右两端不一致，则计算左右两端连续片段的长度，选择最长片段作为仿真片段；
步骤三、ZigBee设备生成待模拟的ZigBee完整帧结构的比特序列，根据步骤二生成的映射表进行映射对应，初步生成蓝牙物理层发送端的比特序列；采用基于相位变化的编码方案，对该比特序列进行发送序列symbol间优化；
在步骤二生成了经过symbol内优化的映射表，在本步骤生成了待模拟的ZigBee完整帧结构的比特序列。针对有误片段位于连续chip序列连接处的情况，进行symbol间优化，其步骤为：根据连接位置，选择邻近的两个chip序列进行连接，生成新的64位chip序列，进行symbol内优化；
步骤四、将合法ZigBee帧结构的模拟比特流加载到蓝牙帧的有效载荷中，通过蓝牙设备将该蓝牙帧发送，ZigBee设备通过对上述有效载荷模拟信号进行解码。
进一步地，步骤一中，针对ZigBee物理层的每个chip序列，获得其通过O-QPSK调制方式的基带波形，将该基带波形输入蓝牙物理层接收通过GFSK解调，输出蓝牙接收比特序列，映射获得蓝牙发送比特序列，生成蓝牙发送端比特序列与ZigBee技术symbol的映射表。
进一步地，步骤二中，采用基于相位变化的编码方案，针对chip序列内部有误片段，进行symbol内优化；所述步骤三中，采用基于相位变化的编码方案，进行symbol间优化。即针对有误片段位于连续chip序列连接处的情况。根据连接位置，选择邻近的两个chip序列进行连接，生成新的64位chip序列，进行symbol内优化。
与现有技术相比，本发明Bluetooth-ZigBee跨技术通信方法具有以下有益效果：
(1)本发明实现了一种从蓝牙设备到ZigBee设备进行直接通信的方案，是一种物理层级的跨协议通信，它能够兼容现有设备硬件及协议，具有协议间直接通信的特点，能够提高较高吞吐率的跨协议通信。
(2)本发明在实现蓝牙设备到ZigBee设备直接通信的基础上，通过对模拟信号在“0-1”跳变过程中导致的相位变化为正常变化一半的现象进行优化，提出了symbol内优化和symbol间优化机制。优化后，“0-1”跳变相位变化度变大，抗干扰能力更强，能够提高了ZigBee设备对模拟信号的识别率，从而提高数据吞吐率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为ISM 2.4GHz各技术信道重叠示意图。
图2为物理层级的跨协议通信基本思想示意图。
图3为模拟信号与实际信号在时域上的不完全匹配特性示意图。
图4为本发明实施提供的蓝牙(简称BLE)设备到ZigBee设备的跨技术通信方法的流程示意图。
图5为本发明实施提供的获得Symbol与蓝牙发送端比特流映射表生成示意图。
图6为本发明实施提供的“0-1”跳变相位变化减少示意图。
图7为本发明实施提供的symbol内优化示意图。
图8为本发明实施提供的symbol间优化示意图。
图9为symbol优化效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本发明实例通过两个阶段实现，分别为离线建立映射表阶段和动态相位优化阶段。本实例ZigBee技术使用O-QPSK调制方式和MSK解调方式。本实例蓝牙技术使用GFSK调制方式和解调方式。
本实例GFSK调制解调方式选取参数时延带宽积BT＝0.5，调制解调模块主要包括高斯滤波器和频率调制。频率调制灵敏度为相位分辨率。取调制指数h＝0.45-0.55对应的调制解调灵敏度。
根据GFSK和O-QPSK调制技术的相似性，GFSK调制技术由于连续样本之间的频率变化来传递信息，O-QPSK调制技术利用连续样本之间的相移变化来调制信号，频率的变化可以反映在相位的变化中。
ZigBee设备接收端不依赖与特定波形的形状进行解码，而是根据采样点之间的相位差进行解码。在一个解码周期内，相位变化大于0，则相位解码为1，而相位变化小于0，则相位解码为0。
在仿真和模拟中，可以发现蓝牙模拟信号“10”和“01”在ZigBee物理层接收端相位变化是正常相位变化的一半，这样的情况发生在两个变化片段之间(例如“11”和“00”之间)。图6为本发明实施提供的“0-1”跳变相位变化减少示意图。这种现象就会导致相位变化小的片段在传播介质中受影响的概率更高，而连续的模拟信号“11”或“00”则是正常的相位变化。基于这样的现象，故提出基于相位变化的优化编码方案。
由于带宽差异，蓝牙的单个符号相移在ZigBee中被解调为两个相移。也就是说，蓝牙中表示为“1”的相移在ZigBee中被解释为“11”，同理，蓝牙中表示为“0”的相移在ZigBee中被解释为“00”。但“01”“10”这样的序列，无论使用“00”或者“11”进行仿真，都会存在1个码片的误差。
本实例中，chip序列共32位比特，每两位作为一个片段，“11”“00”作为有效片段，可以被完美模拟。“10”“01”作为有误片段，需要进行优化编码。
参见图4，为本发明实施提供的蓝牙设备到ZigBee设备的跨技术通信方法的流程示意图，具体包括以下步骤：
步骤一：生成蓝牙发送端比特序列与ZigBee技术symbol的映射表；
在离线建立映射表阶段，参见图5，ZigBee技术共有0-F 16个symbol，每个symbol对应一个chip序列。首先，针对每个chip序列，获得其通过O-QPSK调制方式的基带波形，将该基带波形输入蓝牙物理层接收GFSK解调，输出蓝牙接收比特序列。而生成的比特序列根据蓝牙物理层GFSK调制解调的特性映射出蓝牙物理层发送端比特序列。基于ZigBee物理层symbol与蓝牙比特序列的对应关系，生成蓝牙发送端比特序列与ZigBee技术symbol的映射表；
步骤二：采用基于相位变化的编码方案，进行映射表的symbol内优化；
由于带宽差异，蓝牙的单个符号相移在ZigBee中被解调为两个相移，但“01”“10”这样的序列，无论使用“00”或者“11”进行仿真，都会存在1个码片的误差，称“01”“10”片段为有误片段；记为C，“00”“11”片段为有效片段，记为H。每个chip序列中，有效片段为10-11个，有误片段为5-6个。
每一个chip序列可以表示为：
St＝{H0,H1,H2,H3……H14,H15}；
设计的编码方案：1)ZigBee物理层32位chip序列，每两位定义为一个片段，共16个片段；2)chip片段为“00”“11”，则正常仿真，这样的片段有11个；3)模拟信号“10”和“01”在ZigBee物理层接收端相位变化是正常相位变化的一半，这样的情况发生在两个变化片段之间(例如“11”和“00”之间)；这种现象就会导致相位变化小的片段在介质中传播受影响的概率更高，而连续的模拟信号“11”或“00”则是正常的相位变化；基于相位变化的优化编码方案分为symbol内优化和symbol间优化；
参见图7，为本发明实施提供的symbol内优化示意图。
首先生成O-QPSK调制方式和MSK解调方式symbol对应关系，根据对应关系将chip序列中“01”“10”有误片段，计算最长连续有误片段。判断最长连续有误片段的左右两端是否一致，如果一致，则将有误片段设置为左右两端一致的仿真片段。如若左右两端不一致，则计算左右两端连续片段的长度，选择最长片段作为仿真片段。在这一阶段，生成了最终的映射表。
C＝(forward>backward)？H(forward)：H(backward)；
上式中，H(forward)表示左端最长连续片段长度；H(backward)表示右端最长连续片段长度。
步骤三：ZigBee设备生成待模拟的ZigBee完整帧结构的比特序列，根据步骤二生成的映射表进行映射对应，初步生成蓝牙物理层发送端的比特序列；采用基于相位变化的编码方案，对该比特序列进行发送序列symbol间优化；
在动态相位优化阶段，symbol间优化取决于具体需要模拟的ZigBee帧比特流数据。根据802.15.4协议的应用层，网络层和数据链路层生成合法的ZigBee帧结构，该帧结构在物理层增加前导码，将每个字节拆分成两个symbol，形成了待模拟的ZigBee比特序列；
在步骤二生成了经过symbol内优化的映射表，在本步骤生成了待模拟的ZigBee完整帧结构的比特序列。针对有误片段位于连续chip序列连接处的情况，进行symbol间优化，其步骤为：根据连接位置，选择邻近的两个chip序列进行连接，生成新的64位chip序列，进行symbol内优化；
参见图8，为本发明实施提供的symbol间优化示意图。
St＝St1+St2；
根据链接生成的新的chip序列，将该序列进行symbol内优化，将原symbol连接处的有误片段优化为合理的仿真序列。
步骤四、将合法ZigBee帧结构通过上述步骤获得的蓝牙模拟比特流加载到蓝牙的有效载荷中，通过蓝牙设备将该蓝牙帧发送，ZigBee设备通过对上述有效载荷模拟信号进行解码。
通过上述步骤实现了完整的特定ZigBee帧信息的蓝牙模拟合法帧结构。
本实例使用一对专用设备USRP平台进行真实环境的实验。专用设备USRP1上运行802.15.4接收端，专用设备USRP2上运行蓝牙物理层GFSK调制方式。
如图9所示，在保持固有误差总量不变的情况下，能够很好的提升整体的相位变化度，从而使得ZigBee接收端通过获得更好的信号分辨度来提高模拟信号的识别率。
本实例实验结果证明，本发明能够实现蓝牙到ZigBee技术的通信，同时在此基础上，提高了ZigBee接收端对蓝牙无线信号的识别率。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种Bluetooth-ZigBee跨技术通信方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、生成蓝牙发送端比特序列与ZigBee技术symbol的映射表；
针对ZigBee物理层的每个symbol对应的chip序列，ZigBee技术采用O-QPSK调制方式将物理层比特流转换成调制信号，将获取到的调制信号输出至蓝牙接收端GFSK解调，根据解调到的蓝牙比特序列能够映射出蓝牙发送端比特序列；基于ZigBee物理层symbol与蓝牙比特序列的对应关系，生成蓝牙发送端比特序列与ZigBee技术symbol的映射表；
步骤二、采用基于相位变化的编码方案，进行映射表的symbol内优化；
由于带宽差异，蓝牙的单个符号相移在ZigBee中被解调为两个相移，“01”“10”这样的序列，使用“00”或者“11”进行仿真，都会存在1个码片的误差，称“01”“10”片段为有误片段；
设计的编码方案：1)ZigBee物理层32位chip序列，每两位定义为一个片段，共16个片段；2)chip片段为“00”“11”，则按照步骤二正常仿真，这样的片段有11个；3)模拟信号“10”和“01”在ZigBee物理层接收端相位变化是正常相位变化的一半，这样的情况发生在两个变化片段之间；而连续的模拟信号“11”或“00”则是正常的相位变化；基于相位变化的优化编码方案分为symbol内优化和symbol间优化；
在这个阶段进行映射表的symbol内优化，其步骤为：判断最长连续有误片段的左右两端是否一致，如果一致，则将有误片段设置为左右两端一致的仿真片段；如若左右两端不一致，则计算左右两端连续片段的长度，选择最长片段作为仿真片段；
步骤三、ZigBee设备生成待模拟的ZigBee完整帧结构的比特序列，根据步骤二生成的映射表进行映射对应，初步生成蓝牙物理层发送端的比特序列；采用基于相位变化的编码方案，对该比特序列进行发送序列symbol间优化；
在步骤二生成了经过symbol内优化的映射表，在本步骤生成了待模拟的ZigBee完整帧结构的比特序列；针对有误片段位于连续chip序列连接处的情况，进行symbol间优化，其步骤为：根据连接位置，选择邻近的两个chip序列进行连接，生成新的64位chip序列，进行symbol内优化；
步骤四、将合法ZigBee帧结构的模拟比特流加载到蓝牙帧的有效载荷中，通过蓝牙设备将该蓝牙帧发送，ZigBee设备通过对上述有效载荷模拟信号进行解码。
2.根据权利要求1所述Bluetooth-ZigBee跨技术通信方法，其特征在于，步骤一中，针对ZigBee物理层的每个chip序列，获得其通过O-QPSK调制方式的基带波形，将该基带波形输入蓝牙物理层接收通过GFSK解调，输出蓝牙接收比特序列，映射获得蓝牙发送比特序列，生成蓝牙发送端比特序列与ZigBee技术symbol的映射表。
3.根据权利要求1所述Bluetooth-ZigBee跨技术通信方法，其特征在于，所述步骤二中，采用基于相位变化的编码方案，针对chip序列内部有误片段，进行symbol内优化；所述步骤三中，采用基于相位变化的编码方案，进行symbol间优化，即针对有误片段位于连续chip序列连接处的情况，根据连接位置，选择邻近的两个chip序列进行连接，生成新的64位chip序列，进行symbol内优化。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8948230B1 (en) * 2013-11-28 2015-02-03 Uniband Electronic Corp. Multi-rate coexistence scheme in DSSS O-QPSK network
CN109600771A (zh) * 2018-11-26 2019-04-09 清华大学 一种WiFi设备到ZigBee设备的跨协议通信方法及装置
CN110602131A (zh) * 2019-09-24 2019-12-20 清华大学 Wi-Fi到BLE的跨协议通信方法和装置
CN110912619A (zh) * 2019-12-12 2020-03-24 大连理工大学 一种ZigBee到WiFi的跨协议通信方法
EP3668035A1 (en) * 2018-12-13 2020-06-17 Technische Universität Graz Method and system for transmitting a cross-protocol message
WO2021103255A1 (zh) * 2019-11-28 2021-06-03 深圳大学 一种WiFi设备到ZigBee设备的跨协议通信方法及系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10749991B2 (en) * 2017-05-31 2020-08-18 Regents Of The University Of Minnesota Emulation-based cross-technology communication

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8948230B1 (en) * 2013-11-28 2015-02-03 Uniband Electronic Corp. Multi-rate coexistence scheme in DSSS O-QPSK network
CN109600771A (zh) * 2018-11-26 2019-04-09 清华大学 一种WiFi设备到ZigBee设备的跨协议通信方法及装置
EP3668035A1 (en) * 2018-12-13 2020-06-17 Technische Universität Graz Method and system for transmitting a cross-protocol message
WO2020120195A1 (en) * 2018-12-13 2020-06-18 Technische Universitaet Graz Method and system for transmitting a cross-protocol message
CN110602131A (zh) * 2019-09-24 2019-12-20 清华大学 Wi-Fi到BLE的跨协议通信方法和装置
WO2021103255A1 (zh) * 2019-11-28 2021-06-03 深圳大学 一种WiFi设备到ZigBee设备的跨协议通信方法及系统
CN110912619A (zh) * 2019-12-12 2020-03-24 大连理工大学 一种ZigBee到WiFi的跨协议通信方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Boosting the Bitrate of Cross-Technology Communication on Commodity IoT Devices;Wenchao Jiang等;《IEEE》;全文 *
ZigBee/蓝牙异构网络互扰特性研究;周晨;范育奇;张金龙;;现代电子技术(24);全文 *

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