CN114244669B - 主端、从端及其通信方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种主端、从端及其通信方法，属于通信技术领域。所述主端的通信方法包括：以第一调制处理信号并以第一功率发送信号，其中所述第一调制是对应非相干解调的调制；以及接收从端以第二调制处理并以第二功率发送的信号，以使用相干解调完成信号解调，其中所述第二功率小于所述第一功率，所述第二调制是对应相干解调的调制。本发明在不提高从端功耗的前提下，显著提高主从端的通信距离。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体地涉及一种主端、从端及其通信方法。
背景技术
随着物联网建设的广泛开展，先后涌现出蓝牙BLE、ZigBee、LoRa、NB-IOT、RFID等无线通信技术。
蓝牙BLE通过降低电路复杂度实现低功耗，但是传输距离仅几十米；ZigBee通过提高接收灵敏度实现远距离通信，但接收电路复杂功耗高；NB-IOT基于蜂窝网络运作，使用范围受限；RFID受限于发射端功率和电路复杂度限制，传输距离限制在十几米；LoRa接收机中采用复杂的傅里叶变化算法实现信号解调，导致在有限的功耗受限的前提下，无法处理复杂的编码增益更高的编码结构，限制了通信距离的提升。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种主端、从端及其通信方法，该主端、从端及其通信方法在不提高从端功耗的前提下，显著提高主从端的通信距离。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种主端的通信方法，该方法包括：以第一调制处理信号并以第一功率发送信号，其中所述第一调制是对应非相干解调的调制；以及接收从端以第二调制处理并以第二功率发送的信号，以使用相干解调完成信号解调，其中所述第二功率小于所述第一功率，所述第二调制是对应相干解调的调制。
优选地，该方法还包括：在发送信号之前，以第一编码处理信号，其中所述第一编码是对应第一译码的编码；以及接收从端以第二编码处理的信号，以使用第二译码完成信号译码，其中所述第二译码的信号检测能力强于所述第一译码的信号检测能力。
优选地，所述相干解调为GMSK相干解调，所述第一调制为2FSK调制或Chirp扩频调制，所述第二调制为GMSK调制。
优选地，所述第二编码为卷积码，所述第二译码为卷积码软译码。
本发明实施例还提供一种从端的通信方法，该方法包括：接收主端以第一调制处理并以第一功率发送的信号，以使用非相干解调完成信号解调，其中所述第一调制是对应非相干解调的调制；以及以第二调制处理信号并以第二功率发送信号，其中所述第二功率小于所述第一功率，所述第二调制是对应相干解调的调制。
优选地，该方法还包括：在发送信号之前，以第二编码处理信号，其中所述第二编码是对应第二译码的编码；以及接收主端以第一编码处理的信号，以使用第一译码完成信号译码，其中所述第二译码的信号检测能力强于所述第一译码的信号检测能力。
本发明实施例还提供一种主端，该主端包括：第一发送单元以及第一接收单元，其中，所述第一发送单元用于以第一调制处理信号并以第一功率发送信号，其中所述第一调制是对应非相干解调的调制；以及所述第一接收单元用于接收从端以第二调制处理并以第二功率发送的信号，以使用相干解调完成信号解调，其中所述第二功率小于所述第一功率，所述第二调制是对应相干解调的调制。
优选地，所述第一发送单元还用于在发送信号之前，以第一编码处理信号，其中所述第一编码是对应第一译码的编码；以及所述第一接收单元还用于接收从端以第二编码处理的信号，以使用第二译码完成信号译码，其中所述第二译码的信号检测能力强于所述第一译码的信号检测能力。
优选地，所述相干解调为GMSK相干解调，所述第一调制为2FSK调制或Chirp扩频调制，所述第二调制为GMSK调制。
优选地，所述第二编码为卷积码，所述第二译码为卷积码软译码。
本发明实施例还提供一种从端，该从端包括：第二发送单元以及第二接收单元，其中，所述第二接收单元用于接收主端以第一调制处理并以第一功率发送的信号，以使用非相干解调完成信号解调，其中所述第一调制是对应非相干解调的调制；以及所述第二发送单元用于以第二调制处理信号并以第二功率发送信号，其中所述第二功率小于所述第一功率，所述第二调制是对应相干解调的调制。
优选地，所述第二发送单元还用于在发送信号之前，以第二编码处理信号，其中所述第二编码是对应第二译码的编码；以及所述第二接收单元还用于接收主端以第一编码处理的信号，以使用第一译码完成信号译码，其中所述第二译码的信号检测能力强于所述第一译码的信号检测能力。
通过上述技术方案，采用本发明提供的主端、从端及其通信方法，在主端使用更大的功率提高主端发送信号的通信距离，并在从端进行调制使主端利用相干解调完成信号解调，提高主端接收信号的通信距离，从而可以实现在不提高从端功耗的前提下，显著提高主从端的通信距离的目的。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明一实施例提供的主端的通信方法的流程图；
图2A是主端发送信号的步骤；
图2B是主端接收信号的步骤；
图3是本发明一实施例提供的从端的通信方法的流程图；
图4A是从端发送信号的步骤；
图4B是从端接收信号的步骤；
图5是本发明一实施例提供的主端的结构示意图；
图6是本发明一实施例提供的从端的结构示意图。
附图标记说明
1 第一发送单元 2 第一接收单元
3 第二发送单元 4 第二接收单元
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
本发明的主端和从端的主要应用模型是数量众多的从端与一个主端无线连接，主端通过发送少量的命令控制从端工作，从端不断向主端回传数据或信息。这样的模型决定了主端主要处于接收状态，从端主要处于发送状态。
图1是本发明一实施例提供的主端的通信方法的流程图。如图1所示，该方法包括：
步骤S11，以第一调制处理信号并以第一功率发送信号，其中所述第一调制是对应非相干解调的调制；
例如，主端在发送信号前，先对信号进行调制。该调制使用第一调制，例如2FSK调制或Chirp扩频调制(CSS)等，便于从端利用非相干解调技术，完成信号解调。随后，使用第一功率发送信号，第一功率可以是能满足更远通信距离的功率，虽然能耗较大，但是这在主端是可以接受的。
步骤S12，接收从端以第二调制处理并以第二功率发送的信号，以使用相干解调完成信号解调，其中所述第二功率小于所述第一功率，所述第二调制是对应相干解调的调制。
例如，从端可以理解为移动终端等设备，其充电不便，因此需要减少能耗。所以本发明实施例中从端以第二功率发送信号，该第二功率小于第一功率，使得从端省电，使用时间更长。但是，第二功率由于较小，因此无法达到如第一功率相应的通信距离(在此距离下从端的信号到达主端时会非常弱，导致接收困难)。对此，本发明实施例还使从端以第二调制处理信号，例如GMSK调制，从而使得主端可以以相干解调完成解调，例如GMSK相干解调，与传统的GMSK非相干解调比较，GMSK相干解调的性能好3dB左右，主端可以充分利用信号处理技术和丰富的计算资源，提高信号检测能力，从而可以更远距离接收从端的信号，保证在“主从端”和“从主端”两个方向上通信距离达到相同的水平。而在从端本身，如上文所述仅使用非相干解调，可以利用规模较小的电路完成信号解调，从而降低功耗。
在本发明实施例中，虽然步骤S11和步骤S12是主端先发送后接收的顺序的场景，但是可以理解的是，这样仅是为了便于说明而并非进行限定，主端先接收后发送的顺序也是可以的。
由于从端仅使用第二功率发送信号，并且也只使用了规模较小的电路完成信号解调，因此对于从端来说，功耗并未升高。但是由于主端使用了高信号检测能力的相干解调，可以远距离接收信号，并使用了较大的第一功率来远距离发送信号，提高了“主从端”和“从主端”之间的通信距离。
在本发明另一实施例中，在发送信号之前，主端以第一编码处理信号，其中所述第一编码是对应第一译码的编码。第一编码可以是常规编码，从而从端使用的第一译码也可以使用相应的常规译码。常规译码可以采用相对简单的信号处理技术和规模较小的电路，从而降低从端功耗。
另外，主端还接收从端以第二编码处理的信号，以使用第二译码完成信号译码，其中所述第二译码的信号检测能力强于所述第一译码的信号检测能力。如上所述，由于第二功率由于较小，因此无法达到如第一功率相应的通信距离(在此距离下从端的信号到达主端时会非常弱，导致接收困难)。对此，在本实施例中，主端还采用信号检测能力更强的第二译码，例如卷积码软译码，主端利用该复杂的信号处理技术和丰富的计算资源可以显著提高信号检测能力。相应的，从端可以使用第二编码处理信号，例如作为高性能纠错编码的卷积码。据此，主端可以更远距离接收从端的信号，保证在“主从端”和“从主端”两个方向上通信距离达到相同的水平。
另外，在主端发送信号之前，还可以对信号进行加扰和交织，具体流程如图2A所示。在发送信号时，信号先进行第一编码，随后进行加扰。加扰的目的是对信号作随机化处理。然后进行交织，交织的目的是使得信号的连续出错变为随机出错，以便后续译码纠错而恢复真实信号。
相应的，主端在接收信号之后，还可以对信号进行解交织和解扰。如图2B所示，首先进行相干解调，然后进行解交织，解交织的目的是将信号的连续出错变为随机出错，便于后续译码操作，恢复真实数据。随后进行解扰，解扰的目的是从随机信号中恢复数据。最后进行上述的第二译码。
图3是本发明一实施例提供的从端的通信方法的流程图。如图3所示，该方法包括：
步骤S31，接收主端以第一调制处理并以第一功率发送的信号，以使用非相干解调完成信号解调，其中所述第一调制是对应非相干解调的调制；
例如，主端在发送信号前，先对信号进行调制。该调制使用第一调制，例如2FSK调制或Chirp扩频调制(CSS)等，便于从端利用非相干解调技术，完成信号解调。随后，使用第一功率发送信号，第一功率可以是能满足更远通信距离的功率，虽然能耗较大，但是这在主端是可以接受的。
步骤S32，以第二调制处理信号并以第二功率发送信号，其中所述第二功率小于所述第一功率，所述第二调制是对应相干解调的调制。
例如，如上所述从端需要减少能耗。所以本发明实施例中从端以第二功率发送信号，该第二功率小于第一功率，使得从端省电，使用时间更长。但是，第二功率无法达到如第一功率相应的通信距离。对此，本发明实施例还使从端以第二调制处理信号，例如GMSK调制，从而使得主端可以以相干解调完成解调，例如GMSK相干解调，与传统的GMSK非相干解调比较，GMSK相干解调的性能好3dB左右，主端可以充分利用信号处理技术和丰富的计算资源，提高信号检测能力，从而可以更远距离接收从端的信号，保证在“主从端”和“从主端”两个方向上通信距离达到相同的水平。
在本发明实施例中，虽然步骤S31和步骤S32是从端先接收后发送的顺序的场景，但是可以理解的是，这样仅是为了便于说明而并非进行限定，从端先发送后接收的顺序也是可以的。
由于从端仅使用第二功率发送信号，并且也只使用了规模较小的电路完成信号解调，因此对于从端来说，功耗并未升高。但是由于主端使用了高信号检测能力的相干解调，可以远距离接收信号，并使用了较大的第一功率来远距离发送信号，提高了“主从端”和“从主端”之间的通信距离。
在本发明另一实施例中，在发送信号之前，从端以第二编码处理信号，其中所述第二编码是对应第二译码的编码。其中所述第二译码的信号检测能力强于所述第一译码的信号检测能力。第一编码可以是常规编码，从而从端使用的第一译码也可以使用相应的常规译码。常规译码可以采用相对简单的信号处理技术和规模较小的电路，从而降低从端功耗。
如上所述，由于第二功率由于较小，因此无法达到如第一功率相应的通信距离(在此距离下从端的信号到达主端时会非常弱，导致接收困难)。对此，在本实施例中，主端还采用信号检测能力更强的第二译码，例如卷积码软译码，主端利用该复杂的信号处理技术和丰富的计算资源可以显著提高信号检测能力。相应的，从端可以使用第二编码处理信号，例如作为高性能纠错编码的卷积码。据此，主端可以更远距离接收从端的信号，保证在“主从端”和“从主端”两个方向上通信距离达到相同的水平。
另外，在从端发送信号之前，还可以对信号进行加扰和交织，具体流程如图4A所示。在发送信号时，信号先进行第二编码，随后进行加扰。加扰的目的是对信号作随机化处理。然后进行交织，交织的目的是使得信号的连续出错变为随机出错，以便后续译码纠错而恢复真实信号。
相应的，从端在接收信号之后，还可以对信号进行解交织和解扰。如图4B所示，首先进行非相干解调，然后进行解交织，解交织的目的是将信号的连续出错变为随机出错，便于后续译码操作，恢复真实数据。随后进行解扰，解扰的目的是从随机信号中恢复数据。最后进行上述的第一译码。
图5是本发明一实施例提供的主端的结构示意图。如图5所示，该主端包括：第一发送单元1以及第一接收单元2，其中，所述第一发送单元1用于以第一调制处理信号并以第一功率发送信号，其中所述第一调制是对应非相干解调的调制；以及所述第一接收单元2用于接收从端以第二调制处理并以第二功率发送的信号，以使用相干解调完成信号解调，其中所述第二功率小于所述第一功率，所述第二调制是对应相干解调的调制。
优选地，所述第一发送单元1还用于在发送信号之前，以第一编码处理信号，其中所述第一编码是对应第一译码的编码；以及所述第一接收单元2还用于接收从端以第二编码处理的信号，以使用第二译码完成信号译码，其中所述第二译码的信号检测能力强于所述第一译码的信号检测能力。
优选地，所述相干解调为GMSK相干解调，所述第一调制为2FSK调制或Chirp扩频调制，所述第二调制为GMSK调制。
优选地，所述第二编码为卷积码，所述第二译码为卷积码软译码。
图6是本发明一实施例提供的从端的结构示意图。如图6所示，该从端包括：第二发送单元3以及第二接收单元4，其中，所述第二接收单元3用于接收主端以第一调制处理并以第一功率发送的信号，以使用非相干解调完成信号解调，其中所述第一调制是对应非相干解调的调制；以及所述第二发送单元4用于以第二调制处理信号并以第二功率发送信号，其中所述第二功率小于所述第一功率，所述第二调制是对应相干解调的调制。
优选地，所述第二发送单元4还用于在发送信号之前，以第二编码处理信号，其中所述第二编码是对应第二译码的编码；以及所述第二接收单元3还用于接收主端以第一编码处理的信号，以使用第一译码完成信号译码，其中所述第二译码的信号检测能力强于所述第一译码的信号检测能力。
上文所述的主端和从端的实施例与上文所述的主端的通信方法和从端的通信方法的实施例类似，在此不再赘述。
还需要说明的是，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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。
Claims (12)
1.一种主端的通信方法，其特征在于，该方法包括：
以第一调制处理信号并以第一功率发送信号，其中所述第一调制是对应非相干解调的调制；以及
接收从端以第二调制处理并以第二功率发送的信号，以使用相干解调完成信号解调，其中所述第二功率小于所述第一功率，所述第二调制是对应相干解调的调制。
2.根据权利要求1所述的主端的通信方法，其特征在于，该方法还包括：
在发送信号之前，以第一编码处理信号，其中所述第一编码是对应第一译码的编码；以及
接收从端以第二编码处理的信号，以使用第二译码完成信号译码，其中所述第二译码的信号检测能力强于所述第一译码的信号检测能力。
3.根据权利要求1所述的主端的通信方法，其特征在于，所述相干解调为GMSK相干解调，所述第一调制为2FSK调制或Chirp扩频调制，所述第二调制为GMSK调制。
4.根据权利要求2所述的主端的通信方法，其特征在于，所述第二编码为卷积码，所述第二译码为卷积码软译码。
5.一种从端的通信方法，其特征在于，该方法包括：
接收主端以第一调制处理并以第一功率发送的信号，以使用非相干解调完成信号解调，其中所述第一调制是对应非相干解调的调制；以及
以第二调制处理信号并以第二功率发送信号，其中所述第二功率小于所述第一功率，所述第二调制是对应相干解调的调制。
6.根据权利要求5所述的从端的通信方法，其特征在于，该方法还包括：
在发送信号之前，以第二编码处理信号，其中所述第二编码是对应第二译码的编码；以及
接收主端以第一编码处理的信号，以使用第一译码完成信号译码，其中所述第二译码的信号检测能力强于所述第一译码的信号检测能力。
7.一种主端，其特征在于，该主端包括：
第一发送单元以及第一接收单元，其中，
所述第一发送单元用于以第一调制处理信号并以第一功率发送信号，其中所述第一调制是对应非相干解调的调制；以及
所述第一接收单元用于接收从端以第二调制处理并以第二功率发送的信号，以使用相干解调完成信号解调，其中所述第二功率小于所述第一功率，所述第二调制是对应相干解调的调制。
8.根据权利要求7所述的主端，其特征在于，
所述第一发送单元还用于在发送信号之前，以第一编码处理信号，其中所述第一编码是对应第一译码的编码；以及
所述第一接收单元还用于接收从端以第二编码处理的信号，以使用第二译码完成信号译码，其中所述第二译码的信号检测能力强于所述第一译码的信号检测能力。
9.根据权利要求7所述的主端，其特征在于，所述相干解调为GMSK相干解调，所述第一调制为2FSK调制或Chirp扩频调制，所述第二调制为GMSK调制。
10.根据权利要求8所述的主端，其特征在于，所述第二编码为卷积码，所述第二译码为卷积码软译码。
11.一种从端，其特征在于，该从端包括：
第二发送单元以及第二接收单元，其中，
所述第二接收单元用于接收主端以第一调制处理并以第一功率发送的信号，以使用非相干解调完成信号解调，其中所述第一调制是对应非相干解调的调制；以及
所述第二发送单元用于以第二调制处理信号并以第二功率发送信号，其中所述第二功率小于所述第一功率，所述第二调制是对应相干解调的调制。
12.根据权利要求11所述的从端，其特征在于，
所述第二发送单元还用于在发送信号之前，以第二编码处理信号，其中所述第二编码是对应第二译码的编码；以及
所述第二接收单元还用于接收主端以第一编码处理的信号，以使用第一译码完成信号译码，其中所述第二译码的信号检测能力强于所述第一译码的信号检测能力。
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