基于多信道監(jiān)聽和rssi采樣的通信方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信方 法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來無線傳感器網(wǎng)絡(luò)作為物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分，在智能交通、智能家居、精準(zhǔn) 農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都逐漸展開了應(yīng)用，并有著迅猛的發(fā)展，各種關(guān)于傳感網(wǎng)絡(luò)的新技術(shù)也備受重 視。
[0003] 而在無線通信網(wǎng)絡(luò)中，同一空間信道內(nèi)有越來越多的節(jié)點(diǎn)在同時(shí)工作，運(yùn)樣勢(shì)必 造成通信節(jié)點(diǎn)相互之間的干擾和碰撞，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，特別是在目前發(fā)展較為迅速的車載 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)對(duì)通信的實(shí)時(shí)性和可靠性的要求非常高，W充分保障交通安全。為了 各節(jié)點(diǎn)之間的對(duì)信道的有效利用和有效避免數(shù)據(jù)收發(fā)的串?dāng)_，引入合理且準(zhǔn)確可靠的信道 使用監(jiān)測(cè)機(jī)制成了提高無線通信網(wǎng)絡(luò)性能指標(biāo)的關(guān)鍵。
[0004] 目前較為適用的方法就是基于RSSKReceiveSi即alStrengthIndication,接 收信號(hào)的強(qiáng)度指示）的無線通信信道狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，通過獲得信道的RSSI，判定當(dāng)前信道 的忙閑活動(dòng)狀態(tài)，決定節(jié)點(diǎn)當(dāng)前是否能夠占據(jù)信道并發(fā)送數(shù)據(jù)。但是目前已有的方法都是 利用單信道單節(jié)點(diǎn)采樣RSSI值，具有不穩(wěn)定和不可靠性，容易隨著環(huán)境的不確定因素而上 下波動(dòng)，例如環(huán)境的濕度和溫度變化便可影響RSSI，而且運(yùn)些影響因素對(duì)RSSI值的采樣是 沒有規(guī)律的，所W較難分析其對(duì)RSSI值的影響程度，運(yùn)樣導(dǎo)致利用RSSI值來判斷信道的忙 閑狀態(tài)則具有一定的不可靠性。也就在一定程度上增加了各節(jié)點(diǎn)對(duì)信道狀態(tài)判斷錯(cuò)誤的概 率，在一定程度上導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸沖突碰撞。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽0化]有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信方法及裝置，通過 從不同的時(shí)域和空域?qū)崟r(shí)檢測(cè)多個(gè)信道的RSSI值，根據(jù)得到的多個(gè)RSSI值，準(zhǔn)確計(jì)算出當(dāng) 前環(huán)境的噪聲闊值，利用此闊值判斷當(dāng)前信道是否空閑，W有效避免發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)的碰撞。
[0006] 基于上述目的本發(fā)明提供的一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信方法，包括 W下步驟：
[0007] 從在空間上均勻分布的多個(gè)點(diǎn)，獲取多個(gè)相鄰的信道的RSSI值；
[0008] 若在t時(shí)刻，要使用所述多個(gè)相鄰的信道中的某一信道發(fā)送數(shù)據(jù)包，則獲取全部 信道的實(shí)時(shí)RSSI值，將所述全部信道的實(shí)時(shí)RSSI值進(jìn)行中位數(shù)計(jì)算，將結(jié)果加上一偏移量 X，得到噪聲闊值；
[0009] 將所述某一信道t時(shí)刻的實(shí)時(shí)RSSI值與所述噪聲闊值進(jìn)行比較；若所述實(shí)時(shí) RSSI值小于所述噪聲闊值，則判定該信道空閑并發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0010] 進(jìn)一步，每個(gè)信道的帶寬為600KHZ至IjIMHz。
[0011] 進(jìn)一步，所述偏移量X的范圍為2地m至8地m。
[0012] 本發(fā)明提供的一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信方法，包括W下步驟：
[0013] 從在空間上均勻分布的多個(gè)點(diǎn)，獲取多個(gè)相鄰的信道的RSSI值；
[0014] 若在t時(shí)刻，要使用所述多個(gè)相鄰的信道中的某一信道發(fā)送數(shù)據(jù)包，則對(duì)所述某 一信道的RSSI值從t時(shí)刻其向前W固定時(shí)間間隔進(jìn)行多次取樣，得到多個(gè)取樣值；
[0015] 對(duì)所述多個(gè)取樣值進(jìn)行最小二乘計(jì)算，得到噪聲闊值；
[0016] 將所述某一信道t時(shí)刻的實(shí)時(shí)RSSI值與所述噪聲闊值進(jìn)行比較；若所述實(shí)時(shí) RSSI值小于所述噪聲闊值，則判定該信道空閑并發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0017] 進(jìn)一步，令0 (t)表示t時(shí)刻的噪聲闊值，其計(jì)算式如下：
其中馬=1，式中RSSI化）為k時(shí)刻所述某一信道的RSSI值，m的取值范圍是2至 10的整數(shù)，n為整數(shù)。 陽01引進(jìn)一步，所述n的取值范圍為150到250的整數(shù)。
[0019] 進(jìn)一步，所述n的取值為200。
[0020] 本發(fā)明提供一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信裝置，包括處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)發(fā) 送系統(tǒng)和多個(gè)數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)和數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)分別連接至所述處理系 統(tǒng)；
[0021] 每個(gè)數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)分別占用多個(gè)相鄰信道中的一個(gè)，且每個(gè)數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)所占用 的信道均不相同；所述數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)能夠在所述數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)所占用的信道間進(jìn)行切換；
[0022] 在空閑時(shí)，所述數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄各自信道的RSSI值，并將該RSSI值 發(fā)送至處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，進(jìn)而得到各數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)所占用信道的實(shí)時(shí)噪聲闊值；在需要 發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，所述數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)從所述處理系統(tǒng)獲取其即將占用的信道的實(shí)時(shí)噪聲闊值， 并同時(shí)監(jiān)測(cè)該信道的實(shí)時(shí)RSSI值，通過對(duì)比所述實(shí)時(shí)RSSI值與實(shí)時(shí)噪聲闊值判定信道的 忙閑狀態(tài)，若判定信道狀態(tài)為忙，則所述數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)選擇等待，若判定信道狀態(tài)為空閑， 則所述數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0023] 進(jìn)一步，所述數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)和數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)均包括相連接的處理模塊和無線通信 模塊；所述數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)在空域上均勻分布；所述無線通信模塊用于接收或發(fā)送數(shù)據(jù)；在 信道空閑時(shí)，所述處理模塊通過所述無線通信模塊檢測(cè)到的環(huán)境噪聲值計(jì)算當(dāng)前信道的實(shí) 時(shí)RSSI值。
[0024] 從上面所述可W看出，本發(fā)明提供的基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信方法及 裝置，通過實(shí)時(shí)獲取信道的RSSI值，并W此準(zhǔn)確計(jì)算得到信道的噪聲闊值，利用信道的噪 聲闊值判斷當(dāng)前信道的忙閑狀態(tài)，給節(jié)點(diǎn)對(duì)信道的使用提供準(zhǔn)確信息，有效避免節(jié)點(diǎn)間發(fā) 送數(shù)據(jù)包的干擾碰撞，保證數(shù)據(jù)的正?？煽總鬏?。
【附圖說明】
[00巧]圖1是本發(fā)明提供的一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信裝置的實(shí)施例的模 塊示意圖；
[00%] 圖2是本發(fā)明提供的一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信裝置的實(shí)施例的多 信道頻譜分布示意圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明提供的一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信方法的第一實(shí)施例 的流程圖；
[0028] 圖4為本發(fā)明提供的一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信裝置的實(shí)施例的工 作示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0030] 圖1是本發(fā)明提供的一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信裝置的實(shí)施例的模 塊示意圖，如圖所示，本實(shí)施例提供的通信裝置包含了一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)1、處理系統(tǒng)2和 分別占用一個(gè)信道的多個(gè)數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)3,其占用的信道均不相同，且相鄰分布；每個(gè)數(shù)據(jù) 接收系統(tǒng)3用于監(jiān)測(cè)其所占用信道的RSSI值，將全部信道的RSSI值采樣并傳輸給處理系 統(tǒng)2進(jìn)行算法處理，一般情況下，運(yùn)些無線通信信道大多數(shù)是空閑的，只有很少部分被占用 傳輸數(shù)據(jù)，所W大部分?jǐn)?shù)據(jù)接收系統(tǒng)3檢測(cè)到的都是環(huán)境的噪聲RSSI值，處理系統(tǒng)2分析 運(yùn)些噪聲RSSI值，可W較為準(zhǔn)確的確定當(dāng)前環(huán)境的實(shí)時(shí)RSSI噪聲闊值，并將RSSI噪聲闊 值傳輸給數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)1，數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)1 一直也處于接收狀態(tài)，并同時(shí)實(shí)時(shí)采樣信道的 RSSI值，數(shù)據(jù)發(fā)送采樣1將信道的實(shí)時(shí)RSSI值與實(shí)時(shí)的RSSI噪聲闊值相比較，如果實(shí)時(shí) RSSI值大于實(shí)時(shí)的RSSI噪聲闊值，則可W判斷信道繁忙，有節(jié)點(diǎn)在利用信道傳輸數(shù)據(jù)，數(shù) 據(jù)發(fā)送系統(tǒng)1則會(huì)重新隨機(jī)選擇一個(gè)時(shí)隙，重新監(jiān)測(cè)信道狀態(tài)，并重新決定是否發(fā)送數(shù)據(jù) 包；如果實(shí)時(shí)RSSI值小于實(shí)時(shí)的RSSI噪聲闊值，則可W判斷信道空閑，可W擇機(jī)選擇發(fā)送 數(shù)據(jù)包。
[0031] 上述數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)1和數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)3均包括相連接的處理模塊和無線通信模 塊，并且數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)3在空域上均勻分布，W便實(shí)時(shí)獲取不同空域的RSSI值。無線通信 模塊用于接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，在信道空閑時(shí)，該無線通信模塊實(shí)時(shí)監(jiān)聽并接受其所處無線信 道的環(huán)境噪聲，并將其發(fā)送至處理模塊，處理模塊通過該環(huán)境噪聲值計(jì)算當(dāng)前信道的實(shí)時(shí) RSSI值，并發(fā)送至處理系統(tǒng)2進(jìn)行記錄和運(yùn)算。
[0032] 數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)在空域上的均勻分布可用W下示例說明：數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)共有8個(gè)， 那么可將它們?cè)O(shè)置于同一水平面內(nèi)，排布為2*4的陣列，同一排或同一列的相鄰數(shù)據(jù)接收 系統(tǒng)之間的距離為0.Im,W此種設(shè)置方式獲取一定區(qū)域內(nèi)位于不同位置的點(diǎn)的RSSI值，W 便于在處理時(shí)獲取更加可靠的環(huán)境噪聲值。上述0.Im僅為一個(gè)實(shí)例，具體距離可根據(jù)需要 選用任意適合值。
[0033] 在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，上述處理模塊采用MSP430fl34微控制忍片，上述無線通 信模塊采用S13321無線通信忍片。在運(yùn)種方式下，每個(gè)數(shù)據(jù)收發(fā)單元能夠很好的與其他收 發(fā)單元進(jìn)行獨(dú)立工作，為用戶提供了較好的動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展性。
[0034] 圖2是本發(fā)明一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信裝置的多信道頻譜分布示 意圖，如圖所示，各通信信道間是相鄰分布的，而且不同信道間保證信道不重疊，每個(gè)信道 的帶寬為600KHZ到IMHz;在本實(shí)施例中，每個(gè)信道具有SOOKHz的帶寬，可W較好保證信道 間沒有串?dāng)_。
[0035] 根據(jù)上述裝置，本發(fā)明還提出一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信方法，參考 圖3,本發(fā)明提供的通信方法的第一實(shí)施例的步驟包括：
[0036] SI,從在空間上均勻分布的多個(gè)點(diǎn)，獲取多個(gè)相鄰的信道的RSSI值。
[0037] 在本實(shí)施例中，該步驟由數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)3執(zhí)行，數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)3監(jiān)測(cè)到其所占用信 道的RSSI值后，將該值發(fā)送至處理系統(tǒng)2進(jìn)行記錄。
[003引 S2,若在t時(shí)刻，要使用所述多個(gè)相鄰的信道中的某一信道發(fā)送數(shù)據(jù)包，則獲取全 部信道的實(shí)時(shí)RSSI值，將所述全部信道的實(shí)時(shí)RSSI值進(jìn)行中位數(shù)計(jì)算，將結(jié)果加上一偏移 量X，得到噪聲闊值。
[0039] S3,將所述某一信道t時(shí)刻的實(shí)時(shí)RSSI值與所述噪聲闊值進(jìn)行比較；若所述實(shí)時(shí) RSSI值小于所述噪聲闊值，則判定該信道空閑并發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0040] 進(jìn)一步，每個(gè)信道的帶寬為600KHZ至IjIMHz。優(yōu)選的，信道帶寬為800KHZ，可W有 效防止信道之間的串?dāng)_。
[0041] 進(jìn)一步，所述偏移量X的范圍為2地m至8地m。優(yōu)選的，偏移量X的值為5地m，該 值是在公路交通環(huán)境下通過大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出的修正值，可W最為準(zhǔn)確地反映當(dāng)前環(huán)境實(shí) 際噪聲與所述計(jì)算值的偏差。
[0042] 通常情況下，大部分無線信道都處于空閑狀態(tài)，因此在空域內(nèi)的多個(gè)點(diǎn)，對(duì)多個(gè)相 鄰信道取樣后進(jìn)行中位數(shù)運(yùn)算，可W得到不受