一种ZigBee到WiFi的自适应通信方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种ZigBee到WiFi的自适应通信方法。所述方法包括第二WiFi终端在第一频段向第一WiFi终端和ZigBee终端发送第一数据和第二数据，以供所述第一WiFi终端根据所述第一发送功率、所述WiFi包长和所述WiFi包间隔在所述第一频段建立一条所述第一WiFi终端到第二WiFi终端的WiFi链路，所述ZigBee终端根据对待发送数据的解析判定是否在与每一位待发送数据相对应的发送窗口发送ZigBee数据包；所述第二WiFi终端获取所述WiFi链路的链路信息的CSI信息并解析得到所述待发送数据。本发明专利技术实施例通过将待发送数据在ZigBee终端采用有无ZigBee数据包编码，并在第二WiFi终端根据对CSI信息的解析获取待接收数据的方式实现的ZigBee到WiFi的高效通信方式。

An adaptive communication method and device for ZigBee to WiFi

An embodiment of the invention provides an adaptive communication method for ZigBee to WiFi. The method includes second WiFi terminal to the first WiFi terminal and ZigBee terminal to send the first data and the second data in the first frequency band, for the first WiFi terminal according to the WiFi link of the first transmission power, the WiFi packet length and the establishment of a WiFi packet interval of the first terminal to the second terminal in WiFi WiFi the first band, the ZigBee terminal according to the analytical data to be sent in deciding whether to send ZigBee data sending window corresponding to each of the data to be sent; the second WiFi terminal access link information of the WiFi link CSI information and analysis to obtain the data to be transmitted. The embodiment of the invention realizes the efficient communication mode of ZigBee to WiFi at the second WiFi terminal, which is realized by the way of ZigBee data packet at the ZigBee terminal, and at the end of the WiFi terminal, according to the parsing of the CSI information.

【技术实现步骤摘要】
一种ZigBee到WiFi的自适应通信方法及装置
本专利技术实施例涉及无线通信
，尤其涉及一种ZigBee到WiFi的自适应通信方法及装置。
技术介绍
近几年来，蓬勃发展的物联网使得各种各样的无线设备大量出现，并且众多的无线网络协议大量共存。众多共存于2.4GHz免费频段的的无线设备将会导致严重的频谱竞争和干扰问题。而解决这一问题的关键就是实现异质设备之间的跨协议通信CTC。由于不同网络协议物理层(PHY)和媒体介质接入层(MAC)的不兼容，所以异质设备之间难以相互的直接调制/解调、编码/解码，因而在不同协议之间直接进行信息交互和数据传输是非常具有挑战性的。现在已经有很多CTC方向的研究成果了。比如，FreeBee从时间维度上实现了从WiFi到ZigBee的直接通信，通过改变在异质设备之间广播信号的浮标beacon时间来传递信息。商用WiFi的beacon速率102.4ms/beacon，所以FreeBee的传输速率也会因beacon的固有速率而受到限制。Esense利用信号的能量实现了从WiFi到ZigBee的数据传输。WiZig提出利用时间和幅度分别调制能量信号，提高在噪声环境下从WiFi到ZigBee的吞吐量。B2W2实现了从蓝牙设备到WiFi设备的数据传输。但是，从ZigBee设备向WiFi设备的跨协议通信方面的研究却寥寥，主要的技术挑战是这两种技术之间的不对称。一方面是功率的不对称，另一方面是信道不对称。WiFi最大的发送功率是100dBm，ZigBee最大的发送功率是0dBm。WiFi的信道宽度是20MHz，ZigBee的信道宽度是2MHz。所以，较弱的ZigBee信号很难被宽带的WiFi设备检测得到。目前，仅有Freebee和TCTC两种方法借助时间调制的方法实现了ZigBee到WiFi的直接数据传输，但是吞吐量较低，不具有较强的实用意义。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种ZigBee到WiFi的自适应通信方法及装置，用以解决现有技术中ZigBee到WiFi传输的数据传输低吞吐量问题。第一方面，本专利技术提供了一种ZigBee到WiFi的自适应通信方法，包括：第二WiFi终端在第一频段向第一WiFi终端和ZigBee终端发送第一数据，其中所述第一数据至少包括第一目标接收功率、WiFi包长、WiFi包间隔、第二目标接收功率、ZigBee包长和ZigBee包间隔，以供所述第一WiFi终端根据所述第一目标接收功率在所述第一频段发送WiFi探测包，所述ZigBee终端根据所述第二目标接收功率在第二频段发送ZigBee探测包，其中所述第二频段在所述第一频段的覆盖范围内；所述第二WiFi终端分别获取所述WiFi探测包和所述ZigBee探测包，并根据所述WiFi探测包的接收功率获取第一路径损耗系数，根据所述ZigBee探测包的接收功率获取第二路径损耗系数；所述第二WiFi终端在所述第一频段向所述第一WiFi终端和所述ZigBee终端发送第二数据，其中所述第二数据至少包括第一发送功率和第二发送功率，其中所述第一发送功率根据所述第一目标接收功率和所述第一路径损耗系数得到，所述第二发送功率根据所述第二目标接收功率、所述第二路径损耗系数得到，以供所述第一WiFi终端根据所述第一发送功率、所述WiFi包长和所述WiFi包间隔在所述第一频段建立一条所述第一WiFi终端到第二WiFi终端的WiFi链路，所述ZigBee终端根据对待发送数据的解析判定是否在与每一位待发送数据相对应的发送窗口发送ZigBee数据包，若发送，则在与所述发送窗口相对应的时间段内，在所述第二频段，根据所述第二发送功率、所述ZigBee包长和所述ZigBee包间隔发送ZigBee数据包；所述第二WiFi终端获取所述WiFi链路的链路信息，所述链路信息至少包括CSI信息，并提取出每个解码窗口内子信道的CSI序列，并通过对每一段CSI序列的解析得到所述待发送数据，其中所述子信道在所述第二频段的覆盖范围内，所述解码窗口与所述发送窗口相对应且长度相等。第二方面，本专利技术实施例提供了另一种ZigBee到WiFi的自适应通信方法，包括：ZigBee终端获取第二WiFi终端在第一频段向第一WiFi终端和所述ZigBee终端发送的第一数据，其中所述第一数据至少包括第一目标接收功率、WiFi包长、WiFi包间隔、第二目标接收功率、ZigBee包长和ZigBee包间隔，以供所述第一WiFi终端根据所述第一目标接收功率在所述第一频段发送WiFi探测包；所述ZigBee终端根据所述第二目标接收功率在第二频段发送ZigBee探测包，其中所述第二频段在所述第一频段的覆盖范围内，以供所述第二WiFi终端分别获取所述WiFi探测包和所述ZigBee探测包，并根据所述WiFi探测包的接收功率获取第一路径损耗系数，根据所述ZigBee探测包的接收功率获取第二路径损耗系数，然后在所述第一频段向所述第一WiFi终端和所述ZigBee终端发送第二数据，其中所述第二数据至少包括第一发送功率和第二发送功率，其中所述第一发送功率根据所述第一目标接收功率和所述第一路径损耗系数得到，所述第二发送功率根据所述第二目标接收功率、所述第二路径损耗系数得到，以供所述第一WiFi终端根据所述第一发送功率、所述WiFi包长和所述WiFi包间隔在所述第一频段建立一条所述第一WiFi终端到第二WiFi终端的WiFi链路；所述ZigBee终端根据对待发送数据的解析判定是否在与每一位待发送数据相对应的发送窗口发送ZigBee数据包，若发送，则在与所述发送窗口相对应的时间段内，在第二频段，根据所述第二发送功率、所述ZigBee包长和所述ZigBee包间隔发送ZigBee数据包，以供所述第二WiFi终端获取所述WiFi链路的链路信息，所述链路信息至少包括CSI信息，并提取出每个解码窗口内子信道的CSI序列，并通过对每一段CSI序列的解析得到所述待发送数据，其中所述子信道在所述第二频段的覆盖范围内，所述解码窗口与所述发送窗口相对应且长度相等。第三方面，本专利技术实施例还提供了一种电子设备，包括：处理器、存储器、通信接口和总线；其中，所述处理器、存储器、通信接口通过所述总线完成相互间的通信；所述通信接口用于该电子设备的通信设备之间的信息传输；所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行如下方法：第二WiFi终端在第一频段向第一WiFi终端和ZigBee终端发送第一数据，其中所述第一数据至少包括第一目标接收功率、WiFi包长、WiFi包间隔、第二目标接收功率、ZigBee包长和ZigBee包间隔，以供所述第一WiFi终端根据所述第一目标接收功率在所述第一频段发送WiFi探测包，所述ZigBee终端根据所述第二目标接收功率在第二频段发送ZigBee探测包，其中所述第二频段在所述第一频段的覆盖范围内；所述第二WiFi终端分别获取所述WiFi探测包和所述ZigBee探测包，并根据所述WiFi探测包的接收功率获取第一路径损耗系数，根据所述ZigBee探测包的接收功率获取第二路径损耗系数；所述第二WiFi终端在所述第一频段向所述第一WiFi终端和所述ZigBee终端发送第二数据，其中所述第二数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ZigBee到WiFi的自适应通信方法，其特征在于，包括：步骤S01、第二WiFi终端在第一频段向第一WiFi终端和ZigBee终端发送第一数据，其中所述第一数据至少包括第一目标接收功率、WiFi包长、WiFi包间隔、第二目标接收功率、ZigBee包长和ZigBee包间隔，以供所述第一WiFi终端根据所述第一目标接收功率在所述第一频段发送WiFi探测包，所述ZigBee终端根据所述第二目标接收功率在第二频段发送ZigBee探测包，其中所述第二频段在所述第一频段的覆盖范围内；步骤S02、所述第二WiFi终端分别获取所述WiFi探测包和所述ZigBee探测包，并根据所述WiFi探测包的接收功率获取第一路径损耗系数，根据所述ZigBee探测包的接收功率获取第二路径损耗系数；步骤S03、所述第二WiFi终端在所述第一频段向所述第一WiFi终端和所述ZigBee终端发送第二数据，其中所述第二数据至少包括第一发送功率和第二发送功率，其中所述第一发送功率根据所述第一目标接收功率和所述第一路径损耗系数得到，所述第二发送功率根据所述第二目标接收功率、所述第二路径损耗系数得到，以供所述第一WiFi终端根据所述第一发送功率、所述WiFi包长和所述WiFi包间隔在所述第一频段建立一条所述第一WiFi终端到第二WiFi终端的WiFi链路，所述ZigBee终端根据对待发送数据的解析判定是否在与每一位待发送数据相对应的发送窗口发送ZigBee数据包，若发送，则在与所述发送窗口相对应的时间段内，在所述第二频段，根据所述第二发送功率、所述ZigBee包长和所述ZigBee包间隔发送ZigBee数据包；步骤S04、所述第二WiFi终端获取所述WiFi链路的链路信息，所述链路信息至少包括CSI信息，并提取出每个解码窗口内子信道的CSI序列，并通过对每一段CSI序列的解析得到所述待发送数据，其中所述子信道在所述第二频段的覆盖范围内，所述解码窗口与所述发送窗口相对应且长度相等。...

【技术特征摘要】
1.一种ZigBee到WiFi的自适应通信方法，其特征在于，包括：步骤S01、第二WiFi终端在第一频段向第一WiFi终端和ZigBee终端发送第一数据，其中所述第一数据至少包括第一目标接收功率、WiFi包长、WiFi包间隔、第二目标接收功率、ZigBee包长和ZigBee包间隔，以供所述第一WiFi终端根据所述第一目标接收功率在所述第一频段发送WiFi探测包，所述ZigBee终端根据所述第二目标接收功率在第二频段发送ZigBee探测包，其中所述第二频段在所述第一频段的覆盖范围内；步骤S02、所述第二WiFi终端分别获取所述WiFi探测包和所述ZigBee探测包，并根据所述WiFi探测包的接收功率获取第一路径损耗系数，根据所述ZigBee探测包的接收功率获取第二路径损耗系数；步骤S03、所述第二WiFi终端在所述第一频段向所述第一WiFi终端和所述ZigBee终端发送第二数据，其中所述第二数据至少包括第一发送功率和第二发送功率，其中所述第一发送功率根据所述第一目标接收功率和所述第一路径损耗系数得到，所述第二发送功率根据所述第二目标接收功率、所述第二路径损耗系数得到，以供所述第一WiFi终端根据所述第一发送功率、所述WiFi包长和所述WiFi包间隔在所述第一频段建立一条所述第一WiFi终端到第二WiFi终端的WiFi链路，所述ZigBee终端根据对待发送数据的解析判定是否在与每一位待发送数据相对应的发送窗口发送ZigBee数据包，若发送，则在与所述发送窗口相对应的时间段内，在所述第二频段，根据所述第二发送功率、所述ZigBee包长和所述ZigBee包间隔发送ZigBee数据包；步骤S04、所述第二WiFi终端获取所述WiFi链路的链路信息，所述链路信息至少包括CSI信息，并提取出每个解码窗口内子信道的CSI序列，并通过对每一段CSI序列的解析得到所述待发送数据，其中所述子信道在所述第二频段的覆盖范围内，所述解码窗口与所述发送窗口相对应且长度相等。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述第二WiFi终端在第一频段向所述第一WiFi终端和所述ZigBee终端发送第三数据，所述第三数据至少包括结束信号，以供所述第一WiFi终端终断所述WiFi链路和所述ZigBee终端停止发送所述ZigBee数据包。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：所述第二WiFi终端获取所述第一WiFi终端到所述第二WiFi终端的WiFi链路的链路信息，其中所述链路信息至少包括所述第一频段、所述第一目标接收功率、所述WiFi包长和所述WiFi包间隔；所述第二WiFi终端根据所述WiFi包长和所述WiFi包间隔得到所述ZigBee包长，以满足所述ZigBee包长至少等于2个WiFi包长加上一个WiFi包间隔，同时根据所述第一目标接收功率和预设的信干噪比阈值范围得到所述第二目标接收功率；相应地，所述步骤S03，具体为：所述第二WiFi终端在所述第一频段向所述第一WiFi终端和所述ZigBee终端发送第二数据，其中所述第二数据至少包括第二发送功率，其中所述第二发送功率根据所述第一目标接收功率、所述第二路径损耗系数和预设的约束方程得到，以满足在约束方程下所述ZigBee终端的能量消耗最小，以供所述第一WiFi终端维持当前WiFi链路，所述ZigBee终端根据对待发送数据的解析判定是否在与每一位待发送数据相对应的发送窗口发送ZigBee数据包，若发送，则在与所述发送窗口相对应的时间段内，在所述第二频段，根据所述第二发送功率、所述ZigBee包长和所述ZigBee包间隔发送ZigBee数据包。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信干噪比SINR为所述第二目标接收功率SZ与第一目标接收功率IW和噪声功率N的比值，具体计算公式如下：5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二发送功率根据所述第一目标接收功率、所述第二路径损耗系数和预设的约束方程得到，以满足在约束方程下所述ZigBee终端的能量消耗最小，具体为：根据下列公式得到：minE

【专利技术属性】
技术研发人员：郭秀珍，何源，郑霄龙，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11