CN1529468A - 家庭无线子网中的多信道通讯方法 - Google Patents

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Abstract

一种家庭无线子网中的多信道通讯方法，属于家庭网络中的通信技术。它包括由无线发射模块实现的信息源编码、调制和射频信号发射步骤以及由无线接收模块实现的射频信号接收、解调和译码等步骤。它有多台无线发射和接收模块同时工作。每一台无线发射和接收模块都采用频率键控调制方法、工作在一个中心载波频率点、工作信道带宽B为窄带。它们都可以工作在多个带宽为B的固定载波频率点上，相邻两个载波频率点之间有足够宽的固定间隔。而且都以微处理控制器分别产生和接收数据信息包和控制命令信息包，建立和选择工作信道。它提供了一种家庭无线子网中的高效短距离多信道通讯方法，工作状态良好，避免了射频干扰。

Description

家庭无线子网中的多信道通讯方法
                         技术领域
本发明属于家庭网络技术领域，更具体地说涉及家庭无线子网中的多信道通讯方法的改进。
                         背景技术
无线子网是家庭应用网络中的一个子网。无线子网包括多个无线模块。在无线子网中，这些模块之间通过无线通讯交换控制命令和数据信息。模块之间的无线通讯工作在固定的频带上，这个频带称为一个信道。
一般来说，家庭无线子网中包括无线模块和无线子网控制终端。模块之间或模块和无线子网控制终端之间同时存在无线通讯。家庭无线子网的拓扑形式有两种：星状拓扑和对等拓扑。
家庭无线子网是一个新成果。基于本专利(技术研究)，当前的家庭无线子网工作在一个固定的无线信道上，即固定的频带上。
和大部分短距离无线网络一样，家庭无线子网是在有限空间内设置。在这有限的空间内，存在着不止一个的无线网络。如果所有的无线网络仅仅工作在一个很窄的频带，网络通信会产生严重的射频干扰，甚至于根本无法正常通讯。
同时，无线媒介环境也很复杂。一组无线模块可能在一个特定的频带工作良好，在别的频带却不能很好的工作。采用备选信道可以保证正常的工作。因此，多信道通讯技术对于无线子网就很必要。
本专利申请详细说明了无线子网中多信道通讯的工作过程。
                         发明内容
本发明的目的，就在于提供一种家庭无线子网中的多信道通讯方法，建立一个高效的短距离无线网络，在家用无线子网或无线家庭自动控制网络中引入多工作频率窄带通讯；使家用无线子网达到良好的工作状态，放射模块和接收模块能够选择良好的工作频带，避免信道之间较严重的射频干扰。
为了达到上述目的，本发明包括由无线发射模块实现的信息源编码、调制和射频信号发射步骤以及由无线接收模块实现的射频信号接收、解调和译码等步骤。它有多台无线发射模块和无线接收模块同时工作。每一台无线发射模块和无线接收模块都采用频率键控调制方法、工作在一个中心载波频率点，其工作信道带宽B为窄带。每一台无线发射模块和无线接收模块都可以工作在多个带宽为B的固定载波频率点上，相邻两个载波频率点之间有足够宽的固定间隔。
在家用无线子网中，每一台无线发射模块和无线接收模块都是一个窄带调制系统。它工作在一个中心载波频率点f，工作窄带带宽为B。每个工作窄带带宽被称为一个家用无线子网的工作信道。
每个无线接收模块可以工作在多个固定的载波频率，例如：f0、f1、f2...fn、fn+1、fn+2。每个载波的带宽依然是B。因此，家用无线子网中的无线发射模块和无线接收模块可以工作在多射频信道上。一般情况下，家用无线子网中两个射频频率点间的间隔固定，为了最小化信道之间的干扰，间隔要求足够宽。
每一台无线发射模块和无线接收模块都以微处理控制器分别产生和接收数据信息包和控制命令信息包，建立和更改无线发射模块和无线接收模块的工作信道。
无线发射模块和无线接收模块包括发射(TX)和接收(RX)通道。MAC控制器(微处理控制器)产生和接收数据信息包和控制命令信息包。TX通道主要包括发射机信息源编码、调制方式和发射的RF部分。MAC控制器发送信道控制命令，建立和更改无线发射模块和无线接收模块的工作信道。在RX通道，射频部分是接收机的RF部分。接收机在基带进行解调和编码。在RX通路上，存在能量探测。
接收信号的能量探测值(the Energy Detection，简称ED)作为更改工作信道的重要参数被发送到MAC控制器。
每一台无线接收模块的射频信号接收步骤都同时进行接收信号的能量检测或者使用CSMA/CA算法估测每个信道数据传输的状态，检测结果或者估测结果作为更改工作信道的重要参数发送到微处理控制器，微处理控制器以此为依据选择理想的工作信道。
对于每一台无线发射模块和无线接收模块，信道选择都基于以下两个方面：使用CSMA/CA算法估测每个信道数据传输的状态，或者基于信道质量估测程序，使无线子网中的无线发射模块和无线接收模块选择理想的工作信道。
工作信道的选择方法至少包括下述步骤：
(1)每一台无线发射模块和无线接收模块工作时，首先运行扫描程序，逐个扫描每个信道，测量接收信号(ED和RSSI)的功率；
(2)如果这个信道的接收信号ED和RSSI的功率高于设定的阈值，物理层会报告这个信道处于“工作”状态；
(3)如果这个信道的接收信号ED和RSSI的功率低于设定的阈值，物理层会报告这个信道处于“闲置”状态，表示没有其它无线收发模块工作在这个信道上。
(4)扫描运行完，无线发射模块和无线接收模块选择一个“闲置”的信道作为初始工作信道；
(5)该无线发射模块和无线接收模块将选择信道的信息发送给别的收发机，特别是家庭无线子网中的控制终端，同时，控制终端发送信道选择命令并要求无线发射模块和无线接收模块工作在选定的信道；
(6)如果接收信号的功率远远低于阈值，接收模块给发射模块发送命令要求改变通信信道。
本发明的目的就是这样完成的。
本发明将多工作信道被引入到家庭应用网络中的无线子网中；而且基于子网的要求，每台无线发射模块和无线接收模块可以工作在多个理想的信道中；并且把信道传输状态和质量估计被应用到子网中；使家用无线子网中的每个模块有选择工作信道的程序或者算法。
因此，本发明提高了工作信带的效率。无线发射模块和无线接收模块不仅可以工作在窄带信道，也可以选择多个工作信带。因此，无线模块实际工作在准宽带上。基于多通信信道，家用无线子网中可以构建星状拓扑、对等网络拓扑甚至AD-HOC网络。本发明的多信道提高了子网的效率，降低了通讯被阻塞和干扰的可能性。多信道通信可以满足无线媒介的复杂性。复杂无线媒介中的无线模块可以选择最好的工作频率信道，大大提高了数据传输速度和可靠性。本发明可广泛应用于家庭无线子网中。
                         附图说明
图1为本发明的工作原理图。
图2为本发明的工作原理图的方框图。
                       具体实施方式
实施例1.一种家庭无线子网中的多信道通讯方法，如图1～图2所示。它包括由无线发射模块实现的信息源编码1、调制2和射频信号发射3步骤以及由无线接收模块实现的射频信号接收4、解调和译码5等步骤。它可有多台无线发射模块和无线接收模块同时工作。每一台无线发射模块和无线接收模块都采用频率键控调制方法、工作在一个中心载波频率点、工作信道带宽B为窄带。每一台无线发射模块和无线接收模块都可以工作在多个带宽为B的固定载波频率点例如：f0、f1、f2...fn、fn+1、fn+2上(n为自然数)，相邻两个载波频率点之间有足够宽的固定间隔。
每一台无线发射模块和无线接收模块都以微处理控制器6分别产生和接收数据信息包和控制命令信息包，建立和更改无线发射模块和无线接收模块的工作信道。每一台无线接收模块的射频信号接收步骤都同时进行接收信号的能量检测或者使用CSMA/CA算法估测每个信道数据传输的状态，检测结果或者估测结果作为更改工作信道的重要参数发送到微处理控制器，微处理控制器以此为依据选择理想的工作信道。
工作信道的选择方法至少包括下述步骤：(1)每一台无线发射模块和无线接收模块工作时，首先运行扫描程序，逐个扫描每个信道，测量接收信号的功率；(2)如果这个信道的接收信号的功率高于设定的阈值，物理层会报告这个信道处于“工作”状态；(3)如果这个信道的接收信号的功率低于设定的阈值，物理层会报告这个信道处于“闲置”状态；(4)扫描运行完，无线发射模块和无线接收模块选择一个“闲置”的信道作为初始工作信道；(5)该无线发射模块和无线接收模块将选择信道的信息发送给别的收发机，特别是家庭无线子网中的控制终端，同时，控制终端发送信道选择命令并要求无线发射模块和无线接收模块工作在选定的信道；(6)如果接收信号的功率远远低于阈值，接收模块给发射模块发送命令要求改变通信信道。
实施例1提供了一种家庭无线子网中的多信道通讯方法，建立了一个高效的短距离无线网络，在家庭无线子网中引入了多工作频率窄带通讯；使家用无线子网达到良好的工作状态，放射模块和接收模块能够选择良好的工作频带，避免了信道之间较严重的射频干扰。它可广泛应用于家庭无线子网中。

Claims (4)

1.一种家庭无线子网中的多信道通讯方法，其包括由无线发射模块实现的信息源编码、调制和射频信号发射步骤以及由无线接收模块实现的射频信号接收、解调和译码步骤，其特征在于该方法中有多台无线发射模块和无线接收模块同时工作，每一台无线发射模块和无线接收模块都采用频率键控调制方法、工作在一个中心载波频率点、工作信道带宽B为窄带，每一台无线发射模块和无线接收模块都可以工作在多个带宽为B的固定载波频率点上，相邻两个载波频率点之间有足够宽的固定间隔。
2.按照权利要求1所述的家庭无线子网中的多信道通讯方法，其特征在于所述的每一台无线发射模块和无线接收模块都以微处理控制器分别产生和接收数据信息包和控制命令信息包，建立和更改无线发射模块和无线接收模块的工作信道。
3.按照权利要求2所述的家庭无线子网中的多信道通讯方法，其特征在于所述的每一台无线接收模块的射频信号接收步骤都同时进行接收信号的能量检测或者使用CSMA/CA算法估测每个信道数据传输的状态，检测结果或者估测结果做为更改工作信道的重要参数发送到微处理控制器，微处理控制器以此为依据选择理想的工作信道。
4.按照权利要求3所述的家庭无线子网中的多信道通讯方法，其特征在于所述的工作信道的选择方法至少包括下述步骤：
(1)每一台无线发射模块和无线接收模块工作时，首先运行扫描程序，逐个扫描每个信道，测量接收信号的功率；
(2)如果这个信道的接收信号的功率高于设定的阈值，物理层会报告这个信道处于“工作”状态；
(3)如果这个信道的接收信号的功率低于设定的阈值，物理层会报告这个信道处于“闲置”状态；
(4)扫描运行完，无线发射模块和无线接收模块选择一个“闲置”的信道作为初始工作信道；
(5)该无线发射模块和无线接收模块将选择信道的信息发送给别的收发机，特别是家庭无线子网中的中心节点，同时，中心节点发送信道选择命令并要求无线发射模块和无线接收模块工作在选定的信道；
(6)如果接收信号的功率远远低于阈值，接收模块给发射模块发送命令要求改变通信信道。
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