一種2·4g傳輸網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)跳頻方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種計算機傳輸網(wǎng)絡(luò)的配對方法，特別是一種2.4G傳輸網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)跳頻方法。
技術(shù)背景
[0002]隨著社會的不斷發(fā)展，無線通信傳輸?shù)膬?yōu)點已經(jīng)逐步顯現(xiàn)。無線通信覆蓋范圍大，幾乎不受地理環(huán)境限制。無線通信可以隨時架設(shè)，隨時增加鏈路，安裝、擴容方便；無線通訊可以在短時間內(nèi)組建起通信鏈路，實現(xiàn)臨時、應(yīng)急、抗災(zāi)通信的目的。而有線通信則有地理的限制、較長的響應(yīng)時間。無線通信在可靠性、可用性和抗毀性等方面都超出了傳統(tǒng)的有線通信方式，尤其在一些特殊的地理環(huán)境下，更能體現(xiàn)出優(yōu)越性。
[0003]隨著無線技術(shù)的成熟，工業(yè)、醫(yī)療等行業(yè)也開始越來越多地使用2.4G通信，同時802.15.4,ZigBee以及W1-Fi也得到更多的應(yīng)用。由于2.4G通信的普及，在工廠、辦公樓、圖書館、地鐵和家庭的網(wǎng)絡(luò)覆蓋都在逐漸擴大，然而這么多獨立的無線通信網(wǎng)絡(luò)都是使用2.4G通信，信號之間容易出現(xiàn)干擾。現(xiàn)已知的工作在2.4G頻段的無線技術(shù)包括無繩電話，Zigbee1W1-FI,藍牙及其他廠家開發(fā)的封閉協(xié)議技術(shù)。因此在使用2.4G頻段時會遇到不可預(yù)測的干擾源，導(dǎo)致通信延時甚至通信中斷。為了解決信道之間相互干擾的問題，誕生了跳頻技術(shù)，通過跳頻技術(shù)實現(xiàn)。
[0004]當前技術(shù)為避免沖突，普遍采用的技術(shù)有以下幾種:
a,發(fā)送方同時在幾個頻率發(fā)送信息，接收方選擇最清晰的頻道進行接收。存在占用信道數(shù)量多，頻道配對時間長，跳頻反應(yīng)慢，容易干擾其他2.4G通信設(shè)備的缺點。
[0005]b,采用DSSS及其他固定信道算法，通過設(shè)置“信道”按鍵，需要用戶手動改變信道，對用戶的專業(yè)技能要求較高，不適用于一般消費者使用。
[0006]c，采用rass (跳頻擴頻)，通過不斷的在頻率段之間切換，避免沖突。跳頻技術(shù)(Frequency-Hopping Spread Spectrum ； FHSS)在同步、且同時的情況下，收發(fā)兩端以特定型式的窄頻載波來傳送訊號，對于一個非特定的接收器，F(xiàn)HSS所產(chǎn)生的跳動訊號對它而言，也只算是脈沖噪聲。FHSS所展開的訊號可依特別設(shè)計來規(guī)避噪聲或One-to-Many的非重復(fù)的頻道，并且這些跳頻訊號必須遵守FCC的要求，使用75個以上的跳頻訊號、且跳頻至下一個頻率的最大時間間隔(Dwell Time)為400ms。無法進行自適應(yīng)判斷，剔除壞信道，跳頻效率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明涉及提供一種解決現(xiàn)有的2.4G通信信道之間相互干擾的技術(shù)手段，解決現(xiàn)有技術(shù)存在容易干擾其他2.4G設(shè)備、占用信道數(shù)量多、自動化程度低的技術(shù)缺陷。解決用戶需要計算機網(wǎng)絡(luò)專業(yè)知識才能進行操作。使用期間無法判斷和剔除壞信道，導(dǎo)致跳頻效率低等缺陷。
[0008]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種2.4G傳輸網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)跳頻方法，包含至少一個發(fā)送端和至少一個接收端，發(fā)送端配對系統(tǒng)與接收端配對系統(tǒng)之間進行通信，所述的方法是發(fā)送端通電開機后；
SlO:發(fā)送端配對系統(tǒng)內(nèi)隨機建立的跳頻圖案，發(fā)送端配對系統(tǒng)根據(jù)跳頻圖案有序選擇使用信道，并設(shè)定信道的配對周期；發(fā)送端配對系統(tǒng)在配對周期內(nèi)在當前信道中發(fā)射配對信號;
Sll:接收端配對系統(tǒng)進行配對時搜索到發(fā)送端配對系統(tǒng)的配對信號；
512:接收端配對系統(tǒng)向發(fā)送端配對系統(tǒng)發(fā)送同步請求信息；同步請求信息包接收端配對系統(tǒng)的硬件信息和權(quán)限驗證信息供發(fā)送端進行接入權(quán)限驗證；
513:發(fā)送端配對系統(tǒng)在配對周期內(nèi)接收到接收端的同步請求信息后，發(fā)送端配對系統(tǒng)將跳頻圖案同步給接收端配對系統(tǒng)并記錄在接收端的內(nèi)存儲器中；
514:接收端配對系統(tǒng)根據(jù)跳頻圖案與發(fā)送端配對系統(tǒng)跳頻通信。到此為止，說明發(fā)送端與接收端配對成功，并進行數(shù)據(jù)傳輸。
[0009]所述的步驟S14接收端配對系統(tǒng)與發(fā)送端配對系統(tǒng)跳頻通信過程中，
521:每次跳頻后發(fā)送端配對系統(tǒng)向接收端配對系統(tǒng)發(fā)送連接確認信息；
522:發(fā)送端配對系統(tǒng)等待接收端配對系統(tǒng)發(fā)回回應(yīng)信息；
523:發(fā)送端配對系統(tǒng)收到回應(yīng)信息則表示該信道通信連接成功。
[0010]在于執(zhí)行步驟S22后，
531:如果接收端配對系統(tǒng)無法在跳轉(zhuǎn)到跳頻圖案的下一個信道前收到當前信道的連接確認信息則表示該信道通信不成功；
532:接收端配對系統(tǒng)則標記該信道有一次通信失??；然后返回執(zhí)行S14 ；
533:當其中一個信道出現(xiàn)連續(xù)三次通信失敗的記錄，則將該信道從跳頻圖案中刪除；然后執(zhí)行S14 ；
534:如果接收端配對系統(tǒng)輪詢跳頻圖案后，通信全部不成功，則重新執(zhí)行步驟S10。
[0011]執(zhí)行步驟S22后，
541:如果發(fā)送端配對系統(tǒng)無法在跳轉(zhuǎn)到跳頻圖案的下一個信道前收到當前信道的回應(yīng)信息則表示該信道通信不成功；
542:發(fā)送端配對系統(tǒng)則標記該信道有一次通信失敗；然后返回執(zhí)行S14 ；
S43:當其中一個信道出現(xiàn)連續(xù)三次通信失敗的記錄，則將該信道確定為壞信道，將該信道從跳頻圖案中刪除；然后執(zhí)行S14 ；
S44:如果發(fā)送端配對系統(tǒng)輪詢跳頻圖案后，通信全部不成功，則重新執(zhí)行步驟S10。
[0012]具體地說，所述的跳頻圖案包括信道頻率列表和與信道頻率列表的信道一一對應(yīng)的信道狀態(tài)表。
[0013]所述的接收端配對系統(tǒng)持續(xù)執(zhí)行步驟S14持續(xù)工作至與發(fā)送端配對系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信聯(lián)接斷開，然后發(fā)送端配對系統(tǒng)與接收端配對系統(tǒng)返回執(zhí)行步驟Sll至步驟S14。
[0014]所述發(fā)送端隨機建立跳頻圖案的方法是先產(chǎn)生兩個0-255的偽隨機數(shù)；其中一個偽隨機數(shù)+ (總信道數(shù)-1)的余數(shù)為跳頻步進值。另一個偽隨機數(shù)+ (總信道數(shù)-1)的余數(shù)為為起始值；跳頻圖案的第一個信道是將(起始值+跳頻步進值)+ (總信道數(shù)-1)的余數(shù)在發(fā)送端的信道列表中對應(yīng)的信道編號。其余信道是(前一信道編號+跳頻步進值)+(總信道數(shù)-1)的余數(shù)在發(fā)送端的信道列表中對應(yīng)的信道編號。獲得信道編號后將信道列表中的信道信息映射到跳頻圖案中
所述的步驟S13中發(fā)送端配對系統(tǒng)與接收端配對系統(tǒng)的同步操作如下:
561:在發(fā)送端配對系統(tǒng)接收到同步請求信息，發(fā)送端將該接收端記錄為配對成功設(shè)備;
562:發(fā)送端配對系統(tǒng)發(fā)送跳頻圖案和同步時鐘給接收端配對系統(tǒng)；
563:接收端配對系統(tǒng)收到同步時鐘和跳頻圖案后，重置接收端的跳頻時鐘，以此時刻在跳頻圖案中對應(yīng)的信道開始跳頻通信。
[0015]執(zhí)行步驟Sll時接收端配對系統(tǒng)進行以下操作；
571:接收端配對系統(tǒng)在信道列表中選定一個信道；
572:接收端配對系統(tǒng)使用該信道進行搜索發(fā)送端配對系統(tǒng)的配對信號，搜索周期為15ms ；S73:如果接收端配對系統(tǒng)在該信道的搜索周期沒有搜索到發(fā)送端配對系統(tǒng)的配對信號，則表示該信道配對失敗，接收端配對系統(tǒng)在信道列表中選用下一個信道，然后返回步驟 S72。
[0016]在步驟S13中，如果發(fā)送端配對系統(tǒng)在配對周期內(nèi)收到同步請求信息，則表示當前使用的信道與接收端配對成功，立即使用當前信道將跳頻圖案同步給接收端配對系統(tǒng)；
如果發(fā)送端配對系統(tǒng)在配對周期內(nèi)未收到同步請求信息，則表示與接收端配對失敗，在配對周期結(jié)束后使用跳頻圖案中下一信道，執(zhí)行步驟發(fā)送配對信號。
[0017]所述的步驟SlO中的配對周期為1ms。
[0018]發(fā)送端隨機建立跳頻圖案的方法是先產(chǎn)生兩個0~255的偽隨機數(shù)，一個偽隨機數(shù)對(總信道數(shù)-1)取余后得出跳頻步進值；另一個偽隨機數(shù)對(總信道數(shù)-1)取余后做為起始值；起始值加上跳頻步進值并對(總信道數(shù)-1)取余得到跳頻圖案第一個信道，其余信道由前一信道遞加跳頻步進值并對(總信道數(shù)-1)取余后得到。
[0019]本發(fā)明所述的算法的的優(yōu)點在于在同一時間內(nèi)只占用一個信道，發(fā)現(xiàn)通信不成功時，馬上跳頻。既保證了本身通信的流暢，也不影響其他2.4G設(shè)備的使用。使用自適應(yīng)跳頻操作，無需用戶手動操作。在跳頻的基礎(chǔ)上增加自適應(yīng)判斷，剔除壞信道，提高跳頻效率，保證長時間優(yōu)質(zhì)的通信。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實施例一的配對過程流程圖；
圖3為本發(fā)明實施例一的同步操作示意圖；
圖4為本發(fā)明實施例一的跳頻通訊過程示意圖；
圖5為本發(fā)明實施例一的刪除信道操作示意圖；
圖6為本發(fā)明實施例_■的跳頻圖案Te生成不意圖。
具體實施例
[0021]實施例一:如圖1至5所示，本發(fā)明實施例包含至少一個發(fā)送端和至少一個接收端，發(fā)送端配對系統(tǒng)與接收端配對系統(tǒng)之間進行通信，所述的方法是發(fā)送端通電開機后；
SlO:發(fā)送端配對系統(tǒng)內(nèi)隨機建立的跳頻圖案Te，發(fā)送端配對系統(tǒng)根據(jù)跳頻圖案Te有序選擇使用信道L1、L2、L3……Ln，并設(shè)定信道的配對周期T=Ims ;發(fā)送端配對系統(tǒng)在配對周期內(nèi)在當前信道L20中發(fā)射配對信號Pa ；
511:接收端配對系統(tǒng)進行配對時搜索到發(fā)送端配對系統(tǒng)的配對信號Pa ；
512:接收端配對系統(tǒng)向發(fā)送端配對系統(tǒng)發(fā)送同步請求信息Sy ;同步請求信息Sy包接收端配對系統(tǒng)的硬件信息H20和權(quán)限驗證信息V20供發(fā)送端進行接入權(quán)限驗證；
513:發(fā)送端配對系統(tǒng)在配對周期內(nèi)接收到接收端的同步請求信息Sy后，發(fā)送端配對系統(tǒng)將跳頻圖案Te同步給接收端配對系統(tǒng)并記錄在接收端的內(nèi)存儲器中；至此，接收端內(nèi)就有了與發(fā)送端的跳頻圖案Te相同的跳頻圖案Tr。
[0022]如圖2、4、5所示，S14:接收端配對系統(tǒng)根據(jù)跳頻圖案Tr與發(fā)送端配對系統(tǒng)跳頻通信。接收端和發(fā)送端根據(jù)跳頻圖案Te和跳頻圖案Tr由信道L20開始通信，依次經(jīng)過L21、L22.L23……到Ln，當使用完信道Ln之后重新由信道LI到Ln的順序循環(huán)通信。其優(yōu)點在于保證了本身通信的流暢，也不影響其他2.4G設(shè)備的使用。使用自適應(yīng)跳頻操作，無需用戶手動操