CN114980204A - 一种商用的Wi-Fi到ZigBee技术高可靠直接通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种商用的Wi‑Fi到ZigBee技术高可靠直接通信方法，包括步骤：一、获得ZigBee数据帧的目标相位序列；二、根据目标相位序列匹配Wi‑Fi技术CCK码本；三、中心频率偏移补偿；四、生成Wi‑Fi商用设备数据包有效载荷；五、商用设备的定制修改，实现对商用设备的兼容。本发明通过使用基于IEEE802.11b的Wi‑Fi技术支持的CCK调制方式，合理匹配CCK码字与目标ZigBee相位序列，产生具有高度相似性的物理层信号，该信号经过低通滤波器的滤波作用可以被商用ZigBee设备准确接收。且相对于传统的ZigBee网内通信，由于Wi‑Fi设备的高功率性，本发明提出的通信方法能够覆盖更大范围的ZigBee网络；此外，本发明采用的协议栈能够被大部分商用设备向下兼容，能够实现稳定的商用Wi‑Fi设备到ZigBee设备高可靠直接通信。

Description

一种商用的Wi-Fi到ZigBee技术高可靠直接通信方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种商用的Wi-Fi到ZigBee技术高可靠直接通信方法。

背景技术

物联网时代，智慧城市、智能交通、智慧家居、智慧医疗等为人们的生活提供了极大的便利。以Wi-Fi、ZigBee和蓝牙为代表的无线技术广泛应用于各种物联网项目，普遍地部署于各种场景。然而大量的无线通信设备都工作于无需授权的ISM 2.4GHz频段，且各种技术的通信信道间出现较大范围的重叠。各无线通信技术将同一频段除己方通信以外的信号视为干扰，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，由此导致传输性能的下降。

异质网络通信协同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；且通过网关进行异质网络协调未能解决异质网络共存导致的跨技术干扰。

跨技术通信的提出为上述问题的解决提供了新的解决思路。目前跨技术通信主要方向为：数据包级跨技术通信和物理层信号模拟跨技术通信。

数据包级跨技术通信主要通过数据包的长度、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。虽然基于数据包的特征可以实现异构物联网直联通信,但目前的解决方案存在信道利用率和吞吐量较低的缺点，需要发送大量数据包才能完成对数据的有效传递，对接收端的存储和处理能力要求较高。

不同于数据包级跨技术通信，物理层信号模拟跨技术通信主要通过精心选择载荷数据来模拟目标无线技术的波形，使异质设备之间互相兼容来实现跨技术通信。一种物理层跨技术通信为发送端跨技术通信，例如WeBee通过OFDM调制和QAM调制的逆推模拟目标ZigBee信号，并且将该信号加载至数据帧载荷中实现跨技术通信；BlueBee通过GFSK调制技术的逆推来模拟目标ZigBee信号，以此来实现物理层级的跨技术通信。另一种物理层跨技术通信为接收端跨技术通信，接收机端跨技术通信则将跨技术通信的复杂度转移至接收机。其中XBee通过实现交叉编码ZigBee分组信号的蓝牙接收端，实现了ZigBee到蓝牙的跨协议通信。PatternBee通过识别无论采样偏移量如何变化，都具有零相移的抗偏移片段，从而解码接收到的ZigBee符号，实现跨协议通信。

物理层跨技术通信因为受到硬件或者调制方式的限制，比如Wi-Fi技术通过OFDM对信号进行调制，而ZigBee技术通过O-QPSK对信号进行调制，Wi-Fi到ZigBee通信信号模拟存在固有偏差。在WEBee中，Wi-Fi模拟ZigBee跨技术通信信号在QAM调制和循环前缀处产生了两处固有误差，而面对这样的误差，学术界的研究减小和补偿了这样的固有误差，并没有消除这样的误差。这样的固有误差带来了跨技术通信不可靠问题，导致帧接收率比较低，通常需要多次发包才能达到较高的数据传输准确度，有的更是需要加多次前导序列，这样便导致了现有跨技术通信吞吐率较低，通信效率不高。

现有的跨技术通信实现方案，大多都需要通过专用的软件定义无线电硬件平台实现，比如USRP，或是需要对商用设备进行固件的大幅度修改。XBee需要以特定的接入地址来识别跨技术通信，且引了二维映射矩阵来识别跨技术通信信号偏移情况和解码跨技术通信数据包，在接收端引入了较大程度的固件修改和工作量。这样的情况使得许多跨技术通信方案难兼容于目前已广泛部署的大量商用设备中，在一定程度上限制了跨技术通信的商业化应用。跨技术通信技术通过专用软件定义无线电实现的原因，很多跨技术通信未考虑不同通信技术间的中心频率不一致的情况，这导致很多跨技术通信在理论上和实验环境中能够很好的运行和通信，但是在实际的商用设备中，无法进行正常的数据传输。

综上，由于受到硬件或者调制方式的限制，现有Wi-Fi到ZigBee通信信号模拟存在固有偏差，带来了跨技术通信不可靠问题；且现有跨技术通信大多都需要通过专用的软件定义无线电硬件平台实现，比如USRP，或是需要对商用设备进行固件的大幅度修改，导致很难兼容于目前广泛部署的商用设备中，在一定程度上限制了跨技术通信的商业化应用。

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一种商用的Wi-Fi到ZigBee技术高可靠直接通信方法。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种商用的Wi-Fi到ZigBee技术高可靠直接通信方法，包括以下步骤：

一、获得ZigBee数据帧的目标相位序列

通过MSK调制解调映射表，对目标ZigBee数据帧比特序列进行映射，获得ZigBee数据帧的目标相位序列；

二、根据目标相位序列匹配Wi-Fi技术CCK码本

将每组CCK码本分别进行插值重采样，并将ZigBee相位序列进行与CCK码本相同细粒度的重采样；采用相位匹配算法进行目标相位序列的CCK码本匹配，获取与ZigBee数据帧目标相位序列匹配度最高的Wi-Fi CCK码字；

三、中心频率偏移补偿

CCK码字在中心频率偏移后符合如下公式：

上式中C_i表示CCK码本中每一位，f_w-f_b则为中心频率偏移之差，这里固定为2MHz，n为CCK码本中第n位，T_s则表示该调制方式采样率，C'_i为中心频率偏移后码本；

将原CCK码字依次进行以上处理，生成中心频率补偿码本，然后完成步骤二的迭代匹配；

四、生成Wi-Fi商用设备数据包有效载荷

41)获取Wi-Fi设备前导码信息，以及MAC帧头信息；

42)根据步骤41)获取的信息，并根据802.11b协议栈，CCK调制方式依次计算至帧主体的CCK调制初相和扰码器初始值；

43)根据步骤42)获得的初相以及扰码初值和步骤三获得CCK码本序列计算商用设备数据包有效载荷；

五、商用设备的定制修改，实现对商用设备的兼容。

进一步地，步骤一中，生成待模拟的ZigBee数据帧结构，每个字节以4bits为单位分解为ZigBee技术symbol序列，根据MSK调制解调映射表，将每个symbol映射为32位chip序列，由chip序列组成的物理层比特流经转换获得的相位序列为ZigBee数据帧的目标相位序列。

进一步地，步骤一中，由物理层比特流经转换获得相位序列的步骤包括：

设置初相

从比特流第一个字节B1开始，若B1>1,则

否则

以此类推：Bn>1,

否则

进一步地，步骤一中，ZigBee比特序列还可以通过O-QPSK调制映射表获得，并通过获得的波形进行角度转换获得ZigBee数据帧的目标相位序列。

进一步地，生成待模拟的ZigBee数据帧结构，每个字节经过小端排放倒序后，每4个比特划分为一个symbol，按照O-QPSK调制直序扩频序列表映射成为物理层比特序列，然后经过O-QPSK调制方式形成4MHz采样的波形复数；然后将所述复数放在星座图中，角度转换成为相位，最后形成ZigBee数据帧的目标相位序列。

优选的，步骤二中，将原有的11MHz CCK码本重采样为44MHz；将2MHz带宽的ZigBee相位序列，也进行44MHz重采样。

进一步地，步骤二中，所述重采样方法为：

或者

进一步地，步骤二中，所述CCK码本与目标相位匹配机制为：

由于ZigBee相位对应的波形x(n)＝cosx+i*sinx，CCK码本通过欧拉公式e^xi＝cosx+i*sinx，故将CCK相位转换成8位11MHz复数，两者都通过复数进行匹配：

对目标相位对应的复数流，使用迭代的方式，对每一个32位和256个CCK码字进行匹配，其匹配方式采用以下算法进行匹配选择：

21)首先计算CCK码字32位与目标复数间的欧氏距离之和：

上式中，S_i为欧式距离之和，C_i,j为CCK码本的码字，

为目标相位序列；

22)计算32位码字中不匹配码字间的距离和,为了衡量不匹配字段间的距离和并且排除多个不匹配字段的影响，有以下定义：

在相同范围欧式距离情况下，其不匹配相位间距离越远，能够获得更好的低通滤波平滑作用，将其表征为以下公式：

arg max minI_i,k+1-I_i,k

上式中，I_i,k是CCK码字中与目标相位不匹配的第k个位置；

越少的不匹配字段会导致两者经过低通滤波后的波形更相近，故有：

在上式中定义P为匹配度量值，M为不匹配码字个数，在欧式距离之和相同且不匹配相位间距离相近时，匹配度量值越大则两者相位对应波形越接近，故在每次码字计算结束后选取匹配度量值最大的码字作为模拟码字。

进一步地，步骤五中，通过商用Wi-Fi设备驱动的补丁升级，来实现商用设备的兼容。

进一步地，步骤五中，商用设备定制修改，具体包括以下步骤：

51)Wi-Fi数据包有效载荷设计，将Wi-Fi数据包有效载荷设计成多个信息元素；

52)修改Wi-Fi设备驱动，检测跨技术通信包，并将该信息元素进行还原；

53)设置Wi-Fi设备参数，使2.4GHz信号支持802.11b协议，并设置基础速率为11Mb/s。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明Wi-Fi协议802.11b中CCK调制方式与ZigBee技术中O-QPSK调制方式都是通过π/2的相位变化进行信息传递，通过使用基于IEEE 802.11b的Wi-Fi技术支持的CCK调制方式，合理匹配CCK码字与目标ZigBee相位序列，产生具有高度相似性的物理层信号，该信号经过低通滤波器的滤波作用可以被商用ZigBee设备准确接收。本发明方法在办公楼宇环境下，20m距离时仍能保持90％左右的帧接收率，且由于Wi-Fi设备默认的功率远大于ZigBee设备默认发射功率，故相对于传统的ZigBee网内通信，本发明方法能够实现更大范围、更远距离的Wi-Fi到ZigBee高可靠跨技术通信。

(2)本发明方法采用的802.11b协议栈能够被大部分Wi-Fi商用设备向下兼容，且本发明解决了Wi-Fi技术到ZigBee技术通信信道中心频率不对齐而导致的商用设备不兼容问题，此外，通过使用Wi-Fi协议管理帧中的一类探测请求帧，其允许厂商设计信息元素进行数据传递，将匹配后的CCK码字嵌入至Wi-Fi商用设备的帧结构中，仅需Wi-Fi商用设备的驱动进行小量的补丁升级，并且无需对发送接收端硬件进行任何修改，便可完全兼容商用Wi-Fi设备到ZigBee设备的跨技术通信，实现稳定的商用Wi-Fi设备到ZigBee设备直接通信。

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CCK与ZigBee相位表示示意图；

图2为CCK码本通过滤波作用优化示意图；

图3为Wi-Fi到ZigBee跨技术通信方法流程图；

图4为Wi-Fi技术与ZigBee技术各信道中心频率；

图5为中心频率偏移补偿示意图；

图6为Wi-Fi数据帧结构；

图7为生成Wi-Fi商用设备有效载荷流程图；

图8为商用设备定制修改步骤示意图；

图9为WiZig和ZigBee技术不同距离下帧接收率；

图10为WiZig和ZigBee技术不同距离下RSSI。

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。

基于IEEE 802.11b的Wi-Fi技术支持1M DBPSK、2M DQPSK、5.5M CCK以及11M CCK四种调制方式并分别提供对应的无线传输速率。就11M CCK调制方式而言，其将8个bits编码为一个CCK码字，每个比特通过QPSK进行调制，对应四个正交相位中的一个(0，π/2,π，-π/2)，然后这些比特以11MHz的频率进行顺序传输。实际上，ZigBee技术采用的O-QPSK调制方式也是通过相位的变化进行信息的传输，其变化度也是π/2。因此，就可以通过选择256个CCK码片来模拟ZigBee技术的相位变化，实现Wi-Fi向ZigBee接收器的数据传输(见图1)。

实际上，256个CCK码字不会完美地契合ZigBee技术的相位变化，在码字中，总会有或多或少的向上跳变或者向下跳变。然而每个ZigBee设备硬件都存在一个低通滤波器，来平滑接收到的信号，其实际上相当于计算信号的移动平均值。这样的效果也会作用于Wi-Fi协议的CCK调制信号，使得CCK信号能够通过信号平滑来消除码字中不完美契合的比特，来实现CCK码字的完美零错误接收(见图2)。

具体地，Wi-Fi技术802.11b协议使用的CCK调制方式，其数据速率为11Mbps，其每个比特持续时间为1/11us；ZigBee技术采用O-QPSK调制方式，其数据速率为2Mbps，每个比特持续时间为0.5us，故需要11个CCK比特来表示2个O-QPSK比特。

由于O-QPSK调制方式奇数位比特由I路进行表达，偶数位比特由Q路位进行表达，且Q路会有半个周期的延迟，这导致了不能直接由物理层映射O-QPSK直序扩频序列表进行映射，这里选择由MSK扩频序列映射表进行映射调制。参见图3，具体步骤如下：

一、获得ZigBee数据帧的目标相位序列

生成待模拟的ZigBee数据帧结构，包括了4个字节“0x00”，以及“0xA7”的同步码。每个字节高低四位互换获得ZigBee技术symbol序列。根据MSK调制解调映射表，将每个symbol映射为32位chip序列，由chip序列对应的物理层比特流再根据以下步骤获得ZigBee数据帧的目标相位序列。

由物理层比特流获得相位序列的步骤：

设置初相

从比特流第一个字节B1开始，若B1>1,则

否则

以此类推：Bn>1,

否则

表1 MSK解调直序扩频序列

待模拟ZigBee数据帧相位序列还可以通过以下方法获得：

生成待模拟的ZigBee数据帧结构，包括了4个字节“0x00”，以及“0xA7”的同步码。每个字节经过小端排放倒序后，每4个比特划分为一个symbol，按照O-QPSK调制直序扩频序列表映射成为物理层比特序列，然后经过O-QPSK调制方式形成4MHz采样的波形复数。然后将这些复数放在星座图中，角度转换成为相位，最后形成ZigBee数据帧的相位序列。

二、根据目标相位匹配Wi-Fi技术CCK码本

为匹配更为精确的CCK码本，这里将256组CCK码本分别进行采样倍数为4的插值重采样。由此将原有的11MHz CCK码本重采样为44MHz。

同理，我们将2MHz带宽的ZigBee相位序列，也进行44MHz重采样。其重采样方法为：

其等同于由2个相位值，重采样为22个相位值，即：

或者

CCK码本与目标相位匹配机制为：

由于ZigBee相位对应的波形x(n)＝cosx+i*sinx，CCK码本通过欧拉公式e^xi＝cosx+i*sinx，故将CCK相位转换成8位11MHz复数，两者都通过复数进行匹配：

对目标相位对应的复数流，使用迭代的方式，对每一个32位和256个CCK码字进行匹配，其匹配方式采用以下算法进行匹配选择：

21)首先计算CCK码字32位与目标复数间的欧氏距离之和：

上式中，S_i为欧式距离之和，C_i,j为CCK码本的码字，

为目标相位序列；

22)计算32位码字中不匹配码字间的距离和,为了衡量不匹配字段间的距离和并且排除多个不匹配字段的影响，有以下定义：

在相同范围欧式距离情况下，其不匹配相位间距离越远，能够获得更好的低通滤波平滑作用，将其表征为以下公式：

arg max min I_i,k+1-I_i,k

上式中，I_i,k是CCK码字中与目标相位不匹配的第k个位置；

越少的不匹配字段会导致两者经过低通滤波后的波形更相近，故有：

在上式中定义P为匹配度量值，M为不匹配码字个数，在欧式距离之和相同且不匹配相位间距离相近时，匹配度量值越大则两者相位对应波形越接近，故在每次码字计算结束后选取匹配度量值最大的码字作为模拟码字。

三、中心频率偏移补偿

上述步骤的设计都基于中心频率完全一致情况。但是，现有的Wi-Fi信道和ZigBee信道中心频率是不对齐的。实际上，从ZigBee信道12号信道至24号信道，均有对应的Wi-Fi信道频段覆盖ZigBee信道频段，且存在2MHz的中心频率偏移(见图4)。中心频率偏移的存在使得原有的模拟CCK码字在对应频率接收端并不能正确接收，那么CCK码字匹配也需要相对应的偏移补偿(见图5)。

实际上CCK码字在中心频率偏移后符合如下公式：

上式中C_i表示CCK码本中每一位，f_w-f_b则为中心频率偏移之差，这里固定为2MHz，n为CCK码本中第n位，T_s则表示该调制方式采样率，C'_i为中心频率偏移后码本。

将原256个CCK码字依次进行以上处理，生成中心频率补偿码本，然后完成步骤二的迭代匹配。

四、生成Wi-Fi商用设备数据包有效载荷

Wi-Fi数据帧结构包括前导序列、MAC帧头、帧主体和CRC校验字段，如图6所示。

由于Wi-Fi的载荷最终相位和波形受到扰码初值和相位初值的影响(见图7)，且CCK调制过程中，每个CCK码字的选择都会受到初相的影响。CCK调制的每个码字包含8个比特，由前两个比特决定相位

与前一个符号的相位

有关，所有奇数号符号都在标准的DQPSK调制基础上加一个180度的旋转，如下表2所示。

表2 11M CCK码字

变换表

在本步骤则考虑上述因素生成目标相位的商用设备载荷。

41)收集设备信息，其包括Wi-Fi设备地址、无线接口、以及capabilities和maxmcs等参数，由此计算Wi-Fi设备前导码信息，以及帧头信息。

42)根据上述信息，计算至帧主体时的CCK调制初相、扰码器初始值。

43)根据上述获得的初相以及扰码初值和步骤三获得CCK码本序列计算商用设备数据包有效载荷。

五、商用设备的定制修改

通过商用Wi-Fi设备驱动的微小修改，来实现对商用设备的兼容。由于Wi-Fi技术CCK调制的特殊性，11个CCK比特表达2个ZigBee技术比特，且ZigBee技术的直序扩频序列技术导致简单的ZigBee包结构也会产生大量的CCK比特，这会导致相对应的Wi-Fi载荷大于256字节，故需要将载荷分为多个信息单元，然后在底层发送时将Wi-Fi载荷还原(见图8)。

其步骤在于，

51)Wi-Fi数据包有效载荷设计，将Wi-Fi载荷设计成多个信息元素；

52)修改Wi-Fi设备驱动，检测跨技术通信包，并将该信息元素进行还原；

53)设置Wi-Fi设备参数，使2.4GHz信号支持802.11b协议，并设置基础速率为11Mb/s。

本发明实例使用的实验设备为：Wi-Fi发送端为商用Wi-Fi设备GL-AR750S-EXT，接收端设备为ZigBee商用设备CC2530，以下简称WiZig；对比组1，发送端为ZigBee商用设备CC2530，接收端为ZigBee商用设备CC2530。

本发明实例分别验证了在不同通信距离下，本通信技术的优势和技术指标。

为验证在通信距离上本通信技术的优势，在保持通信场景和发射功率不变的情况下，分别选取距离为3m、5m、8m、10m、15m、20m作为测试距离，分别发送300个数据包，统计两个实验组在上述通信条件下的帧接收率(FRR)和接收端信号强度指示(RSSI)，测试结果参见图9和图10。

由图9和图10可知，本发明所述WiZig技术在距离为3m和5m和ZigBee技术，帧接收率具有相当的数据传输效果，且在此距离内WiZig的接收信号强度强于ZigBee技术。当距离大于5m时，本技术具有更加优良的效果，其帧接收率在20m处仍有90％左右的帧接收率，且因其传输功率较大的原因，本技术抗干扰性更强。

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 (10)

1.一种商用的Wi-Fi到ZigBee技术高可靠直接通信方法，其特征在于，包括以下步骤：

一、获得ZigBee数据帧的目标相位序列

通过MSK调制解调映射表，对目标ZigBee数据帧比特序列进行映射，获得ZigBee数据帧的目标相位序列；

二、根据目标相位序列匹配Wi-Fi技术CCK码本

将每组CCK码本分别进行插值重采样，并将ZigBee相位序列进行与CCK码本相同细粒度的重采样，采用相位匹配算法进行目标相位序列的CCK码本匹配，获取与ZigBee数据帧目标相位序列匹配度最高的Wi-Fi CCK码字；

三、中心频率偏移补偿

CCK码字在中心频率偏移后符合如下公式：

上式中C_i表示CCK码本中每一位，f_w-f_b则为中心频率偏移之差，这里固定为2MHz，n为CCK码本中第n位，T_s则表示该调制方式采样率，C'_i为中心频率偏移后码本；

将原CCK码字依次进行以上处理，生成中心频率补偿码本，然后完成步骤二的迭代匹配；

四、生成Wi-Fi商用设备数据包有效载荷

41)获取Wi-Fi设备前导码信息，以及MAC帧头信息；

42)根据步骤41)获取的信息，并根据802.11b协议栈，CCK调制方式依次计算至帧主体的CCK调制初相和扰码器初始值；

43)根据步骤42)获得的初相以及扰码初值和步骤三获得CCK码本序列计算商用设备数据包有效载荷；

五、商用设备的定制修改，实现对商用设备的兼容。

2.根据权利要求1所述商用的Wi-Fi到ZigBee技术高可靠直接通信方法，其特征在于，步骤一中，生成待模拟的ZigBee数据帧结构，每个字节以4bits为单位分解为ZigBee技术symbol序列，根据MSK调制解调映射表，将每个symbol映射为32位chip序列，由chip序列组成的物理层比特流经转换获得的相位序列为ZigBee数据帧的目标相位序列。

3.根据权利要求2所述商用的Wi-Fi到ZigBee技术高可靠直接通信方法，其特征在于，由物理层比特流经转换获得相位序列的步骤包括：

设置初相

从比特流第一个字节B1开始，若B1>1,则

否则

以此类推：Bn>1,

否则

4.根据权利要求1所述商用的Wi-Fi到ZigBee技术高可靠直接通信方法，其特征在于，步骤一中，ZigBee比特序列还可以通过O-QPSK调制映射表获得，并通过获得的波形进行角度转换获得ZigBee数据帧的目标相位序列。

5.根据权利要求4所述商用的Wi-Fi到ZigBee技术高可靠直接通信方法，其特征在于，生成待模拟的ZigBee数据帧结构，每个字节经过小端排放倒序后，每4个比特划分为一个symbol，按照O-QPSK调制直序扩频序列表映射成为物理层比特序列，然后经过O-QPSK调制方式形成4MHz采样的波形复数；然后将所述复数放在星座图中，角度转换成为相位，最后形成ZigBee数据帧的目标相位序列。

6.根据权利要求1所述商用的Wi-Fi到ZigBee技术高可靠直接通信方法，其特征在于，步骤二中，将原有的11MHz CCK码本重采样为44MHz；将2MHz带宽的ZigBee相位序列，也进行44MHz重采样。

7.根据权利要求1所述商用的Wi-Fi到ZigBee技术高可靠直接通信方法，其特征在于，所述重采样方法为：

或者

8.根据权利要求1所述商用的Wi-Fi到ZigBee技术高可靠直接通信方法，其特征在于，步骤二中，所述CCK码本与目标相位匹配机制为：

由于ZigBee相位对应的波形x(n)＝cosx+i*sinx，CCK码本通过欧拉公式e^xi＝cosx+i*sinx，故将CCK相位转换成8位11MHz复数，两者都通过复数进行匹配：

对目标相位对应的复数流，使用迭代的方式，对每一个32位和256个CCK码字进行匹配，其匹配方式采用以下算法进行匹配选择：

21)首先计算CCK码字32位与目标复数间的欧氏距离之和：

上式中，S_i为欧式距离之和，C_i,j为CCK码本的码字，

为目标相位序列；

22)计算32位码字中不匹配码字间的距离和,为了衡量不匹配字段间的距离和并且排除多个不匹配字段的影响，有以下定义：

在相同范围欧式距离情况下，其不匹配相位间距离越远，能够获得更好的低通滤波平滑作用，将其表征为以下公式：

arg max min I_i,k+1-I_i,k

上式中，I_i,k是CCK码字中与目标相位不匹配的第k个位置；

越少的不匹配字段会导致两者经过低通滤波后的波形更相近，故有：

在上式中定义P为匹配度量值，M为不匹配码字个数，在欧式距离之和相同且不匹配相位间距离相近时，匹配度量值越大则两者相位对应波形越接近，故在每次码字计算结束后选取匹配度量值最大的码字作为模拟码字。

9.根据权利要求1所述商用的Wi-Fi到ZigBee技术高可靠直接通信方法，其特征在于，步骤五中，通过商用Wi-Fi设备驱动的补丁升级，来实现商用设备的兼容。

10.根据权利要求1所述商用的Wi-Fi到ZigBee技术高可靠直接通信方法，其特征在于，步骤五中，商用设备定制修改，具体包括以下步骤：

51)Wi-Fi数据包有效载荷设计，将Wi-Fi数据包有效载荷设计成多个信息元素；

52)修改Wi-Fi设备驱动，检测跨技术通信包，并将该信息元素进行还原；

53)设置Wi-Fi设备参数，使2.4GHz信号支持802.11b协议，并设置基础速率为11Mb/s。

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