[發明專利]一種商用的Wi-Fi到ZigBee技術高可靠直接通信方法

在審

• 申請號: 202210510879.9
• 申請日: 2022-05-11
• 公開（公告）號: CN114980204A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 李士寧;焦鋒;程濤;劉若峰;王長浩;劉暢;董博洋
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: H04W28/06
• 分類號: H04W28/06;H04W76/14;H04L27/20
• 代理公司: 西安瀚匯專利代理事務所(普通合伙) 61279
• 代理人: 章冬霞

本發明公開了一種商用的Wi?Fi到ZigBee技術高可靠直接通信方法，包括步驟：一、獲得ZigBee數據幀的目標相位序列；二、根據目標相位序列匹配Wi?Fi技術CCK碼本；三、中心頻率偏移補償；四、生成Wi?Fi商用設備數據包有效載荷；五、商用設備的定制修改，實現對商用設備的兼容。本發明通過使用基于IEEE802.11b的Wi?Fi技術支持的CCK調制方式，合理匹配CCK碼字與目標ZigBee相位序列，產生具有高度相似性的物理層信號，該信號經過低通濾波器的濾波作用可以被商用ZigBee設備準確接收。且相對于傳統的ZigBee網內通信，由于Wi?Fi設備的高功率性，本發明提出的通信方法能夠覆蓋更大范圍的ZigBee網絡；此外，本發明采用的協議棧能夠被大部分商用設備向下兼容，能夠實現穩定的商用Wi?Fi設備到ZigBee設備高可靠直接通信。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，具體涉及一種商用的Wi-Fi到ZigBee技術高可靠直接通信方法。

背景技術

物聯網時代，智慧城市、智能交通、智慧家居、智慧醫療等為人們的生活提供了極大的便利。以Wi-Fi、ZigBee和藍牙為代表的無線技術廣泛應用于各種物聯網項目，普遍地部署于各種場景。然而大量的無線通信設備都工作于無需授權的ISM 2.4GHz頻段，且各種技術的通信信道間出現較大范圍的重疊。各無線通信技術將同一頻段除己方通信以外的信號視為干擾，支持這些協議的設備在物理空間的共存和頻譜空間的重疊導致了異質網絡共存問題，產生了嚴重的跨技術干擾，由此導致傳輸性能的下降。

異質網絡通信協同主要依賴于網關的使用，網關兼容不同的通信協議，從硬件上可以實現和不同網絡設備的直接通信，從軟件上可以實現不同網絡設備數據的融合。以ZigBee和藍牙之間的網關為例，網關同時兼容ZigBee和藍牙兩種協議，在接收ZigBee信號后進行數據解析，再以藍牙數據包的格式將數據封包后轉發，網關的使用在一定程度上能夠保證將數據準確無誤地在ZigBee和藍牙設備之間進行傳遞。然而，網關的引入同時也帶來了很多問題，比如網關需要兼容不同的通信協議，增加了網關設備這樣的硬件成本；為了更好的對異質網絡流量進行中繼，網關的部署需要根據網絡狀況選在特定的位置，在一定程度上增加了網絡的復雜度，也給網關的部署帶來了一定的挑戰；考慮到網關的工作機制，即“接收-處理-發送”，造成了由于中繼而增加的流量開銷，使得原本擁擠的通信環境更加糟糕；且通過網關進行異質網絡協調未能解決異質網絡共存導致的跨技術干擾。

跨技術通信的提出為上述問題的解決提供了新的解決思路。目前跨技術通信主要方向為：數據包級跨技術通信和物理層信號模擬跨技術通信。

數據包級跨技術通信主要通過數據包的長度、能量、信標定時來實現跨技術通信。其中，B2W2在重疊的窄帶藍牙信道和寬帶無線Wi-Fi信道中，利用Wi-Fi信道狀態信息(channel state information，CSI)的變化來實現藍牙設備到Wi-Fi設備的數據傳輸。Esense和HoWiEs方法通過調制Wi-Fi包的長度來構建相應的可識別符號。C-Morse采用兩種不同的Wi-Fi包長模擬長短碼，實現Wi-Fi到ZigBee的通信。Freebee通過調制數據包的發送時刻來構建特殊的能量，這樣的跨技術通信比特速率被限制為18bps。雖然基于數據包的特征可以實現異構物聯網直聯通信,但目前的解決方案存在信道利用率和吞吐量較低的缺點，需要發送大量數據包才能完成對數據的有效傳遞，對接收端的存儲和處理能力要求較高。