CN114641056B - 处理单元以及对接收机的增益进行调节的方法 - Google Patents
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Abstract
公开一种处理单元以及对接收机的增益进行调节的方法。所述方法包括：根据接收机的接收信号强度指示和接收速率判断无线局域网的传输链路中是否存在干扰；在确定存在干扰的情况下，持续调节接收机的接收增益并获取每个接收增益对应的接收速率，然后将最大接收速率对应的接收增益作为目标增益；以及调节接收机以目标增益接收数据。本实施例通过持续调节接收机的接收增益找到接收速率达到最大时对应的接收增益作为目标增益，然后将接收机调节并保持在目标增益下来进行数据接收，以此提高数据接收效果。
Description
技术领域
本公开涉及物联网领域，尤其涉及处理单元以及对接收机的增益进行调节的方法。
背景技术
物联网(IoT，Internet of things)是在互联网基础上的延伸和扩展的网络，是将各种传感设备与互联网结合起来而形成的网络。物联网设备可以采用有线或者无线入网方式连接到网络中，但是由于无线连接在组网便捷性方面具有更多优势，因此很多物联网设备选用无线连接。无线连接可通过wifi、蓝牙、ZigBee等无线连接技术实现。
Wi-Fi、Bluetooth和ZigBee，都属于无线通信网络标准，相同点是都工作在2.4G公共频段。2.4G频段的频率范围为2.400～2.4835GHz。2.4G频段从2007年推出到现在已经10多年，在宾馆、酒店、商场、商业办公等公众场所无线网覆盖方面应用的较为普遍。由于2.4G频段应用的普遍性，同时也由于其属于免授权频段，所以采用2.4G频段的应用很多，由此相互之间的干扰较多。这种干扰不仅包括采用同一种通信网络标准的应用之间的干扰(例如，多个wifi接入设备之间的互相干扰)，还包括采用不同通信网络标准之间的应用之间的干扰(例如，wifi、Bluetooth、ZigBee的各种应用导致的互相干扰)。干扰的结果是信号不稳定，数据传输效果较差。
例如，假如无线热点1和2都采用2.4G频段，设备C1连到无线热点1，packet1由无线热点1发送给C1，packet2由无线热点2发出，正常情况下，虽然packet2并不是发送给设备C1，但是设备C1仍能够捕捉到packet2，此时设备C1会将接收到的packet2丢弃,但是在干扰环境下，设备C1的接收速率会变小，从而导致packet1和packet2之间可能会发生重叠，例如，当设备C1正在接收packet2的时候，无线热点1给设备C1发送了packet1，那么设备C1会错失packet1。
发明内容
有鉴于此，本公开的目的是提供一种处理单元以及对接收机的增益进行调节的方法，以解决现有技术中存在的问题。
第一方面，本公开实施例提供一种处理单元，包括：
取指令单元，用于从外部的存储器取回计算机指令；
指令译码单元，用于对取回的计算机指令进行译码；
指令执行单元，用于执行译码后的所述计算机指令，以实现：
根据接收机的接收信号强度指示和接收速率判断无线局域网的传输链路中是否存在干扰；
在确定存在干扰的情况下，持续调节所述接收机的接收增益并获取每个接收增益对应的接收速率，然后将最大接收速率对应的接收增益作为目标增益；以及
调节所述接收机以所述目标增益接收数据。
可选地，所述持续调节所述接收机的接收增益并获取每个接收增益对应的接收速率为以下步骤中的一种：
以设定次数作为终止条件，持续调节所述接收机的接收增益并获取每个接收增益对应的接收速率；
以对应的接收速率是否满足设定要求作为终止条件，持续调节所述接收机的接收增益。
可选地，所述根据所述接收机的接收信号强度指示和接收速率判断无线局域网的传输链路是否存在干扰包括：
基于一段时间内的接收信号强度指示与接收速率的变化趋势是否与预设一致，来判断所述传输链路是否存在干扰。
可选地，所述持续调节所述接收机的接收增益包括：将所述接收机的接收增益以特定步长持续减少。
可选地，所述以对应的接收速率是否满足设定要求作为终止条件包括：
以对应的接收速率先逐渐增加并达到一个最大值，然后从最大值开始减少作为终止条件。
可选地，所述以对应的接收速率是否满足设定要求作为终止条件包括：以对应的接收速率超过设定阈值作为终止条件。
可选地，所述设定阈值为在无干扰的无线局域网下采集的平均接收速率与设定比值的乘积。
可选地，所述指令执行单元还实现：在所述调节所述接收机以所述目标增益在所述传输链路上接收数据的步骤之前，根据用户指令判断所述接收机是否可以以所述目标增益在所述传输链路上接收数据。
第二方面，本公开实施例提供一种无线接收机，包括上述任一项所述的处理单元以及与所述处理单元耦接的接收机模块。
第三方面，本公开实施例提供一种物联网设备，包括：
上述的无线接收机；
总线；
处理器，通过所述总线与所述无线设备耦接。
第四方面，本公开实施例提供一种对接收机的增益进行调节的方法，包括：
根据接收机的接收信号强度指示和接收速率判断无线局域网的传输链路中是否存在干扰；
在确定存在干扰的情况下，持续调节所述接收机的接收增益并获取每个接收增益对应的接收速率，然后将最大接收速率对应的接收增益作为目标增益；以及
调节所述接收机以所述目标增益在所述传输链路上接收数据。
可选地，所述持续调节所述接收机的接收增益并获取每个接收增益对应的接收速率为以下步骤中的一种：
以设定次数作为终止条件，持续调节所述接收机的接收增益并获取每个接收增益对应的接收速率；
以对应的接收速率是否满足设定要求作为终止条件，持续调节所述接收机的接收增益并获取每个接收增益对应的接收速率。
可选地，所述根据所述接收机的接收信号强度指示和接收速率判断无线局域网的传输链路是否存在干扰包括：
基于一段时间内的接收信号强度指示与接收速率的变化趋势是否与预设一致，来判断所述传输链路是否存在干扰。
可选地，所述持续调节所述接收机的接收增益包括：将所述接收机的接收增益以特定步长持续减少。
可选地，所述以对应的接收速率是否满足设定要求作为终止条件为以下情况中的一种：
以对应的接收速率先逐渐增加并达到一个最大值，然后从最大值开始减少作为终止条件；
以对应的接收速率超过设定阈值作为终止条件。
可选地，所述设定阈值为在无干扰的无线局域网下采集的平均接收速率与设定比值的乘积。
本公开实施例根据接收机的接收信号强度指示和接收速率判断无线局域网的传输链路中是否存在干扰，在存在干扰的情况下，多次调节接收增益并获取每个接收增益对应的接收速率，找到最大接收速率对应的接收增益作为目标增益，然后将接收机调节并保持在目标增益下来进行数据接收，以此提高数据接收效果。
附图说明
通过参考以下附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是本公开一个实施例所应用的物联网(IoT)的一种系统架构图；
图2是本公开一个实施例的物联网设备的结构图；
图3是本公开一个实施例的物联网处理器的结构图；
图4是根据本公开一个实施例的无线接收机的结构图；
图5是本公开一个实施例的对接收机的增益进行调节的方法的流程图。
具体实施方式
以下基于实施例对本公开进行描述，但是本公开并不仅仅限于这些实施例。在下文对本公开的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本公开。为了避免混淆本公开的实质，公知的方法、过程、流程没有详细叙述。另外附图不一定是按比例绘制的。
在本文中使用以下术语。
传输链路：包括上行和下行链路。在点到多点系统中，上行链路为由分散点到集中点的传输链路，例如：在移动通信中，由移动台到基站的链路；在卫星通信中，由地球站到卫星的链路，在无线局域网中，由端设备到接入设备的链路。下行链路为由集中点到分散点的传输链路。
无线局域网：是应用无线通信技术将设备互联起来的网络结构。
接收信号强度指示(RSSI，Received Signal Strength Indicator)：在本文中表征无线局域网中发射机和接收机之间的信号强度，无论发射侧还是接收侧的接收信号强度，都采用该指标表征。但在手机移动网络中，采用RSSI(Received Signal StrengthIndicator)表示基站侧的信号强度，Rx(Received power)表示移动侧的信号。这点需要和本文区分开来。
物联网整体架构
图1是本公开一个实施例所应用的物联网(IoT)100的一种系统架构图。
云110可以表示互联网，或者可以是局域网(LAN)、或广域网(WAN)，诸如公司的专有网络。
如图上所示，IoT设备160可以是各种类型、专用于各种目的的电子产品。例如，IoT设备可以家居控制、交通控制、天气控制、工厂控制、视频采集等各种产品，家居控制例如包括冰箱、空调、电视机、家庭用的监控器、家具等，交通控制例如包括控制终端、车辆，天气控制例如为气象站、观测站，工厂控制例如为在生产制造环节中使用的监控器、自行控制系统，视频采集例如为摄像头、报警面板。
IoT设备160通过接入设备130接入到云110。接入设备130为向IoT设备160提供无线网络连接性的硬件、软件和/或固件的组合。它可以是各种终端设备，终端设备130与云110连接，而又提供接入方式与IoT设备160连接，例如，提供wifi热点、蓝牙、USB接口中的一种与IoT设备160连接。通过云110，IoT设备160自主地向其他装置请求或提供信息。例如，终端设备向远程气象站组请求提供天气报告。再例如，自动柜员机向应急车辆报告正在发生盗窃，当应急车辆朝向自动柜员机前进时，请求交通站协助通过，通过灯变红以在交叉路口阻止交叉车流足够的时间从而使应急车辆无阻碍地进入交叉路口。
接入设备140还可以是各种网络设备，例如路由器、交换器等，终端设备170例如为各种笔记本、台式机、平板，终端设备170与接入设备140之间的连接方式可以是有线或者无线连接。
其中，无线连接可采用例如为wifi、蓝牙、ZigBee、RF等实现。有线连接方式例如为诸如ADSL、以太网技术等宽带接入。目前，无线接入在IoT设备和终端设备使用更为广泛。如图上所示，使用虚线标识无线接入，使用实线标识有线接入。
进一步地，IoT设备可以被配备成与其他IoT设备以及与云110进行通信，以形成自组织(ad-hoc)网络，自组织(ad-hoc)网络可被用作单个装置，其可以被称为雾装置,例如图上的206。雾装置206作为一个装置集群，位于云110边缘操作。雾装置206是可以被分组用于执行特定功能，诸如交通控制、天气控制、工厂控制、视频采集等的装置集群。
在一个示例中，雾装置206包括在交通交叉路口的一组IoT设备。雾装置206可以根据由OpenFog联盟(OFC)等发布的规范来建立。这些规范允许在将雾装置206耦合到云110以及耦合到端点装置的网关150之间形成计算元件的层级结构。雾装置206可以利用IoT设备集合提供的组合的处理和网络资源。因此，雾装置206可以用于任何数量的应用，包括例如金融建模、天气预报、交通分析等。
例如，通过交叉路口的交通流量可以由多个交通灯(例如，三个交通灯)控制。对交通流量和控制方案的分析可以由通过网状网络与交通灯和彼此通信的聚合器实施。可以通过网关150将数据上传到云110。网关150从云110接收命令。所述网关150通过网状网络与交通灯和聚合器通信。
可以在雾装置206中使用任何数量的通信链路。例如，与IEEE 802.15.4兼容的短程链路308可以提供靠近交叉路口的IoT设备之间的本地通信。例如，与LPWA标准兼容的较长范围链路310可以提供IoT设备与网关150之间的通信。为了简化所述图，并非每个通信链路308或310都标有附图标记。
雾装置206可以是大规模互连网络，其中，多个IoT设备例如通过通信链路208和212彼此通信。可以使用由Open Connectivity FoundationTM(OCF)于2015年12月23日发布的开放互连协会(OIC)标准规范1.0来建立网络。这个标准允许装置发现彼此并且建立互连通信。也可以使用其他互连协议，包括例如，来自AllSeen联盟的AllJoyn协议、优化的链路状态路由(OLSR)协议、或用于移动自组连网的更好方法(B.A.T.M.A.N.)等。
在一些方面，受到应用场景、制造工艺和制造成本的限制，用于组成雾装置的多个IoT设备都不具有网卡这样的网络组件，因此在组建雾装置时，只能将多个IoT设备之间适配的通信类型接口进行通信耦合以形成互联网络。例如，通过USB接口或PCIe将两个IoT设备互相联通。当然，IoT设备的数量可提供一定冗余，从而允许即使丢失了许多IoT设备也可以维持通信。
在一些方面，来自一个IoT设备的通信可以沿着最方便的路径传递以到达网关150，例如，具有最少数量的中间跳数或最高带宽等的路径。在这些网络中，互连的数量提供了大量的冗余，从而允许即使丢失了许多IoT设备也可以维持通信。
在一些方面，雾装置206可包括临时IoT设备。换句话说，并非所有IoT设备都可以是雾装置206的永久成员。例如，车辆作为瞬态IoT设备已经加入雾装置206。在这些情况下，IoT设备可以内置在车辆中，或者可以是由行人携带的智能电话中。还可以存在其他IoT设备，诸如自行车计算机、摩托车计算机、无人机等中的IoT设备。
由IoT设备形成的雾装置206可以通过云110与客户端通信，例如，与作为位于云110的边缘的单个装置的服务器120通信。如果雾装置206内的一个IoT设备发生故障，则雾装置206中的其他IoT设备可能能够发现和控制资源，系统资源诸如致动器或附接到其他IoT设备。
如雾装置206所示，IoT设备的有机演变是改进或最大化IoT实施方式的效用、可用性和回弹性的中心。进一步地，所述示例表明了用于提高可信度并因此提高安全性的策略的有用性。装置的本地标识在实施方式中可能是重要的，因为身份的分散化确保不能利用中心机构来允许对可能存在于IoT网络内的对象进行模仿。进一步地，本地标识降低了通信开销和时延。
图2是本公开一个实施例的物联网设备的结构图。它可以是图1的雾装置206中的物联网设备，也可以是物联网设备160。
物联网设备200可以包括物联网处理器202，所述处理器可以是微处理器、多核处理器、多线程处理器、超低电压处理器、嵌入式处理器或其他已知处理元件。处理器202可以是片上系统(SoC)的一部分，其中处理器202和其他组件形成为单个集成电路或单个封装体，诸如EdisonTM或GalileoTMSoC板。作为示例，处理器202可以包括基于架构核心TM的处理器，诸如QuarkTM、AtomTM、i3、i5、i7或MCU级处理器。或者可以使用任何数量的其他处理器，诸如可从加利福尼亚州森尼维耳市的超威半导体公司获得的、来自加利福尼亚州森尼维耳市的MIPS科技公司的基于MIPS的设计、由ARM控股有限公司或其客户或其许可证持有人或采用者许可的基于ARM的设计。处理器可以包括诸如来自公司的A5-A9处理器，来自科技公司的SnapdragonTM处理器、或来自德州仪器公司的OMAPTM处理器之类的单元。
处理器202可以通过总线206与系统存储器204通信。可以使用任何数量的存储器装置来作为定量的系统存储器204。作为示例，存储器204可以是根据联合电子器件工程委员会(JEDEC)的基于低功率双倍数据速率(LPDDR)设计的随机存取存储器(RAM)，诸如根据EDEC JESD 209-2E的当前LPDDR2标准(发布于2009年4月)、或下一代LPDDR标准，诸如将提供LPDDR2的扩展以增加带宽的LPDDR3或LPDDR4。在各实施方式中，各个存储器装置可以是任何数量的不同封装体类型，诸如单管芯封装体(SDP)、双管芯封装体(DDP)或四管芯封装体(Q17P)。在一些实施例中，这些装置可以直接焊接到母板上以提供较低档的解决方案，而在其他实施例中，这些装置被配置为一个或多个存储器模块，这些存储器模块进而通过给定的连接器耦合到母板。可以使用任何数量的其他存储器实施方式，诸如其他类型的存储器模块，例如，不同种类的双列直插式存储器模块(DIMM)，包括但不限于microDIMM或MiniDIMM。例如，存储器的大小可以在2GB与16GB之间，并且可以配置为DDR3LM封装体或LPDDR2或LPDDR3存储器，其通过球栅阵列(BGA)焊接到母板上。
为了提供诸如数据、应用、操作系统等信息的持久存储，大容量存储装置208还可以经由总线206耦合到处理器202。为了实现更薄更轻的系统设计，可以通过固态驱动器(SSD)来实施大容量存储装置208。可以用于大容量存储装置208的其他装置包括闪存卡，诸如SD卡、microSD卡、xD图卡等，以及USB闪存驱动器。
在低功率实施方式中，大容量存储装置208可以是管芯上存储器或与处理器202相关联的寄存器。然而，在一些示例中，大容量存储装置208可以使用微硬盘驱动器(HDD)来实施。进一步地，除了所描述的技术之外或代替所描述的技术，任何数量的新技术可以用于大容量存储装置208，诸如电阻变化存储器、相变存储器、全息存储器或化学存储器等。例如，IoT设备200可以包括来自和的3D XPOINT存储器。
组件可以通过总线206进行通信。总线206可以包括任何数量的技术，包括工业标准架构(ISA)、扩展ISA(EISA)、外围组件互连(PCI)、外围组件互连扩展(PCIx)、PCIExpress(PCIe)或任何数量的其他技术。总线206可以是例如在基于SoC的系统中使用的专有总线。可以包括其他总线系统，诸如I2C接口、I3C接口、SPI接口、点对点型接口、和电源总线等。
总线206可以将处理器202耦合到网状收发机210，用于与其他网状装置/雾装置206通信。网状收发机210可以使用任何数量的频率和协议，诸如IEEE 802.15.4标准下的2.4千兆赫(GHz)传输，使用由特别兴趣小组定义的低功耗(BLE)标准、或标准等。为具体无线通信协议配置的任何数量的无线电可以用于到网状装置/雾装置206的连接。例如，WLAN单元可用于根据电气和电子工程师协会(IEEE)802.11标准来实施Wi-FiTM通信。另外，例如，根据蜂窝或其他无线广域协议的无线广域通信可以经由WWAN单元发生。
网状收发机210可以使用多个标准或无线电进行通信以用于不同范围的通信。例如，物联网设备200可以使用基于BLE的本地收发机或另一低功率无线电与地理上邻近的装置(例如，在约10米内)通信以节省功率。可以通过ZigBee或其他中间功率无线电到达更远的网状装置/雾装置206，例如，在约50米内。两种通信技术可以以不同功率水平在单个无线电上发生、或者可以在单独的收发机(例如，使用BLE的本地收发机和使用ZigBee的单独网状收发机)上发生。网状收发机/雾装置206可以并入MCU中作为可由芯片直接访问的地址。
上行链路收发机214以与云110通信。上行链路收发机214可以是遵循IEEE802.15.4、IEEE 802.15.4g、IEEE 802.15.4e、IEEE 802.15.4k或NB-IoT标准等的LPWA收发机。物联网设备200可以使用由Semtech和LoRa联盟开发的LoRaWANTM(长距离广域网)在广泛区域上进行通信。本文描述的技术不限于这些技术，而是可以与实施长距离、低带宽通信的任何数量的其他云收发机一起使用，诸如Sigfox和其他技术。进一步地，可以使用IEEE802.15.4e规范中描述的其他通信技术，诸如时隙信道跳变。
除了针对网状收发机210和上行链路收发机214所提到的系统之外，还可以使用任何数量的其他无线电通信和协议，如本文所述。例如，无线电收发机210和214可以包括LTE或其他蜂窝收发机，其使用扩频(SPA/SAS)通信来实施高速通信，诸如用于视频传输。进一步地，可以使用任何数量的其他协议，诸如用于中速通信的网络，诸如静止图片、传感器读数和网络通信的提供。
无线电收发机210和214可以包括与任意的3GPP(第三代合作伙伴计划)规范兼容的无线电，特别是长期演进(LTE)、长期演进-高级(LTE-A)、长期演进-高级专业版(LTE-APro)、或窄带IoT(NB-IoT)等。可以注意到，可以选择与任何数量的其他固定、移动或卫星通信技术和标准兼容的无线电。这些可以包括例如任何蜂窝广域无线电通信技术，其可以包括例如第五代(5G)通信系统、全球移动通信系统(GSM)无线电通信技术、通用分组无线电服务(GPRS)无线电通信技术、或GSM演进的增强型数据率(EDGE)无线电通信技术。可以使用的其他第三代合作伙伴计划(3GPP)无线电通信技术包括UMTS(通用移动电信系统)、FOMA(自由移动的多媒体接入)、3GPP LTE(长期演进)、3GPP LTE-高级(长期演进-高级)、3GPP LTE-高级专业版(长期演进-高级专业版)、CDMA2000(码分多址2000)、CDPD(蜂窝数字分组数据)、Mobitex、3G(第三代)、CSD(电路交换数据)、HSCSD(高速电路交换数据)、UMTS(3G)(通用移动电信系统(第三代))、W-CDMA(UMTS)(宽带码分多址(通用移动电信系统))、HSPA(高速分组接入)、HSD PA(高速下行链路分组接入)、HSUPA(高速上行链路分组接入)、HSPA+(高速分组接入Plus)、UMTS-TDD(通用移动电信系统-时分双工)、TD-CDMA(时分-码分多址)、TD-SCDMA(时分-同步码分多址)、3GPP Rel。8(Pre-4G)(第3代合作伙伴计划发布8(第Pre-4代))，3GPP Rel。9(第三代合作伙伴计划发布9)，3GPP Rel。10(第三代合作伙伴计划发布10)，3GPP Rel。11(第三代合作伙伴计划发布11)，3GPP Rel。12(第三代合作伙伴计划发布12)，3GPP Rel。13(第三代合作伙伴计划发布13)，3GPP Rel。14(第三代合作伙伴计划发布14)、3GPP LTE Extra、LTE授权辅助接入(LAA)、UTRA(UMTS陆地无线电接入)、E-UTRA(演进型UMTS陆地无线电接入)、LTE高级(4G)(长期演进-高级(第4代))、cdmaOne(2G)、CDMA2000(3G)(码分多址2000(第三代))、EV-DO(演进-数据优化或演进-仅数据)、AMPS(1G)(高级移动电话系统(第1代))、TACS/ETACS(总接入通信系统/扩展总接入通信系统)、DAMPS(2G)(数字AMPS(第2代))、PTT(按键通话)、MTS(移动电话系统)、IMTS(改进型移动电话系统)、AMTS(高级移动电话系统)、OLT(挪威语“Offentlig Landmobil Telefoni”，公共陆地移动电话)、MTD(瑞典语Mobiltelefonisystem D的缩写，或移动电话系统D)、Autotel/PALM(公共自动陆地移动)、ARP(芬兰语“Autoradiopuhelin”，“汽车无线电话”)、NMT(北欧移动电话)、Hicap(NTT(日本电报电话公司)的高容量版本)、CDPD(蜂窝数字分组数据)、Mobitex、DataTAC、iDEN(集成数字增强网络)、PDC(个人数字蜂窝)、CSD(电路交换数据)、PHS(个人手持电话系统)、WiDEN(宽带集成数字增强网络)、iBurst、非授权移动接入(UMA，也称为3GPP通用接入网络，或GAN标准)、无线吉比特联盟(WiGig)标准、一般的mmWave标准(无线系统在10-90GHz及以上运行，诸如WiGig、IEEE 802.11ad、IEEE 802.11ay等)。除了上面列出的标准之外，可以将任何数量的卫星上行链路技术用于上行链路收发机214，包括例如符合ITU(国际电信联盟)或ETSI(欧洲电信标准协会)发布的标准的无线电等等。因此，本文提供的示例被理解为适用于现有的且尚未明确表达的各种其他通信技术。
可以包括网络接口控制器(NIC)216以向云110或其他装置(例如网状装置206)提供有线通信。有线通信可提供以太网连接，或者可以基于其他类型的网络，诸如控制器区域网络(CAN)、本地互连网络(LIN)、设备网(DeviceNet)、控制网(ControlNet)、数据高速通道、过程现场总线(PROFIBUS)或过程现场网(PROFINET)等。可以包括附加的NIC 216以允许连接到第二网络，例如，通过以太网提供到云的通信的NIC 216、以及通过另一种类型的网络提供到其他装置的通信的第二NIC 216。
总线206可以将处理器202耦合到用于连接外部装置的接口218。外部装置可以包括传感器220，诸如加速计、水平传感器、流量传感器、温度传感器、压力传感器、气压传感器等。接口218可用于将物联网设备200连接到致动器222，诸如电源开关、阀门致动器、可听声音生成器、视觉警告装置等。
虽然未示出，但是各种输入/输出(I/O)装置可以存在于物联网设备200内或连接到所述物联网设备。例如，可以包括显示器以示出诸如传感器读数或致动器位置等信息。可以包括诸如触摸屏或小键盘等输入装置以接受输入。
电池224可以为物联网设备200供电，但是在物联网设备200安装在固定位置的示例中，它可以具有耦合到电网的电源。电池224可以是锂离子电池、金属-空气电池，诸如锌空气电池、铝-空气电池、锂-空气电池、混合型超级电容器等。
电池监测器/充电器226可以包括在物联网设备200中以跟踪电池224的充电状态(SoCh)。电池监测器/充电器226可用于监测电池224的其他参数，以提供故障预测，诸如电池224的健康状态(SoH)和功能状态(SoF)。电池监测器/充电器226可以包括电池监测集成电路。电池监测器/充电器226可以通过总线206将关于电池224的信息传送到处理器202。电池监测器/充电器226还可以包括模数(ADC)转换器，所述模数转换器允许处理器202直接监测电池226的电压或来自电池224的电流。
电池参数可以用于确定物联网设备200可以执行的动作，诸如传输频率、网状网络操作、感测频率等。
电源块228或耦合到电网的其他电源可以与电池监测器/充电器226耦合以对电池224充电。在一些示例中，电源块228可以用无线功率接收器代替，以例如通过物联网设备200中的环形天线无线地获得功率。无线电池充电电路可以包括在电池监测器/充电器226中。所选择的特定充电电路取决于电池224的尺寸，并且因此取决于所需的电流。可以使用由Airfuel联盟颁布的Airfuel标准、由无线电力联盟(Wireless Power Consortium)颁布的Qi无线充电标准、或者由无线电力联盟颁布的Rezence充电标准等来执行充电。在一些示例中，电源块228可以用太阳能电池板、风力发电机、水发电机或其他自然电力系统来增强或代替。
图3是本公开一个实施例的物联网处理器的结构图。图2中的物联网处理器202可以是微处理器、多核处理器、多线程处理器、超低电压处理器、嵌入式处理器或其他已知处理元件，图3仅以微处理器为例示出了物联网处理器300的结构图。
程序存储ROM(只读存储器)304是物联网处理器300中只读而不可写入的存储器，主要用来放置用户所开发的程序，而其性质属于不常更动或永不变动之资料。微控制器300的动作便是依据储存于此区之程序指令运作。与一般的CPU执行多种多样的指令不同，微控制器300一般只执行用户固定开发的程序(例如对于摄像头物联网设备而言，拍摄摄像头安放的位置的视频，并在从视频中识别出异常情况时报警)，很少涉及其它程序。
寄存器堆306可以包括用于存储不同类型的数据和/或指令的多个寄存器，这些寄存器可以是不同类型的。例如，寄存器堆306可以包括：整数寄存器、浮点寄存器、状态寄存器、指令寄存器和指针寄存器等。寄存器堆306中的寄存器可以选用通用寄存器来实现，也可以根据处理器300的实际需求采用特定的设计。
运算逻辑单元(ALU)307用于执行指令序列(即程序)。运算逻辑单元307执行每个指令的过程包括：通过总线303从存放指令的程序存储ROM 304中取出指令，对取出的指令进行译码，执行译码后的指令，并将指令执行结果等保存在结果累积器308中，如此循环，直到执行完指令序列中的全部指令或遇到停机指令，它能够将执行结果给输入/输出端口309输出。
具体地说，运算逻辑单元307通过总线303将指令从程序存储ROM 304中搬运到寄存器306中的指令寄存器中，并接收下一个取指地址或根据取指算法计算获得下一个取指地址，取指算法例如包括：根据指令长度递增地址或递减地址。然后，运算逻辑单元307按照预定的指令格式，对取回的指令进行解码，以获得取回的指令所需的操作数获取信息。操作数获取信息例如指向随机存储器(RAM)305中存储的操作数。运算逻辑单元307通过总线303，获取RAM 305中的操作数，进行运算执行。运算执行的结果写入结果累积器308中，适当的时候通过输入/输出端口309输出。
物联网设备300经常需要计时和计数，从而在特定时刻或特定事件累积到一定数量时产生一些动作。计时器/计数器301就是用来计时/计数的单元。计时器(Timer)由外加振荡晶体经除频电路来提供数种不同的时基(TimeBase)。计数器(Event Counter)专用于累计外部的事件个数，可能为脉冲或其它形式，也可用以产生正确的时间延迟。
中断产生器302是物联网设备300中产生中断的单元，用来处理立即事件，或列为优先处理的事件，负责时间计数器超时中断，及外部事件产生中断请求等工作。大部分微控制器的中断处理系统是多层的，内设有中断优先级电路，以决定先后顺序。常应用于IOT处理器300平时呈待机状态(Halt-Stop)，由外加信号来唤醒的情况，或者需要立即处理(传感器、开关、警报器、电源故障预警器)的事件，或者需要一个固定间隔来处理(Display,KeyScan,Read-Time Clock)。在物联网设备400中，经常涉及到中断处理。例如，在摄像头的物联网设备400中，经常需要在监测到某些人或事件时产生报警，或产生一系列动作，在这些情况下，都需要产生中断，由中断来控制运算逻辑单元307的执行。另外，物联网设备400中，中断产生器302经常与计时器/计数器301相配合产生中断。例如，红绿灯处的摄像头的物联网设备300需要定时切换红/黄/绿灯，在计数器计量固定时间长度后，中断产生器302产生中断，让运算逻辑单元307控制产生变灯的动作，并在需要时发送采集的视频数据到物联网中的其它节点，例如发送到聚合器306进行交通数据分析。
图4是根据本公开一个实施例的无线接收机的结构图。下面以图4为例详细描述无线接收机的信号处理过程。
如图4所示，无线接收机400包括接收机模块(未标识)和处理单元407。在本例中，接收机模块是指实现无线接收功能的硬件组合，而且为了方便描述，图上的接收机模块只示出了一些基本的硬件单元，实际设计中，接收机模块的硬件结构要比图示更加复杂。图上的接收机模块包括天线401、带通滤波器402、低噪声放大器403、混频器404和模数转换器406。
接收机400工作时，射频信号经天线401接收后，经过带通滤波器402的频带选择和低噪声放大器403放大，通过混频器404将射频信号先下变频到中频，增益调节器405对可调增益进行调节，将调节后的信号通过模数转换器406转换为数字信号，数字信号被传送给处理单元407。处理单元407可以是微处理器、微控制器或数字处理器、等等，用于执行运算和逻辑功能，并根据运算和逻辑结果指示增益调节器405调节增益。
接收机400既可自适应地调节自身的增益，也可以根据外部指令调节自身的增益。当自适应调节增益时，由处理单元407计算当前接收速率、发送速率、RSSI等指标，根据这些指标确定是否调节接收机的接收增益和/或发送增益，并据此执行。当根据外部指令调节增益时，处理单元407从外部的处理器接收指令，根据指令完成对自身的增益的调节。
本例中的接收机400可集成在与图2中的物联网设备中的网状收发机210或上行链路收发机214中，当集成在网状收发机210中时，它和网状装置/雾装置206进行无线数据传输，当集成在上行链路收发机214中时，它和云110进行无线数据传输。当无论上述何种情况，接收机400都可从物联网处理器202接收增益调整指令并据此调整自身的增益。
接收机400通常基于一个增益调节算法调节自身的增益，在没有干扰的情况下，该增益调节算法为正常增益调节算法，当检测到有干扰的情况下，加一个偏置值到正常增益调节算法中，以更准确地调节增益，从而避免接收机的数据接收指令受到干扰。
接收机400可以和发送机集成在同一个芯片上，形成专用于射频信号收发的芯片。这种芯片可以作为独立产品出售并可与其他部件组合成新的产品，例如各种IoT设备。
本公开实施例的技术方案
本公开实施例提供一种针对接收机的增益进行调节的方法，如图5所示，包括以下步骤。
步骤S501是在无线局域网中，获取接收机的接收信号强度指示和接收速率。
步骤S502是判断语句，根据接收信号强度指示和接收速率判断传输链路中是否存在干扰，如果是，则执行步骤S503。传输链路包括下行链和上行链路。下行链路是指从接入设备到通过接入设备接入物联网的物联网设备之间的数据传输链路。上行链路则相反。
步骤S503是在确定传输链路中存在干扰的情况下，持续调节接收机的接收增益。
步骤S504是每次调节接收机的接收增益之后，获取每个接收增益对应的接收速率。
步骤S505是判断语句，判断是否满足终止条件，如果否，则跳转到步骤S503，如果是，则执行步骤S506。
步骤S506是将最大接收速率对应的接收增益作为目标增益，并调节接收机以目标增益在传输链路上接收数据。
下面基于图1-4以及相关描述详细介绍上述步骤。
首先，本实施例的针对接收机的增益进行调节的方法可实现在图1中的物联网设备160、终端设备140以及接入设备130的接收机中。接收机的结构和工作原理可参见图4以及相关描述。本实施例的方法可实现为计算机指令，当该计算机指令由图2中的物联网设备200执行时，该计算机指令可存储在存储装置208中，处理器202从存储装置208中读取该计算机指令以实现上述的步骤。
继续参考图1和2，基于本实施例，以物联网设备160和接入设备130组成的下行链路为例描述数据传输过程。在物联网设备160和接入设备130组成的下行链路中，接入设备130向IoT设备160发送射频信号，IoT设备160获取到接收机的接收信号强度指示和接收速率，然后物联网设备160根据接收信号强度指示和接收速率判断出下行链路传输是否干扰，如果确定存在干扰，则持续调节接收机的接收增益，并在每次调节完成后计算接收机的接收速率，并判断接收速率是否达到设定条件。如果否，则继续对接收增益进行调节，如果是，则表明可以结束循环。当接收速率满足特定条件后，基于在先的、有限次数的对接收增益的调节步骤得到最大接收速率，并将接收机的接收增益调节并保持在最大接收速率对应的接收增益上来接收数据。
结合图4以及上文相关描述可知，当确定传输链路中存在干扰的情况下，本实施例中的调节接收机的接收增益实际上就是调节添加到正常增益调节算法中的偏置值。增益调节是一个较慢过程，需要多次实验，才能得到适合于当前传输链路的接收机的接收增益。
根据本公开一实施例，步骤S502的根据RSSI和接收速率判断传输链路中是否存在干扰包括：根据预设的RSSI和接收速率之间的对应关系以及实时获取到的RSSI和接收速率判断传输链路中是否存在干扰。预设的R SSI和接收速率之间的对应关系是指在无干扰的无线局域网中，接收信号强度指示与接收速率之间的对应关系。可将表征对应关系的数据固化在IoT设备160的存储器中，在需要时读取。对应关系可在实验室环境下获得。在实验室环境下采集多个RSSI和接收速率，然后拟合出两者之间的对应关系。将实时获取到的RSSI输入到对应关系中，即可以得到对应的接收速率，再将这个接收速率与实时获取到的接收速率比较，就可以判断出传输链路中是否存在干扰。
根据本公开一实施例，步骤S505的判断是否满足终止条件包括：以设定次数作为终止条件，当针对接收增益的调节次数达到设定次数时，从循环体中跳出。
根据本公开一实施例，步骤S505的判断是否满足终止条件包括：以对应的接收速率是否满足设定要求作为终止条件，当对应的接收速率满足设定要求时，从循环体中跳出。
这里，对应的接收速率是否满足设定要求作为终止条件包括两种情况。第一种情况是将对应的接收速率是否超过设定阈值作为终止条件。设定阈值可以采用以下方式得到：在无干扰的无线局域网中，通过多次实验得到平均接收速率，然后将平均接收速率与一个设定比值进行相乘。如此，当设备处于干扰的无线局域网中，只要设备的接收速率大于该设定阈值，则数据丢失的可能性将大大降低。可以采用一假设例帮助理解。假设接收机在初始时的接收增益为60dB，当检测到传输链路中存在干扰时，以相同步长逐渐缩小接收增益(由于接收增益和接收速率呈现反比关系，因此要增大接收速率时，需要减小接收增益)，例如，5dB，并在每次的增益调节完成之后计算接收速率，并且每次得到的接收速率逐渐变大，例如从100M/s到120M/s到130M/s到150M/s，当接收速率大于设定阈值时，例如大于150M/s，可以认为接收增益已经达到了设定阈值，则该接收速率对应的接收增益为最大接收增益。第二种情况是将对应的接收速率先逐渐增加并达到一个最大值，然后从最大值开始减少作为终止条件。可以采用另一假设例帮助理解。假设接收机的初始增益依然从60dB开始，当检测到传输链路存在干扰时，先以相同步长逐渐缩小接收增益，例如，5dB，并在每次的增益调节完成之后，计算接收速率，并且每次得到的接收速率逐渐变大，例如从100M/s到120M/s到130M/s到150M/s,对应的接收增益是60dB减小到45dB,然后发现当继续减小接收增益，接收速率开始变小，例如，从150M/s变为135M/s，因此将接收机的接收增益调节为45dB。但当然也可以继续寻找更优选的接收增益：即判定在45dB到40dB之间可以获取一个优选的接收增益，然后采用例如44dB、43dB、42dB等数值作为接收增益进行实验。最终采用的接收增益应为上述多次实验中使接收速率达到最大的接收增益。
根据本公开一实施例，在步骤S506之前，所述方法还包括：根据用户指令判断接收机是否可以以目标增益在传输链路上接收数据。即由用户确定是否将接收机调节到目标增益上接收数据。
基于上述实施例，本公开提供的方法是根据接收机的接收信号强度指示和接收速率判断无线局域网的传输链路是否存在干扰，在有干扰的情况下，通过多次对接收增益进行调节，以找到接收速率最大时对应的接收增益作为目标增益，然后将接收机调节并保持在目标增益下来进行数据接收，当接收机的接收速率较大时，背景技术所述的数据重叠问题就会减少，因此本公开提供的方法能够提高数据接收效果。
应该指出的是，本公开实施例所提及的无线局域网不限定采用何种无线技术实现，即可以采用诸如wifi、Bluetooth和ZigBee中的任意一种实现。
应该指出的是，本公开实施例提供的物联网设备目前已经应用于多种场景，例如物联网设备是快递员手持的专用于快递收取的终端设备，多个快递员的手持终端可连接到特定接入点，以组成无线局域网，在这个无线局域网中，通过上述方法来提高快递收取速度；再例如，还可以将该物联网设备用于仓储系统，同样通过上述方法来提高货物定位，配送，取货等环节的操作效率。
公开实施例的商业价值
本公开实施例提供的调节接收机的接收增益的方法用于在确定无线局域网的传输链路中存在干扰的情况下，通常多次实验找到最大接收速率对应的接收增益作为后续数据接收的接收增益，从而提高无线数据传输的稳定性和传输效率。该方法可以软件方式实现，并应用于各种设备中，能够带来商业价值和经济价值。
本领域的技术人员能够理解，本公开可以实现为系统、方法和计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即完全的硬件、完全的软件(包括固件、驻留软件、微代码)，还可以实现为软件和硬件结合的形式。此外，在一些实施例中，本公开还可以实现为一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
可以采用一个或多个计算机可读介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如但不限于为电、磁、光、电磁、红外线或半导体的系统、装置或器件，或其他任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子包括：具体一个或多个导线的电连接，便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或者闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器、磁存储器或者上述任意合适的组合。在本文中，计算机可读的存储介质可以是任意包含或存储程序的有形介质，该程序可以被处理单元、装置或者器件使用，或者与其结合使用。
计算机可读信号介质可以包括在基带中或者作为截波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或者其他任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令系统、装置或器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于无线、电线、光缆、RF等等，以及上述任意合适的组合。
可以以一种或者多种程序设计语言或者组合来编写用于执行本公开实施例的计算机程序代码。所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言，例如JAVA、C++，还可以包括常规的过程式程序设计语言，例如C。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
以上所述仅为本公开的优选实施例，并不用于限制本公开，对于本领域技术人员而言，本公开可以有各种改动和变化。凡在本公开的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
Claims (14)
1.一种处理器，包括：
取指令单元，用于从外部的存储器取回计算机指令；
指令译码单元，用于对取回的计算机指令进行译码；
指令执行单元，用于执行译码后的所述计算机指令，以实现：
根据接收机的接收信号强度指示和接收速率判断无线局域网的传输链路中是否存在干扰；
在确定存在干扰的情况下，持续调节所述接收机的接收增益并获取每个接收增益对应的接收速率，然后将最大接收速率对应的接收增益作为目标增益；以及
调节所述接收机以所述目标增益接收数据，
其中，所述接收机的接收信号强度指示和接收速率判断无线局域网的传输链路中是否存在干扰包括：
基于所述接收机的一段时间内的接收信号强度指示与接收速率的变化趋势是否与在无干扰的无线局域网中的接收信号强度指示与接收速率之间的对应关系一致，来判断所述传输链路中是否存在干扰。
2.根据权利要求1所述的处理器，其中，所述持续调节所述接收机的接收增益并获取每个接收增益对应的接收速率为以下步骤中的一种：
以设定次数作为终止条件，持续调节所述接收机的接收增益并获取每个接收增益对应的接收速率；
以对应的接收速率是否满足设定要求作为终止条件，持续调节所述接收机的接收增益。
3.根据权利要求1所述的处理器，其中，所述持续调节所述接收机的接收增益包括：将所述接收机的接收增益以特定步长持续减少。
4.根据权利要求2所述的处理器，其中，所述以对应的接收速率是否满足设定要求作为终止条件包括：
以对应的接收速率先逐渐增加并达到一个最大值，然后从最大值开始减少作为终止条件。
5.根据权利要求2所述的处理器，其中，所述以对应的接收速率是否满足设定要求作为终止条件包括：以对应的接收速率超过设定阈值作为终止条件。
6.根据权利要求5所述的处理器，其中，所述设定阈值为在无干扰的无线局域网下采集的平均接收速率与设定比值的乘积。
7.根据权利要求1所述的处理器，所述指令执行单元还实现：在所述调节所述接收机以所述目标增益接收数据的步骤之前，根据用户指令判断所述接收机是否可以以所述目标增益接收数据。
8.一种无线接收机，包括权利要求1至7任一项所述的处理器以及与所述处理器耦接的接收机模块。
9.一种物联网设备，包括：
如权利要求8所述的无线接收机；
总线；
物联网处理器，通过所述总线与所述无线设备耦接。
10.一种对接收机的增益进行调节的方法，包括：
基于一段时间内的接收信号强度指示与接收速率的变化趋势是否与在无干扰的无线局域网中的接收信号强度指示与接收速率之间的对应关系一致，来判断传输链路中是否存在干扰；
在确定存在干扰的情况下，持续调节所述接收机的接收增益并获取每个接收增益对应的接收速率，然后将最大接收速率对应的接收增益作为目标增益；以及
调节所述接收机以所述目标增益在所述传输链路上接收数据。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述持续调节所述接收机的接收增益并获取每个接收增益对应的接收速率为以下步骤中的一种：
以设定次数作为终止条件，持续调节所述接收机的接收增益并获取每个接收增益对应的接收速率；
以对应的接收速率是否满足设定要求作为终止条件，持续调节所述接收机的接收增益并获取每个接收增益对应的接收速率。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，所述持续调节所述接收机的接收增益包括：将所述接收机的接收增益以特定步长持续减少。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述以对应的接收速率是否满足设定要求作为终止条件为以下情况中的一种：
以对应的接收速率先逐渐增加并达到一个最大值，然后从最大值开始减少作为终止条件；
以对应的接收速率超过设定阈值作为终止条件。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述设定阈值为在无干扰的无线局域网下采集的平均接收速率与设定比值的乘积。
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|---|---|---|---|
| CN202011488671.9A CN114641056B (zh) | 2020-12-16 | 2020-12-16 | 处理单元以及对接收机的增益进行调节的方法 |
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