СИСТЕМА И СПОСОБ ДЛЯ БЕСПРОВОДНОЙ СВЯЗИ Российский патент 2016 года по МПК H04W52/02 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к технической области связи и, более конкретно, к системе и способу для беспроводной связи.

ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Технология маломощной (малого радиуса действия) беспроводной связи возникла в конце последнего столетия и с тех пор, после десяти лет разработки, широко используется в областях, включающих управление производственными процессами, автоматизированные системы типа "Умный дом", дистанционное управление устройствами, системы безопасности, мониторинг окружающей среды, автоматизированное считывание показаний счетчиков, мониторинг токсичных и вредных газов, логистику, радиочастотная идентификация и т.д. В последние годы Интернет вещей рассматривается как новая точка роста для будущего экономического развития после финансового кризиса на национальном и международном уровнях. В результате, технология беспроводной связи малого радиуса действия будет далее развиваться в областях применения Интернета вещей (особенно в области сетей датчиков).

Концепция Интернета вещей возникла приблизительно в одно время с экономикой с низким уровнем выбросов СО₂. Как одно из основных средств связи для Интернета вещей, технология цифровой беспроводной связи малого радиуса действия должна развиваться в направлении малой мощности и микромощности, при этом соответствуя тенденции развития, которая требует низкого уровня выбросов CO₂ и низкого потребления энергии. Помимо этого, устройства с питанием от аккумулятора становятся все более требовательными к потреблению энергии с расширением применения устройств мобильной связи.

Итак, как уменьшить общее потребление энергии устройством беспроводной связи? Очевидно, что нереально просто уменьшить передающую мощность передатчика или только уменьшить потребление тока приемником. Эффект этого способа неочевиден и также приведет к неблагоприятным последствиям, таким как снижение качества связи. Цель уменьшения мощности может быть достигнута только путем обеспечения того, чтобы устройство связи находилось в режиме "сна", когда оно не используется, что может значительно снизить среднее потребление энергии устройством связи. В то же время срок службы аккумулятора может быть продлен в несколько или даже тысячи раз у устройств с питанием от аккумулятора.

Для системы или сети полудуплексной беспроводной связи, состоящей из двух и больше беспроводных приемопередающих устройств любой структуры или протокола, время, в течение которого определенное устройство работает на передачу или прием, действительно очень небольшое. Можно значительно уменьшить среднее потребление энергии, если устройство связи будет переходить в режим сна, когда оно не работает на передачу или прием. Поскольку потребление тока в режиме сна находится на уровне микроампер и даже может составлять несколько микроампер, когда ток при передаче беспроводным устройством связи составляет более десятков миллиампер и ток при приеме составляет от десяти до нескольких десятков миллиампер, то чем дольше будет период сна, тем ниже будет среднее потребление энергии системой связи, в которой использован механизм сна.

Если одно или группа устройств беспроводной связи находится в режиме сна без приема или передачи, т.е. в нерабочем состоянии, связь не будет установлена, когда другие устройства связи попытаются связаться с ними. Таким образом, предпочтителен набор процессов или способов, которые обеспечат устройству беспроводной связи возможность воспринимать и осуществлять связь, когда с ним попытаются связаться другие устройства, то есть привести это устройство беспроводной связи в рабочее состояние из режима сна. В настоящее время существует много способов выведения устройств беспроводной связи из режима сна, таких как регулярное выведение, выведение при определенной силе сигнала и выведение посредством пакета данных. Однако, что касается этих способов выведения из режима сна, некоторые из них требуют, чтобы все устройства связи в системе беспроводной связи были синхронизированы по времени, некоторые имеют низкий запас помехоустойчивости, что может вызвать ложное выведение, и другие используют много времени в период обнаружения, что ведет к большому потреблению энергии. Кроме того, протокол связи и процесс связи являются относительно сложными и также отнимают много времени.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить способ беспроводной связи, который отличается низким потреблением энергии и является простым в отношении протокола связи и процесса связи, будучи направлен на устранение таких недостатков существующего уровня техники как большое потребление энергии и сложность протокола связи и процесса связи.

В одном аспекте настоящей заявки предложен способ беспроводной связи, используемый для передачи сообщения конкретному подчиненному устройству, когда главное устройство имеет запрос на связь, который включает:

этап S1, главное устройство вводит последовательность информационных кодов, включающую запрос на связь, в последовательность выведения из режима сна и передает код последовательности каждому подчиненному устройству непрерывно в течение заданного периода времени, причем последовательность выведения из режима сна включает по меньшей мере две части, которые имеют заданную корреляцию друг с другом, и заданный период времени больше суммы периода сна и периода обнаружения подчиненного устройства или равен ей, и причем сумма периода сна и периода обнаружения составляет цикл сна и выведения из режима сна;

этап S2, это подчиненное устройство принимает последовательность выведения из режима сна в период обнаружения, декодирует эту последовательность выведения из режима сна, оценивает корреляцию между упомянутыми по меньшей мере двумя частями и выполняет соответствующую операцию согласно информации декодирования.

В способе беспроводной связи настоящего изобретения этап S1 включает:

подэтап S11, главное устройство генерирует последовательность информационных кодов согласно запросу связи и выводит эту последовательность информационных кодов по меньшей мере в два канала;

подэтап S12, последовательность информационных кодов по меньшей мере в одном канале кодируется, чтобы вывести кодированный результат;

подэтап S13, выходные данные в каждом канале объединяются, и результат объединения копируется несколько раз, чтобы генерировать последовательность выведения из режима сна согласно заданному периоду времени и скорости передачи в бодах;

подэтап S14, последовательность выведения из режима сна непрерывно передается каждому подчиненному устройству в заданный период времени.

В способе беспроводной связи настоящего изобретения этап S1 включает:

подэтап S16, главное устройство генерирует последовательность информационных кодов согласно запросу связи и выводит эту последовательность информационных кодов неоднократно по меньшей мере в два канала согласно заданному периоду времени, скорости передачи в бодах и избыточности;

подэтап S17, последовательность информационных кодов по меньшей мере в одном канале кодируется, чтобы вывести кодированный результат;

подэтап S18, выходные данные в каждом канале объединяются, чтобы генерировать последовательность выведения из режима сна;

подэтап S19, последовательность выведения из режима сна непрерывно передается каждому подчиненному устройству в заданный период времени.

В способе беспроводной связи настоящего изобретения подэтап объединения выходных данных в каждом канале предназначен для приобретения символов выходных данных в каждом канале поочередно.

В способе беспроводной связи настоящего изобретения этап S2 включает:

подэтап S21, подчиненное устройство принимает последовательность выведения из режима сна в период обнаружения;

подэтап S22, последовательность выведения из режима сна разделяется по меньшей мере в двух каналах;

подэтап S23, последовательности выведения из режима сна по меньшей мере в двух каналах соответственно кодируются или декодируются, чтобы вывести результат;

подэтап S24, корреляция между выходными данными в каждом канале оценивается, чтобы определить, выходить ли из режима сна по результату оценки, и затем выполняется соответствующая операция согласно информации декодирования.

В способе беспроводной связи настоящего изобретения подэтап S24 включает:

подэтап S241, битовая операция исключающее ИЛИ выполняется на выходных данных в каждом канале;

подэтап S242, выполняется оценка, превышает ли число непрерывных нулей в выходных данных заданное значение, или меньше ли заданного предела отношение числа единиц к всему числу символов в выходных данных, и если да, то выполняется соответствующая операция согласно запросу связи; или же подчиненное устройство входит в режим сна.

В способе беспроводной связи настоящего изобретения способ, кроме того, включает следующие подэтапы после подэтапа S24:

подэтап S25, битовая операция исключающее ИЛИ выполняется на выходных данных в каждом канале;

подэтап S26, качество связи канала оценивается согласно отношению числа единиц к всему числу символов в выходных данных.

В способе беспроводной связи настоящего изобретения способ, кроме того, включает следующие этапы после этапа S2:

этап S3, декодер коррекции ошибок используется для выполнения декодирования коррекции ошибок на принятой последовательности выведения из режима сна или выходных данных по меньшей мере в двух каналах, чтобы исправить коды ошибок во время связи и генерировать правильную последовательность информационных кодов.

В способе беспроводной связи настоящего изобретения качество связи канала оценивается по соотношению числа единиц со всем числом символов в выходных данных во время декодирования коррекции ошибок.

В способе беспроводной связи настоящего изобретения, когда последовательность выведения из режима сна, генерированная главным устройством, затем инвертируется или скремблируется, подчиненное устройство сначала инвертирует или дескремблирует последовательность выведения из режима сна и затем декодирует ее после приема последовательности выведения из режима сна в период обнаружения на этапе S2.

В способе беспроводной связи настоящего изобретения на этапе S1 каждый пакет данных последовательности выведения из режима сна несет информацию по времени ожидания, которая получена подчиненным устройством, для вычисления времени, когда главное устройство прекратит передавать последовательность выведения из режима сна в заданный период времени.

На этапе S2, после приема отрезка последовательности выведения из режима сна в период обнаружения, подчиненное устройство извлекает информацию по времени ожидания из соответствующего пакета данных, определяет время, когда главное устройство прекратит передавать последовательность выведения из режима сна в заданный период времени согласно извлеченной информации по времени ожидания, и входит в режим сна перед определенным временем.

В способе беспроводной связи настоящего изобретения запрос связи включает выведение из режима сна по вещанию, выведение из режима сна группой, индивидуальное выведение из режима сна, команду управления и передачу данных.

В способе беспроводной связи настоящего изобретения после генерации последовательности выведения из режима сна мультисистемное кодирование и беспроводная модуляция выполняются на логических 0 или 1 в последовательности выведения из режима сна последовательно, и модулированная последовательность выведения из режима сна передается на каждое подчиненное устройство непрерывно в заданный период времени.

В способе беспроводной связи настоящего изобретения после генерации последовательности выведения из режима сна манчестерское кодирование, кодирование без возврата к нулю или кодирование с возвратом к нулю и беспроводная модуляция выполняются на логических 0 или 1 в последовательности выведения из режима сна, после чего последовательность выведения из режима сна, кодированная манчестерским кодированием, кодированием без возврата к нулю или кодированием с возвратом к нулю, передается на каждое подчиненное устройство в заданный период времени непрерывно.

В еще одном аспекте настоящей заявки также предложена система для беспроводной связи, которая включает главное устройство и по меньшей мере одно подчиненное устройство, причем главное устройство может работать для передачи сообщения конкретному подчиненному устройству при наличии запроса связи.

Главное устройство включает:

кодирующий модуль, используемый для кодирования последовательности информационных кодов, включая запрос связи, в последовательность выведения из режима сна; причем последовательность выведения из режима сна включает по меньшей мере две части, которые имеют заданную корреляцию друг с другом;

передающий модуль, используемый для передачи последовательности выведения из режима сна на каждое подчиненное устройство непрерывно в заданный период времени; причем заданный период времени больше, чем сумма периода сна и периода обнаружения подчиненного устройства или равен ей, и причем сумма периода сна и периода обнаружения составляет цикл сна и выведения из режима сна;

подчиненное устройство включает:

приемный модуль, используемый для приема последовательности выведения из режима сна в период обнаружения;

декодирующий модуль, используемый для декодирования последовательности выведения из режима сна, оценки корреляции между по меньшей мере двумя частями, определения, выходить ли из режима сна по результатам оценки, и выполнения соответствующей операции согласно информации декодирования.

При реализации технического решения настоящего изобретения, поскольку по меньшей мере две части последовательности выведения из режима сна, переданной главным устройством, имеют заданную корреляцию друг с другом, подчиненное устройство может оценить, что принятый сигнал поступил с главного устройства, только по оценке заданной корреляции между по меньшей мере двумя частями последовательности выведения из режима сна после приема последовательности выведения из режима сна в период обнаружения. Однако подчиненное устройство может выполнить такую оценку, когда оно примет шум или сигнал помехи, поскольку символы шума или сигнала помехи не имеют какой-либо корреляции или заданной корреляции друг с другом. Таким образом, подчиненное устройство не может быть ложно выведено из режима сна по шуму или сигналу помехи, что повышает помехоустойчивость, а также решает проблемы идентификации и ложного выведения из режима сна. В то же время длительность периода обнаружения может быть очень короткой на приемном конце из-за применения динамического кодирования, чтобы снизить потребление энергии. Кроме того, последовательность выведения из режима сна собрала вместе информацию по синхронизации битов, информацию по синхронизации пакетов, информацию по выведению из режима сна, данные и коррекцию ошибок, что, таким образом, дает высокую эффективность кодирования, а также простой и надежный процесс связи.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Настоящее изобретение далее описано со ссылками на прилагаемые чертежи и варианты осуществления.

На чертежах:

Фиг. 1 - блок-схема вариант осуществления способа беспроводной связи настоящего изобретения;

Фиг. 2 - блок-схема варианта осуществления этапа S1 c Фиг. 1;

Фиг. 3 - блок-схема предпочтительного варианта осуществления этапа S1 с Фиг. 1;

Фиг. 4 - блок-схема варианта осуществления этапа S2 с Фиг. 1;

Фиг. 5 - схема, иллюстрирующая логическую структуру варианта осуществления кодера, используемого главным устройством, для способа беспроводной связи настоящего изобретения;

Фиг. 6 - схема последовательности для варианта осуществления способа беспроводной связи настоящего изобретения;

Фиг. 7 - схема, иллюстрирующая логическую структуру для варианта осуществления кодера, используемого подчиненным устройством в способе беспроводной связи настоящего изобретения;

Фиг. 8 - схема, иллюстрирующая логическую структуру варианта осуществления системы беспроводной связи настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Как показано на Фиг. 1, в блок-схеме варианта осуществления способа беспроводной связи настоящего изобретения способ беспроводной связи используется для передачи сообщения на подчиненное устройство, когда главное устройство имеет запрос связи. Здесь способ беспроводной связи включает следующие этапы.

На этапе S1 главное устройство кодирует последовательность информационных кодов, включающую запрос связи в последовательность выведения из режима сна, и передает последовательность выведения из режима сна на каждое подчиненное устройство непрерывно в течение заданного периода времени, последовательность выведения из режима сна включает по меньшей мере две части, которые имеют заданную корреляцию друг с другом, и заданный период времени больше, чем сумма периода сна и периода обнаружения подчиненного устройства, или равен ей, причем сумма периода сна и периода обнаружения составляет цикл сна и выведения из режима сна.

На этапе S2 подчиненное устройство принимает последовательность выведения из режима сна в период обнаружения, декодирует последовательность выведения из режима сна, оценивает корреляцию между по меньшей мере двумя частями, определяет, выходить ли из режима сна по результату оценки, и выполняет соответствующую операцию согласно информации декодирования.

При реализации этого технического решения, поскольку по меньшей мере две части последовательности выведения из режима сна, переданной главным устройством, имеют заданную корреляцию друг с другом, подчиненное устройство может сделать оценку, что принятый сигнал поступил от главного устройства, только путем оценки заданной корреляции между по меньшей мере двумя частями последовательности выведения из режима сна, когда последовательность выведения из режима сна принята в период обнаружения. Однако подчиненное устройство может сделать такую оценку, когда оно примет шум или сигнал помехи, поскольку символы шума или сигнала помехи не имеют корреляции или заданной корреляции. Таким образом, подчиненное устройство защищено от ложного выведения из режима сна, которое может быть вызвано шумом или сигналом помехи. В то же время принимающее устройство может выполнить оценку корреляции, начиная с любого одного из принятых правильных символов из-за применения динамического кодирования, и в этом случае длительность периода обнаружения может быть очень короткой на приемном устройстве, чтобы уменьшить потребление энергии. Кроме того, последовательность выведения из режима сна собрала вместе информацию по синхронизации битов, информацию по выведению из режима сна, команду, данные и коррекцию ошибок, что, таким образом, дает высокую эффективность кодирования, а также обеспечивает простой и надежный процесс связи.

В одном варианте осуществления настоящего изобретения после того, как главное устройство генерирует последовательность выведения из режима сна, мультисистемное кодирование и беспроводная модуляция выполняются на логических 0 или 1 в последовательности выведения из режима сна последовательно, и модулированная последовательность выведения из режима сна передается на каждое подчиненное устройство непрерывно в заданный период времени. В настоящем документе мультисистемное кодирование может быть двоичным кодированием, третичным кодированием, четвертичным кодированием или кодированием от пятеричного до шестнадцатеричного, и беспроводная модуляция может быть амплитудной манипуляцией, частотной манипуляцией или фазовой манипуляцией. Соответственно, подчиненное устройство сначала выполняет соответствующую беспроводную демодуляцию перед соответствующим мультисистемным декодированием, когда оно примет сигнал. Конечно, в еще одном варианте осуществления настоящего изобретения после генерации последовательности выведения из режима сна манчестерское кодирование, кодирование без возврата к нулю или кодирование с возвратом к нулю и беспроводная модуляция выполняются на логических 0 или 1 в последовательности выведения из режима сна. После этого последовательность выведения из режима сна, кодированная посредством манчестерского кодирования, кодирования без возврата к нулю или кодирования с возвратом к нулю, передается на каждое подчиненное устройство в заданный период времени непрерывно.

В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения на этапе S1 последовательность выведения из режима сна, генерированная главным устройством, затем предпочтительно инвертируется или скремблируется главным устройством. В этом случае подчиненное устройство сначала инвертирует или дескремблирует последовательность выведения из режима сна и затем декодирует ее после приема последовательности выведения из режима сна в период обнаружения на этапе S2.

На Фиг. 2 показана блок-схема варианта осуществления этапа S1 c Фиг. 1. В этом варианте осуществления этап S1 включает следующие подэтапы.

На подэтапе S11 главное устройство генерирует последовательность информационных кодов согласно запросу связи и выводит последовательность информационных кодов по меньшей мере в два канала.

На подэтапе S12 последовательность информационных кодов по меньшей мере в одном канале кодируется, чтобы вывести кодированный результат.

На подэтапе S13 выходные данные в каждом канале объединяются, и результат объединения копируется несколько раз, чтобы генерировать последовательность выведения из режима сна согласно заданному периоду времени и скорости передачи в бодах. Предпочтительно, объединение выходных данных в каждом канале на этом подэтапе относится к получению символов выходных данных в каждом канале.

На подэтапе S14 последовательность выведения из режима сна передается на каждое подчиненное устройство непрерывно в заданный период времени.

На Фиг. 3 показана блок-схема предпочтительного варианта осуществления этапа S1 c Фиг. 1. В этом варианте осуществления этап S1 включает следующие подэтапы.

На подэтапе S16 главное устройство генерирует последовательность информационных кодов согласно запросу связи и выводит последовательность информационных кодов неоднократно по меньшей мере в два канала согласно заданному периоду времени, скорости передачи в бодах и избыточности.

На подэтапе S17 последовательность информационных кодов по меньшей мере в одном канале кодируется для выведения кодированного результата.

На подэтапе S18 выходные данные в каждом канале объединяются, чтобы генерировать последовательность выведения из режима сна.

На подэтапе S19 последовательность выведения из режима сна передается на каждое подчиненное устройство непрерывно в заданный период времени.

На Фиг. 4 показана блок-схема варианта осуществления этапа S2 с Фиг. 1. В этом варианте осуществления этап S2 включает следующие подэтапы.

На подэтапе S21 подчиненное устройство принимает последовательность выведения из режима сна в период обнаружения.

На подэтапе S22 последовательность выведения из режима сна делится по меньшей мере на два канала.

На подэтапе S23 последовательности выведения из режима сна по меньшей мере в двух каналах кодируются или декодируются, соответственно, чтобы вывести результат.

На подэтапе S24 подчиненное устройство оценивает корреляцию между выходными данными в каждом канале, определяет, выходить ли из режима сна, по результату оценки и выполняет соответствующую операцию согласно информации декодирования.

В одном предпочтительном варианте осуществления подэтап S24 состоит в следующем: битовая операция исключающего ИЛИ выполняется на выходных данных в каждом канале, и подсчитывается число непрерывных 0 в выходных данных; затем выполняется оценка, превышает ли это число непрерывных 0 в выходных данных заданное значение, или меньше ли отношение числа 1 к всему числу символов в выходных данных заданного предела; если да, то продолжается прием части данных, которая достаточно длинная, информация, переданная главным устройством, принимается на декодирующем выходе, обрабатывается и транслируется, чтобы получить запрос связи, и соответствующая операция выполняется согласно запросу связи; или же подчиненное устройство переходит в режим сна. В идеальном случае все результаты битовой операции исключающего ИЛИ должны быть 0, когда последовательность выведения из режима сна, переданная главным устройством на подчиненное устройство, не имеет кодов ошибок или потерь кодов. Однако, поскольку коды ошибок определенно присутствуют во время нормальной связи, может быть определена корреляция при условии, что число непрерывных 0 в выходных данных превышает заданный предел. Чем больше число непрерывных 0, тем сильнее корреляция, что означает прием данных по выведению из режима сна с меньшей вероятностью ложной оценки. Конечно, оценка того, меньше ли отношение числа 1 к всему числу символов в выходных данных, чем заданный предел, также может быть использована для оценки корреляции. Например, считается, что коррелированные данные для выведения из режима сна приняты, если результатом битовой операции исключающего ИЛИ являются выходные данные с 32 символами, тогда как число 1 в выходных данных равно 3, чем, таким образом, предотвращается ошибочный отказ. В еще одном варианте осуществления, если главное устройство инвертирует выходные данные в определенном канале во время кодирования, подэтап S24 будет заключаться в следующем: битовая операция исключающего ИЛИ выполняется на выходных данных в каждом канале и подсчитывается число или отношение непрерывных 1 в выходных данных; затем выполняется оценка, превышает ли число непрерывных 1 в выходных данных заданное значение; если да, то соответствующая операция выполняется согласно запросу связи; или же подчиненное устройство переходит в режим сна. Подобно этому, в еще одном варианте осуществления, если главное устройство скремблирует выходные данные в определенном канале во время кодирования, подэтап S24 будет заключаться в следующем: битовая операция исключающего ИЛИ выполняется на выходных данных в каждом канале, и подсчитывается число непрерывных строк специальных символов в выходных данных; затем выполняется оценка того, превышает ли число непрерывных строк специальных символов в выходных данных заданное значение; если да, то соответствующая операция выполняется согласно запросу связи; или же подчиненное устройство переходит в режим сна.

Помимо этого, качество связи канала может быть оценено по выходным данным. Например, после подэтапа S24 битовая операция исключающего ИЛИ выполняется на выходных данных в каждом канале, и качество связи канала оценивается по отношению числа 1 к всему числу символов в выходных данных. Качество связи канала также может быть оценено по отношению числа 1 к всему числу символов в выходных данных во время декодирования коррекции ошибок.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления способ связи, кроме того, включает использование декодера коррекции ошибок для выполнения декодирования коррекции ошибок на принятой последовательности выведения из режима сна или выходных данных по меньшей мере в двух каналах. То есть, чтобы исправить код ошибки во время связи, генерировать правильную последовательность информационных кодов, снизить вероятность кода ошибки и увеличить долю успешных попыток связи, декодирование коррекции ошибок может быть независимым или использовать операцию корреляции на подэтапе S24. Предпочтительно, декодером коррекции ошибок является декодер прямой коррекции ошибок (FEC).

Способ беспроводной связи настоящего изобретения ниже иллюстрируется со ссылкой на один конкретный вариант осуществления. В главном устройстве и в связи с декодерами, используемыми в главном устройстве, как показано на Фиг. 5, m₀, m₁, m₂…m_n-1s и m_n обозначают регистры сдвига, причем исходные значения для всех их могут быть любым значением или, предпочтительно, 0, n является порядком регистра сдвига, и + представляет сложение по модулю 2 или операцию исключающего ИЛИ. С₀, С₁, C₂…C_n-1s и C_n являются взвешенными значениями подключения к линии (теппинга), которые могут быть 0 или 1. В случае 0 это означает отсутствие теппинга, и этот бит не применяется в операции. Здесь не все из С₀, С₁, C₂…C_n-1 и C_n могут быть 0, и режим теппинга предпочтительно имеет хорошую корреляцию и сильную способность коррекции ошибок, тогда как сверточный код относится к одному из режимов коррекции ошибок с хорошей производительностью. В этом способе главное устройство сначала генерирует последовательность информационных кодов согласно запросу связи, вычисляет число повторных N, необходимое для последовательности информационных кодов согласно заданному периоду времени, скорости передачи в бодах и избыточности, копирует информационный код N-1 раз (включая оригинальную последовательность информационных кодов), и выводит последовательность информационных кодов в кодер по двум каналам. В этом кодере информационный код в канале А выводится непосредственно, а в канале В выводится после операции регистра сдвига m₀, m₁, m₂…m_n-1, m_n и взвешенного значения теппинга С₀, С₁, C₂…C_n-1 и C_n. То есть, в процессе ввода последовательности информационных кодов, одноразрядный информационный код получают в канале А, одноразрядный избыточный код получают в канале В, и отношение между избыточным кодом и информационным кодом определяют по С₀, С₁, C₂…C_n-1 и C_n при вводе одноразрядных информационных символов. Вместо этого, в канале А перед выводом могут быть выполнены определенные другие операции. Здесь конечным кодированным выводом главного устройства являются альтернативные выходные данные в канале А и канале В, т.е. последовательность выведения из режима сна формируется следующим образом: одноразрядный информационный код выводится в канал А, одноразрядный избыточный код затем выводится в канал В, и следующий одноразрядный информационный код и следующий одноразрядный избыточный код выводятся, соответственно, в каналах А и В поочередно после сдвига и операции, что продолжается до тех пор, пока все последовательности информационных кодов не будут сдвинуты. Или же последовательность выведения из режима сна формируется следующим образом: одноразрядный избыточный код выводится сначала в канал В, одноразрядный информационный код затем выводится в канал А, и следующий одноразрядный избыточный код и следующий одноразрядный информационный код выводятся, соответственно, в каналы В и А поочередно после сдвига и операции, что продолжается до тех пор, пока все последовательности информационных кодов не будут сдвинуты.

По отношению к Фиг. 5, когда главное устройство имеет запрос связи, информация для передачи генерируется посредством кодирования без возврата к нулю или манчестерского кодирования и процесса модуляции генерированной последовательности выведения из режима сна. После этого главное устройство вычисляет требуемое число N для передачи и делает N-1 копий этой информации для передачи согласно нескольким параметрам, включая объем информации, скорость передачи в бодах и время непрерывной передачи T_s. Конечно, в еще одном варианте осуществления последовательность информационных кодов может быть введена в кодер неоднократно, чтобы сформировать один поток битов информации, который в N раз больше оригинальной информации. Поток битов информации затем кодируется в последовательность выведения из режима сна, которая передается на каждое подчиненное устройство после кодирования без возврата к нулю или манчестерского кодирования и процесса модуляции. Следует пояснить, что из-за отсутствия специально передаваемого кода побитовой синхронизации манчестерское кодирование является предпочтительным средством, которое заставляет приемную цепь подчиненного устройства быстро и точно отделять код побитовой синхронизации.

По отношению к Фиг. 6 подчиненное устройство принимает и обнаруживает продолжительность времени t (период обнаружения) через один период времени T (период сна), что означает, когда Ts≥T+t, что данные выведения из режима сна могут надежно поступать на любое подчиненное устройство в системе, которое обнаруживает их, беря T+t как цикл сна и выведения из режима сна. Подчиненное устройство принимает сегмент символов в любой период обнаружения t, при этом такой сегмент символов может иметь небольшой сегмент ошибки, поскольку схеме отделения побитовой синхронизации требуется короткое время, чтобы стать стабильной. При реальной реализации символы, принятые во время нестабильного отделения побитовой синхронизации, не принимаются во внимание, и только символы, принятые в течение времени t стабильного отделения побитовой синхронизации, обрабатываются. В это время, если главное устройство не передает данные по выведению из режима сна, будет принят шум или сигнал помехи. В случае шума символы не имеют корреляции друг с другом, а в случае сигнала помехи корреляции не существует, или она отличается от заданной корреляции, что можно оценить посредством декодирования. Если информация принята от главного устройства, декодирование выполняет декодер, показанный на Фиг. 7, и в этом случае данные по выведению из режима сна определяются как принятые путем оценки того, что заданная корреляция существует между двумя частями последовательности выведения из режима сна. В подчиненном устройстве принцип декодирования декодером заключается в следующем: сначала следует пояснить, что регистры сдвига m₀, m₁, m₂…m_n-1, m_n и взвешенные значения теппинга С₀, С₁, C₂…C_n-1, C_n в этом декодере такие же как в кодере главного устройства. После приема последовательности выведения из режима сна подчиненное устройство сначала разделяет последовательность выведения из режима сна на два канала, где одним является последовательность информационных кодов и другим является последовательность избыточного кода. Битовая операция исключающего ИЛИ выполняется между последовательностью избыточного кода и результатом, полученным из операции на последовательности информационных кодов посредством регистров сдвига m₀, m₁, m₂…m_n-1, m_n и взвешенных значений теппинга С₀, С₁, C₂…C_n-1, C_n. Кроме того, выполняется сравнение между результатами операции, и результаты сравнения вводятся в регистр сдвига d₀. Поскольку последовательность информационных кодов подвергается тем же операциям кодирования как в главном устройстве, так и в подчиненном устройстве, все выходные данные регистра сдвига d₀ должны быть 0 без кодов ошибок или потерь кодов. Однако при реальной работе корреляция между двумя каналами может быть оценена путем подсчета числа непрерывных 0 в выходных данных регистра сдвига d₀. Более конкретно, чем больше число непрерывных 0, тем сильнее корреляция, что означает, что данные по выведению из режима сна приняты с пониженной вероятностью ложной оценки. Для того чтобы уменьшить потребление энергии и вероятность ложной оценки, время t может быть уменьшено, и при оценке корреляции можно использовать меньше разрядов. Помимо этого, больше разрядов будут по-прежнему приниматься для оценки корреляции при более длинном разряде после получения предварительной оценки корреляции. Таким образом снижается потребление энергии и предотвращается ложная оценка. Помимо этого, декодирование с прямой коррекцией ошибок реализовано для генерации последовательности кодов коррекции ошибок одновременно с оценкой корреляции по операции. Битовая операция исключающего ИЛИ выполняется между последовательностью кодов коррекции ошибок и кодированной последовательностью информационных кодов, чтобы получить правильную последовательность информационных кодов. Принимаются действительные данные, синхронизация реализована согласно информации по синхронизации пакетов в информационном коде, и операция ответа выполняется согласно запросу связи, представленному последовательностью информационных кодов. Следует пояснить, что декодер прямой коррекции ошибок может быть полностью независим от операции корреляции, и способ декодирования имеет много вариантов, а не ограничен этим примером.

В одном предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения каждый пакет данных последовательности выведения из режима сна в главном устройстве несет информацию по времени ожидания, по которой подчиненное устройство получает и вычисляет время, когда главное устройство прекратит передавать последовательность выведения из режима сна в заданный период времени. На этапе S2, после приема сегмента последовательности выведения из режима сна в период обнаружения, подчиненное устройство извлекает информацию по времени ожидания из соответствующего пакета данных, определяет время, когда главное устройство прекратит передавать последовательность выведения из режима сна в заданный период времени, по извлеченной информации по времени ожидания, и переходит в режим сна перед определенным временем. На Фиг. 6 значение времени ожидания T_w получено посредством вышеизложенных операций. Таким образом, подчиненное устройство переходит в режим сна в течение времени T_w, чтобы далее снизить потребление энергии. Например, в одном конкретном примере число передач пакета данных N определяется по скорости передачи в бодах, избыточности и заданному периоду времени, причем N введено в первый пакет данных как число, N-1 введено во второй пакет данных, и остальные могут быть обработаны аналогично до тех пор, пока 1 не будет введена в последний пакет данных. То есть, когда главное устройство копирует эту информацию, другая информация за исключением этого значения является такой же. Когда подчиненное устройство примет этот сегмент последовательности выведения из режима сна в период обнаружения, оно извлечет соответствующее число из пакета данных и вычислит время, которое по существу необходимо для ожидания конца передачи главным устройством сигнала выведения из режима сна, по извлеченному числу, а также по длине и скорости передачи в бодах каждого пакета. Подчиненное устройство переходит в этот период в режим сна. Если взять подчиненное устройство 1 как пример, время, т.е. время ожидания, определено как T_w. Подчиненное устройство может перейти в режим сна в это время, чтобы далее снизить потребление энергии.

Дополнительно по отношению к Фиг. 6, T_t является ответом подчиненного устройства на последовательность выведения из режима сна, переданную главным устройством. Последовательность выведения из режима сна может быть широковещательным выведением из режима сна, групповым выведением из режима сна, индивидуальным выведением из режима сна, направленным на одно конкретное подчиненное устройство, командой управления и передачей данных. Когда этот способ беспроводной связи применяется для беспроводного считывания показаний счетчика воды, счетчика газа и счетчика тепла, команда выведения из режима сна в основном предназначена для открывания и закрывания клапана, установленного на этих счетчиках. Подчиненное устройство принимает и интерпретирует команду и далее определяет, реагировать ли на нее, по ситуации. Если выполняется реакция, то подчиненное устройство передаст пакет данный реакции, который, такой как T_t подчиненного устройства 3 с Фиг. 6; если нет, то подчиненное устройство перейдет в режим сна, и связь прекратится, как у подчиненного устройства 2 с Фиг. 6. Определенно, нет необходимости вычислять T_w, если реакции не требуется; вместо этого, подчиненное устройство может перейти в режим сна сразу же после приема полных данных.

В главном устройстве кодированный поток битов является результатом объединения многоканального кодирования, такого как альтернативный набор символов в каждом канале. Однако подчиненное устройство не может оценить, что принимаемые в настоящее время символы являются информационным кодом или избыточным кодом в месте приема. По этим причинам может быть применен следующий способ, в котором некоторое число одинаковых декодеров работают одновременно. Например, в этом случае используются два декодера. Здесь нечетный бит и четный бит, как предполагается, являются, соответственно, информационным кодом и избыточным кодом в одном канале. Другой канал представляет собой противоположность; то есть нечетный бит и четный бит являются, соответственно, избыточным кодом и информационным кодом. Оценка корреляции в неправильном канале также неправильная и, таким образом, не рассматривается. В еще одном варианте осуществления, поскольку подчиненное устройство может начать декодировать и принимать пакет информации из любого одного положения, когда оно выведено из режима сна, подчиненное устройство может добавить идентификацию из нескольких битов в заголовок передаваемого им пакета информации. Такие идентификации могут передаваться неоднократно и могут использоваться для нахождения начала пакета данных, когда подчиненное устройство произвело декодирование для получения информации, так что пакет данных синхронизируется и интерпретируется правильно.

На Фиг. 8 показана схема, иллюстрирующая логическую структуру варианта осуществления системы беспроводной связи настоящего изобретения. Система беспроводной связи включает главное устройство 10 и по меньшей мере одно из подчиненных устройств 20 (на чертеже показано только одно), и главное устройство передает информацию подчиненному устройству, когда оно имеет запрос связи. Главное устройство 10 включает кодирующий модуль 11 и передающий модуль 12. При этом кодирующий модуль 11 используется для кодирования последовательности информационных кодов, включающей запрос связи, в последовательность выведения из режима сна, и передающий модуль 12 используется для передачи последовательности выведения из режима сна на каждое подчиненное устройство непрерывно в течение заданного периода времени. Здесь последовательность выведения из режима сна включает по меньшей мере две части, которые имеют заданную корреляцию друг с другом; заданный период времени больше суммы периода сна и периода обнаружения подчиненного устройства или равен ей, причем сумма периода сна и период обнаружения составляет цикл сна и выведения из режима сна. Подчиненное устройство 20 включает приемный модуль 21 и декодирующий модуль 22. При этом приемный модуль 21 используется для приема последовательности выведения из режима сна в период обнаружения, и декодирующий модуль 22 используется для декодирования последовательности выведения из режима сна, оценки корреляции между по меньшей мере двумя частями, определения, выходить ли из режима сна, по результату оценки и выполнения соответствующей операции согласно информации декодирования. Следует пояснить, что предпочтительный вариант осуществления способа беспроводной связи также может быть использован в системе беспроводной связи.

Следует сказать, что понятие главного устройства и подчиненного устройство в настоящем документе является относительным определением. Любое устройство, которое необходимо для начала активной связи в системе, может быть выведено из режима сна и может управлять другими устройствами в соответствии с этапами главного устройства в настоящем документе. То есть роль главного и подчиненного устройств может быть гибко взаимозаменяема. Помимо этого, кодер и декодер, упомянутый в настоящем изобретении, может быть реализован как аппаратное или программное обеспечение. Программное обеспечение более предпочтительно для снижения затрат и достижения большей гибкости.

Касательно разного кодирования и копирования информации, можно сначала выполнить кодирование и копирование перед сохранением и затем передать результат после модуляции. Также можно применить "способ текущей воды", в котором кодирование и копирование выполняются одновременно с модуляцией и передачей.

Вышеприведенное описание относится только к некоторым предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения, а не к ограничениям настоящего изобретения. Специалист в данной области техники может внести разные модификации и изменения в настоящее изобретение. Следует понимать, что любые модификации, эквиваленты и усовершенствования, выполненные в рамках сущности и принципов настоящего изобретения, должны подпадать под объем формулы настоящего изобретения.

Изобретение относится к беспроводной связи. Техническим результатом является снижение потребления энергии при беспроводной связи, повышение эффективности кодирования и упрощение процесса связи. Способ беспроводной связи включает: этап S1, на котором главное устройство кодирует последовательность информационных кодов, включающую запрос связи, в последовательность выведения из режима сна и отправляет последовательность выведения из режима сна на каждое подчиненное устройство последовательно в заданный период времени, причем последовательность выведения из режима сна включает по меньшей мере две части, заданное отношение существует между этими по меньшей мере двумя частями, заданный период времени больше суммы периода сна и периода обнаружения подчиненного устройства или равен ей, и сумма периода сна и периода обнаружения формирует цикл сна и выведения из режима сна; и этап S2, на котором подчиненное устройство принимает последовательность выведения из режима сна в период обнаружения, декодирует последовательность выведения из режима сна и определяет соответствие между этими по меньшей мере двумя частями, чтобы принять решение, выходить ли из режима сна и выполнить ли соответствующую операция согласно информации декодирования. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ беспроводной связи для передачи сообщения подчиненному устройству, когда главное устройство имеет запрос связи, включающий:
этап S1, кодирование последовательности информационных кодов, включающей запрос связи, в последовательность выведения из режима сна и передача последовательности выведения из режима сна на каждое подчиненное устройство непрерывно в течение заданного периода времени главным устройством; причем последовательность выведения из режима сна включает по меньшей мере две части, которые имеют заданную корреляцию друг с другом, и заданный период времени больше суммы периода сна и периода обнаружения подчиненного устройства или равен ей, и причем сумма периода сна и периода обнаружения составляет цикл сна и выведения из режима сна;
этап S2, прием последовательности выведения из режима сна в период обнаружения, декодирование последовательности выведения из режима сна, оценка корреляции между по меньшей мере двумя частями, определение, выходить ли из режима сна, по результату оценки и выполнение соответствующей операции согласно информации декодирования подчиненным устройством.

2. Способ беспроводной связи по п. 1, отличающийся тем, что этап S1 включает:
подэтап S11, генерация последовательности информационных кодов согласно запросу связи и вывод последовательности информационных кодов по меньшей мере в два канала главным устройством;
подэтап S12, кодирование последовательности информационных кодов по меньшей мере в одном канале, чтобы вывести кодированный результат;
подэтап S13, объединение выходных данных в каждом канале и копирование результата объединения несколько раз, чтобы генерировать последовательность выведения из режима сна согласно заданному периоду времени и скорости передачи в бодах;
подэтап S14, передача последовательности выведения из режима сна на каждое подчиненное устройство непрерывно в заданный период времени.

3. Способ беспроводной связи по п. 1, отличающийся тем, что этап S1, кроме того, включает:
подэтап S16, генерация последовательности информационных кодов согласно запросу связи, и вывод последовательности информационных кодов неоднократно по меньшей мере в два канала согласно заданному периоду времени, скорости передачи в бодах и избыточности главным устройством;
подэтап S17, кодирование последовательности информационных кодов по меньшей мере в одном канале, чтобы вывести кодированный результат;
подэтап S18, объединение выходных данных в каждом канале, чтобы генерировать последовательность выведения из режима сна;
подэтап S19, передача последовательности выведения из режима сна на каждое подчиненное устройство непрерывно в заданный период времени.

4. Способ беспроводной связи по п. 2 или 3, отличающийся тем, что этап объединения выходных данных в каждом канале предназначен для получения символов выходных данных в каждом канале поочередно.

5. Способ беспроводной связи по п. 2 или 3, отличающийся тем, что этап S2 включает:
подэтап S21, прием последовательности выведения из режима сна в период обнаружения подчиненным устройством;
подэтап S22, деление последовательности выведения из режима сна по меньшей мере на два канала;
подэтап S23, кодирование или декодирование последовательности выведения из режима сна по меньшей мере в двух каналах, соответственно, чтобы вывести результат;
подэтап S24, оценка корреляции между выходными данными в каждом канале, определение, выходить ли из режима сна, по результату оценки и выполнение соответствующей операции согласно информации декодирования.

6. Способ беспроводной связи по п. 5, отличающийся тем, что подэтап S24 включает:
подэтап S241, выполнение битовой операции исключающего ИЛИ на выходных данных в каждом канале;
подэтап S242, оценка, превышает ли число непрерывных 0 в выходных данных заданное значение, или меньше ли отношение числа 1 к всему числу символов в выходных данных, чем заданный предел; если да, то выполнение соответствующей операции согласно запросу связи; или же переход в режим сна.

7. Способ беспроводной связи по п. 5, отличающийся тем, что способ, кроме того, включает следующие подэтапы после подэтапа S24:
подэтап S25, выполнение битовой операции исключающего ИЛИ на выходных данных в каждом канале;
подэтап S26, оценка качества связи канала по отношению числа 1 к всему числу символов в выходных данных.

8. Способ беспроводной связи по п. 5, отличающийся тем, что способ, кроме того, включает следующие этапы после этапа S2:
этап S3, выполнение декодирования коррекции ошибок на принятой последовательности выведения из режима сна или выходных данных по меньшей мере в двух каналах путем использования декодера коррекции ошибок, чтобы исправить коды ошибок во время связи и генерировать правильную последовательность информационных кодов.

9. Способ беспроводной связи по п. 8, отличающийся тем, что оценка качества связи канала по отношению числа 1 к всему числу символов в выходных данных выполняется во время декодирования коррекции ошибок.

10. Способ беспроводной связи по п. 1, отличающийся тем, что инвертирование или дескремблирование последовательности выведения из режима сна выполняется сначала и затем выполняется ее декодирование после приема последовательности выведения из режима сна в период обнаружения подчиненным устройством на этапе S2, когда последовательность выведения из режима сна инвертирована или скремблирована после ее генерирования главным устройством.

11. Способ беспроводной связи по п. 2 или 3, отличающийся тем, что на этапе S1 каждый пакет данных последовательности выведения из режима сна несет информацию по времени ожидания, которая получена подчиненным устройством, чтобы вычислить время, когда главное устройство прекратит передавать последовательность выведения из режима сна в заданный период времени;
на этапе S2, после приема сегмента последовательности выведения из режима сна в период обнаружения, подчиненное устройство извлекает информацию по времени ожидания из соответствующего пакета данных, определяет время, когда главное устройство прекратит передавать последовательность выведения из режима сна в заданный период времени согласно извлеченной информации по времени ожидания, и переходит в режим сна перед определенным временем.

12. Способ беспроводной связи по п. 1, отличающийся тем, что запрос связи включает широковещательное выведение из режима сна, групповое выведение из режима сна, индивидуальное выведение из режима сна, команду управления и передачу данных.

13. Способ беспроводной связи по п. 1, отличающийся тем, что он, кроме того, включает мультисистемное кодирование и беспроводную модуляцию, выполняемые на логических 0 или 1 в последовательности выведения из режима сна последовательно после генерации последовательности выведения из режима сна, и модулированная последовательность выведения из режима сна передается на каждое подчиненное устройство непрерывно в заданный период времени.

14. Способ беспроводной связи по п. 1, отличающийся тем, что он, кроме того, включает выполнение манчестерского кодирования, кодирования без возврата к нулю или кодирования с возвратом к нулю и беспроводную модуляцию на логических 0 или 1 в последовательности выведения из режима сна после генерирования последовательности выведения из режима сна и передачу последовательности выведения из режима сна, кодированной посредством манчестерского кодирования, кодирования без возврата к нулю или кодирования с возвратом к нулю, на каждое подчиненное устройство в заданный период времени непрерывно.

15. Система беспроводной связи, включающая главное устройство и по меньшей мере одно подчиненное устройство, причем главное устройство передает сообщение на подчиненное устройство при наличии запроса связи, и причем главное устройство включает:
кодирующий модуль, используемый для кодирования последовательности информационных кодов, включающей запрос связи, в последовательность выведения из режима сна, причем последовательность выведения из режима сна включает по меньшей мере две части, которые имеют заданную корреляцию друг с другом;
передающий модуль, используемый для передачи последовательности выведения из режима сна на каждое подчиненное устройство непрерывно в течение заданного периода времени, причем заданный период времени больше суммы периода сна и периода обнаружения подчиненного устройства или равен ей, и причем сумма периода сна и периода обнаружения составляет цикл сна и выведения из режима сна;
подчиненное устройство включает:
приемный модуль, используемый для приема последовательности выведения из режима сна в период обнаружения;
декодирующий модуль, используемый для декодирования последовательности выведения из режима сна, оценки корреляции между по меньшей мере двумя частями, определения, выходить ли из режима сна, по результату оценки и выполнения соответствующей операции согласно информации декодирования.