无线通信方法及其对应的主设备、从设备和无线通信系统与流程

本发明涉及无线通信技术领域。具体地说，涉及一种无线通信方法及其对应的主设备、从设备和无线通信系统。

背景技术：

无线通信(Wireless Communication)是利用电磁波信号可以在自由空间中传播的特性进行信息交换的一种通信方式，近些年信息通信领域中，发展最快、应用最广的就是无线通信技术。在移动中实现的无线通信又通称为移动通信。随着移动通信设备的应用越来越广，电池供电的产品越来越多，因此设备必须向低功耗、微功耗方向发展。

降低移动通信设备的功耗，只降低发射极的发射功率，或者只降低接收机的电流消耗是不现实的，这种做法会带来通信质量下降的恶劣后果。只有采用空闲时通信设备休眠的方式，才能大大地降低通信设备的平均功耗，达到降低功耗的目的。对于由两个以上无线收发设备组成的无线通信系统或网络中，其中的某一个设备真正工作于发射或接受的时间是很少的。当通信设备不工作于发射也不工作于接收时，使其进入休眠状态，可大大降低平均功耗。因为休眠状态的电流消耗只有微安级。而无线通信设备发射时的电流是数十毫安以上，接收电流也在十几到数十毫安之间。

当某个或某组无线通信设备处于休眠状态时，其不接收也不发射，处于非工作状态。而当其他设备需要直接和其进行通信时，通信也是不会成功的。因此，在其他设备需要和它进行通信时，需要将处于休眠状态的无线通信设备唤醒后再进行通信。常用的唤醒方法为开窗口法，即，当无线通信系统中某无线收发设备有通信需求时，先重复发送若干个唤醒数据包，接收机在定 时探测唤醒数据包，只要正确收到其中一包数据，就进入被唤醒状态等待接收通信数据。此时，发送唤醒数据包的是主设备、接收唤醒数据包被唤醒的是从设备。

上述开窗口方法中，虽然说在从设备在休眠状态时只是定时探测唤醒数据包可以降低功耗，但是从其被唤醒到接收正式的通信数据的这段等待时间里，如图1中的Tw时间内，从设备一直处于接收状态，会增加从设备的平均功耗。而且，一般的主设备和从设备之间只有一个通信频道，因此，一个主设备只能与一个从设备进行相互通信或者给多个从设备发送数据，而不能同时与其他从设备进行相互通信。另外，在具有多个主设备和多个从设备的无线通信系统中，当其中一个主设备与一个从设备进行通信时，其占用了通信频道，其他主设备就无法与从设备进行通信。

技术实现要素：

为此，本发明所要解决的技术问题在于在从设备从被唤醒到接收正式的通信数据的这段等待时间内一直处于接收状态，会增加从设备的平均功耗，且在只有一个通信频道时只能进行一个主从设备间的相互通信，主设备不能与其他从设备进行相互通信，其他主设备也不能与其他从设备进行通信，从而提出一种可以进一步降低设备平均功耗且可实现一个主设备与多个从设备间的相互通信、多个主设备分别与一个或一个以上从设备相互通信的无线通信方法及其对应的主设备、从设备和无线通信系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：

一种无线通信方法，应用于无线通信系统中的从设备，包括以下步骤：

处于休眠状态时，在第一频道按第一时间间隔周期性地接收主设备发送的第一唤醒数据包；

当接收到第一唤醒数据包后进入激活状态，在第一频道上发送激活状态信号给主设备，并切换到与主设备约定的第二频道；

在第二频道上按第二时间间隔周期性地接收主设备发送的第二唤醒数据 包，当接收到第二唤醒数据包时，进入连续接收状态；

在第二频道上发送连续接收状态信号给主设备；

在第二频道上接收主设备发送的通信数据。

优选地，第二时间间隔小于第一时间间隔。

一种无线通信方法，应用于无线通信系统中的主设备，包括以下步骤：

在第一频道上发送第一唤醒数据包；

在第一频道上接收从设备发送的激活状态信号；

在发送完第一唤醒数据包后，在第二频道上发送第二唤醒数据包给从设备；

在第二频道上接收从设备发送的连续接收状态信号；

在第二频道上发送通信数据给从设备。

一种无线通信方法，应用于无线通信系统中的主设备，包括以下步骤：

在第一频道上发送第一唤醒数据包给至少两个从设备，至少两个从设备包括第一从设备和第二从设备；

在第一频道上接收第一从设备发送的第一激活状态信号；

在第一频道上接收第二从设备发送的第二激活状态信号；

在发送完第一唤醒数据包后，在与第一从设备约定的第二频道上发送第二唤醒数据包给第一从设备，在与第二从设备约定的第三频道上发送第三唤醒数据包给第二从设备；

在第二频道上接收第一从设备发送的第一连续接收状态信号，在第三频道上接收第二从设备发送的第二连续接收状态信号；

在第二频道上与第一从设备进行通信，在第三频道上与第二从设备进行通信。

一种无线通信方法，应用于无线通信系统，无线通信系统至少包括第一 主设备、第二主设备、第一从设备和第二从设备，包括以下步骤：

第一主设备在第一频道上发送第一唤醒数据包；

处于休眠状态的第一从设备在第一频道上按第一时间间隔周期性地接收第一唤醒数据包；

当第一从设备接收到第一唤醒数据包后进入激活状态，在第一频道上发送第一激活状态信号给第一主设备，并切换到与第一主设备约定的第二频道；

第一主设备在第一频道上接收第一激活状态信号；

第一主设备在发送完第一唤醒数据包后，在第二频道上发送第二唤醒数据包给第一从设备；

第一从设备在第二频道按第二时间间隔周期性地接收第二唤醒数据包，当接收到第二唤醒数据包时，进入连续接收状态；

第一从设备在第二频道发送第一连续接收状态信号给第一主设备；

第一主设备在第二频道上接收第一连续接收状态信号；

第一主设备在第二频道上发送通信数据给第一从设备；

第一从设备在第二频道上接收第一主设备发送的通信数据；

第二主设备在第一频道上发送第三唤醒数据包；

处于休眠状态的第二从设备在第一频道上按第三时间间隔周期性地接收第三唤醒数据包；

当第二从设备接收到第三唤醒数据包后进入激活状态，在第一频道发送第二激活状态信号给第二主设备，并切换到与第二主设备约定的第三频道；

第二主设备在第一频道上接收第二激活状态信号；

第二主设备在发送完第三唤醒数据包后，在第三频道上发送第四唤醒数据包给第二从设备；

第二从设备在第三频道按第四时间间隔周期性地接收第四唤醒数据包， 当接收到第四唤醒数据包时，进入连续接收状态；

第二从设备在第三频道发送第二连续接收状态信号给第二主设备；

第二主设备在第三频道上接收第二连续接收状态信号；

第二主设备在第三频道上发送通信数据给第二从设备；

第二从设备在第三频道上接收第二主设备发送的通信数据。

一种无线通信从设备，包括：

第一唤醒数据包接收单元，用于处于休眠状态时在第一频道按第一时间间隔周期性地接收主设备发送的第一唤醒数据包；

发送与切换单元，当接收到第一唤醒数据包后进入激活状态，用于在第一频道上发送激活状态信号给主设备，并切换到与主设备约定的第二频道；

第二唤醒数据包接收单元，用于在第二频道上按第二时间间隔周期性地接收主设备发送的第二唤醒数据包，当接收到第二唤醒数据包时，进入连续接收状态；

连续接收状态信号发送单元，用于在第二频道上发送连续接收状态信号给主设备；

通信数据接收单元，用于在第二频道上接收主设备发送的通信数据。

一种无线通信主设备，包括：

第一唤醒数据包发送单元，用于在第一频道上发送第一唤醒数据包；

激活状态信号接收单元，用于在第一频道上接收从设备发送的激活状态信号；

第二唤醒数据包发送单元，用于在发送完第一唤醒数据包后，在第二频道上发送第二唤醒数据包给从设备；

连续接收状态信号接收单元，用于在第二频道上接收从设备发送的连续接收状态信号；

通信数据发送单元，用于在第二频道上发送通信数据给从设备。

一种无线通信主设备，包括：

第一发送单元，用于在第一频道上发送第一唤醒数据包给至少两个从设备，至少两个从设备包括第一从设备和第二从设备；

第一接收单元，用于在第一频道上接收第一从设备发送的第一激活状态信号；

第二接收单元，用于在第一频道上接收第二从设备发送的第二激活状态信号；

第二发送单元，在发送完第一唤醒数据包后，在与第一从设备约定的第二频道上发送第二唤醒数据包给第一从设备，在与第二从设备约定的第三频道上发送第三唤醒数据包给第二从设备；

第三接收单元，在第二频道上接收第一从设备发送的第一连续接收状态信号，在第三频道上接收第二从设备发送的第二连续接收状态信号；

通信单元，在第二频道上与第一从设备进行通信，在第三频道上与第二从设备进行通信。

一种无线通信系统，包括：

从设备，该从设备为上述从设备；

主设备，该主设备为上述第一种主设备。

一种无线通信系统，包括：

从设备，该从设备为上述从设备；

主设备，该主设备为上述第二种主设备。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

1.本发明提供的无线通信方法及其对应的主设备、从设备和无线通信系统，当从设备接收到主设备的第一唤醒数据包时，从设备进入激活状态，但是此时，从设备并不会处于连续接收状态，而是按照第二时间间隔周期性地接收 第二唤醒数据包，直到其接收到主设备发送的第二唤醒数据包时才会进入连续接收状态。与现有技术中从设备在接收到主设备发送的第一唤醒数据包后就一直处于连续接收状态等待主设备发送通信数据相比，该无线通信方法可进一步减小从设备的平均功耗。

2.本发明提供的无线通信方法及其对应的主设备、从设备和无线通信系统，主设备使用第一频道唤醒从设备，在其他频道上与从设备通信，不同的从设备对应不同的通信频道，从而使得主设备可以利用不同的通信频道同时与不同从设备进行通信且不会相互干扰。

3.在包括两个或两个以上的主设备和两个或两个以上的从设备的无线通信系统中，由于不同的从设备对应不同的通信频道，因此不同的主设备可以同时通过不同的通信频道与对应的从设备进行通信而不会相互干扰。

附图说明

图1是现有技术中主从设备进行通信的时序示意图；

图2是本发明实施例1中的一种无线通信方法流程示意图；

图3是本发明实施例1中的主从设备进行通信时的时序示意图；

图4是本发明实施例2中的一种无线通信方法流程示意图；

图5是本发明实施例3中的一种无线通信方法流程示意图；

图6是本发明实施例5中的一种无线通信从设备结构示意图；

图7是本发明实施例6中的一种无线通信主设备结构示意图；

图8是本发明实施例7中的一种无线通信主设备结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明的内容，下面结合附图和实施例对本发明所提供的技术方案作进一步的详细描述。

实施例1

如图2所示，本实施例提供了一种应用于无线通信系统中的从设备的无线 通信方法，包括以下步骤：

S11：从设备处于休眠状态时，在第一频道按第一时间间隔周期性地接收主设备发送的第一唤醒数据包；

S12：当从设备接收到主设备发送的第一唤醒数据包后进入激活状态，在第一频道上发送激活状态信号给主设备，并切换到与主设备约定的第二频道；

S13：从设备在第二频道按第二时间间隔周期性地接收主设备发送的第二唤醒数据包，当接收到第二唤醒数据包时，进入连续接收状态；

S14：从设备在第二频道上发送连续接收状态信号给主设备；

S15：从设备在第二频道上接收主设备发送的通信数据。之后，也可发送通信数据给主设备，实现相互通信。

如图3所示，主设备需要与从设备通信时，主设备会周期性地发送Ts时长的第一唤醒数据包以唤醒处于休眠状态的从设备，而处于休眠状态下等待被唤醒的从设备也会按第一时间间隔周期性地接收主设备发送的第一唤醒数据包。当从设备接收到第一唤醒数据包时，从设备进入激活状态，但是此时，从设备并不会处于连续接收状态，因为主设备需要发送完整个第一唤醒数据包后才能发送通信数据，所以从设备进入激活状态后，可能并不能立即接收到主设备发送的通信数据。如果处于连续接收状态等待主设备发送通信数据，那么这段等待的时间就是在消耗电能做无用功。所以，本发明中进入激活状态的从设备会按照第二时间间隔周期性地接收主设备在发送完第一唤醒数据包之后发送的第二唤醒数据包，从设备接收到第二唤醒数据包后才会进入连续接收状态以接收通信数据。与现有技术中从设备在接收到主设备发送的第一唤醒数据包后就一直处于连续接收状态等待主设备发送通信数据相比，该无线通信方法可进一步减小从设备的平均功耗。另外，在从设备进入激活状态后，就会切换到与主设备约定的第二频道，此时从设备就接收不到主设备在第一频道发送的第一唤醒数据包，以保证处于激活状态的从设备能够再次以第二时间间隔周期性地接收第二唤醒数据包而不会一直被激活从而一直处于接收状态。但是如果从设备以第二时间间隔周期性地接收主设备发送的通 信数据可能会导致漏接部分数据，因此主设备在发送通信数据之前需要发送第二唤醒数据包使得从设备进入连续接收状态，以便从设备能够完整地接收主设备发送的通信数据。

具体地，综合考虑功耗和通信效率，上述第二时间间隔优选小于第一时间间隔。首先，为了降低功耗，处于休眠状态下的从设备周期性地接收主设备发送的第一唤醒数据包的第一时间间隔应该设置的比较大，否则其降低功耗的效果不是很明显；其次，从设备处于激活状态的时间必然小于主设备发送单个第一唤醒数据包的时间Ts，考虑到主设备的功耗，该时间Ts必然不会太长，所以从设备处于激活状态时周期性接收主设备发送的第二唤醒数据包的第二时间间隔应该设置的比较小，从而可以尽快地接收到第二唤醒数据包进入连续接收状态，以提高通信效率，同时也可减少主设备发送第二唤醒数据包的次数从而降低主设备的平均功耗。

另外，主要从通信效率考虑，主设备发送单个第一唤醒数据包的时间优选大于第一时间间隔，上述主设备发送单个第二唤醒数据包的时间优选大于第二时间间隔，以使得从设备都能尽快接收第一唤醒数据包和第二唤醒数据包。主设备发送单个第一唤醒数据包的时间为7-14s，从设备周期性接收第一唤醒数据包的第一时间间隔为7-13s，主设备发送单个第二唤醒数据包的时间为500ms-2s，从设备周期性接收第二唤醒数据包的第二时间间隔为500ms-1.5s。

实施例2

如图4所示，本实施例提供了一种用应用于无线通信系统中的主设备的无线通信方法，包括以下步骤：

S21：主设备在第一频道上发送第一唤醒数据包；

S22：主设备在第一频道上接收从设备发送的激活状态信号；

S23：主设备在发送完第一唤醒数据包后在第二频道上发送第二唤醒数据包给从设备；

S24：主设备在第二频道上接收从设备发送的连续接收状态信号；

S25：主设备在第二频道上发送通信数据给从设备。之后，主设备也可以接受从设备发送的通信数据，实现相互通信。

从设备在接收到主设备发送的第一唤醒数据包后就会进入激活状态，但是此时从设备并不是处于连续接收状态，而是也以第二时间间隔周期性地接收主设备发送的第二唤醒数据包，直到其接收到第二唤醒数据包后才进入连续接收状态。因此，为了避免从设备一直接收第一唤醒数据包而一直处于接收状态，需要在其进入激活状态后，切换其接收频道，将其切换到第二频道，就接收不到主设备在第一频道发送的第一唤醒数据包了，就可以只是周期性地接收数据了。但是如果主设备在发送完第一唤醒数据包后还在第一频道发送通信数据或第二唤醒数据包，那么从设备也接收不到，所以主设备也必须切换到第二频道。处于激活状态的从设备只是以第二时间间隔周期性地接收数据，此时主设备如果直接发送通信数据会导致从设备丢失部分通信数据，因此主设备需要发送第二唤醒数据包给从设备，使得从设备进入连续接收状态来完整地接收通信数据。

实施例3

如图5所示，本实施例提供了一种应用于无线通信系统中的主设备的无线通信方法，该方法适用于具有两个或两个以上从设备的情况，包括以下步骤：

S31：主设备在第一频道上发送第一唤醒数据包给至少两个从设备，该至少两个从设备包括第一从设备和第二从设备；

S32：主设备在第一频道上接收第一从设备发送的第一激活状态信号；

S33：主设备在第一频道上接收第二从设备发送的第二激活状态信号；

S34：在发送完第一唤醒数据包后，主设备在与第一从设备约定的第二频道上发送第二唤醒数据包给第一从设备，在与第二从设备约定的第三频道上发送第三唤醒数据包给第二从设备；

S35：在第二频道上接收第一从设备发送的第一连续接收状态信号，在第三频道上接收第二从设备发送的第二连续接收状态信号；

S36：在第二频道上与第一从设备进行通信，在第三频道上与第二从设备进行通信。

现有技术中，各个无线通信设备之间只使用一个频道，使得包含多个主从设备的无线通信系统也只能实现一对一的相互通信，或者一对多的单向通信。本实施例提供的无线通信方法，主设备使用第一频道唤醒从设备，在其他频道上与从设备通信，不同的从设备对应不同的通信频道，从而使得主设备可以利用不同的通信频道同时与不同从设备进行通信且不会相互干扰。

实施例4

本实施例提供了一种无线通信方法，应用于无线通信系统，该无线通信系统至少包括第一主设备、第二主设备、第一从设备和第二从设备，该方法包括以下步骤：

第1步：第一主设备在第一频道上发送第一唤醒数据包；

第2步：处于休眠状态的第一从设备在第一频道上按第一时间间隔周期性地接收第一唤醒数据包；

第3步：当第一从设备接收到第一唤醒数据包后进入激活状态，在第一频道上发送第一激活状态信号给第一主设备，并切换到与第一主设备约定的第二频道；

第4步：第一主设备在第一频道上接收第一激活状态信号；

第5步：第一主设备在发送完第一唤醒数据包后，在第二频道上发送第二唤醒数据包给第一从设备；

第6步：第一从设备在第二频道按第二时间间隔周期性地接收第二唤醒数据包，当接收到第二唤醒数据包时，进入连续接收状态；

第7步：第一从设备在第二频道发送第一连续接收状态信号给第一主设备；

第8步：第一主设备在第二频道上接收第一连续接收状态信号；

第9步：第一主设备在第二频道上发送通信数据给第一从设备；

第10步：第一从设备在第二频道上接收第一主设备发送的通信数据；

第11步：第二主设备在第一频道上发送第三唤醒数据包；

第12步：处于休眠状态的第二从设备在第一频道上按第三时间间隔周期性地接收第三唤醒数据包；

第13步：当第二从设备接收到第三唤醒数据包后进入激活状态，在第一频道发送第二激活状态信号给第二主设备，并切换到与第二主设备约定的第三频道；

第14步：第二主设备在第一频道上接收第二激活状态信号；

第15步：第二主设备在发送完第三唤醒数据包后，在第三频道上发送第四唤醒数据包给第二从设备；

第16步：第二从设备在第三频道按第四时间间隔周期性地接收第四唤醒数据包，当接收到第四唤醒数据包时，进入连续接收状态；

第17步：第二从设备在第三频道发送第二连续接收状态信号给第二主设备；

第18步：第二主设备在第三频道上接收第二连续接收状态信号；

第19步：第二主设备在第三频道上发送通信数据给第二从设备；

第20步：第二从设备在第三频道上接收第二主设备发送的通信数据，之后，也可以发送通信数据给第二主设备，实现相互通信。

在包括两个或两个以上的主设备和两个或两个以上的从设备的无线通信系统中，由于不同的从设备对应不同的通信频道，因此不同的主设备可以同时通过不同的通信频道与对应的从设备进行通信而不会相互干扰。

在其他的具体实施方式中，在当第一从设备接收到第一主设备发送的第一唤醒数据包后进入激活状态，发送激活状态信号给第一主设备，并切换到与第一主设备约定的第二频道的步骤之后，第二主设备就可以第一频道上发送第一唤醒数据包以与第二从设备通信。从而，在第一主设备与第一从设备 通信的同时，第二主设备可以与第二从设备进行通信。

实施例5

如图6所示，本实施例提供了一种无线通信从设备，包括：

第一唤醒数据包接收单元M11，用于处于休眠状态时在第一频道按第一时间间隔周期性地接收主设备发送的第一唤醒数据包；

发送与切换单元M12，当接收到第一唤醒数据包后进入激活状态，用于在第一频道上发送激活状态信号给主设备，并切换到与主设备约定的第二频道；

第二唤醒数据包接收单元M13，用于在第二频道上按第二时间间隔周期性地接收主设备发送的第二唤醒数据包，当接收到第二唤醒数据包时，进入连续接收状态；

连续接收状态信号发送单元M14，用于在第二频道上发送连续接收状态信号给主设备；

通信数据接收单元M15，用于在第二频道上接收主设备发送的通信数据。

为避免在从设备进入激活状态后一直处于接收状态而耗费电能，本实施例提供的无线通信系统中从设备在进入激活状态后就切换其接收频道至第二频道，此时其接收不到主设备在第一频道发送的第一唤醒数据包，从而使得其可以按第二时间间隔周期性地接收主设备发送的第二唤醒数据包，在其接收到第二唤醒数据包后才进入连续接收状态以完整接收主设备发送的通信数据，从而进一步降低通信设备的平均功耗。

实施例6

如图7所示，本实施例提供了一种无线通信主设备，包括：

第一唤醒数据包发送单元M21，用于在第一频道上发送第一唤醒数据包；

激活状态信号接收单元M22，用于在第一频道上接收从设备发送的激活状态信号；

第二唤醒数据包发送单元M23，用于在发送完第一唤醒数据包后，在第二 频道上发送第二唤醒数据包给从设备；

连续接收状态信号接收单元M24，用于在第二频道上接收从设备发送的连续接收状态信号；

通信数据发送单元M25，用于在第二频道上发送通信数据给从设备。

在从设备为避免被第一唤醒数据包重复唤醒而切换到第二频道后，为了能够与从设备顺利进行通信，主设备也需要相应切换到从设备对应的第二频道。另外，为了使得从设备能够完整接收通信数据而不会漏接，主设备需要发送第二唤醒数据包使得从设备从按第二时间间隔周期性地接收数据的激活状态进入连续接收状态。

实施例7

如图8所示，本实施例提供了一种无线通信主设备，包括：

第一发送单元M31，用于在第一频道上发送第一唤醒数据包给至少两个从设备，该至少两个从设备包括第一从设备和第二从设备；

第一接收单元M32，用于在第一频道上接收第一从设备发送的第一激活状态信号；

第二接收单元M33，用于在第一频道上接收第二从设备发送的第二激活状态信号；

第二发送单元M34，在发送完第一唤醒数据包后，在与第一从设备约定的第二频道上发送第二唤醒数据包给第一从设备，在与第二从设备约定的第三频道上发送第三唤醒数据包给第二从设备；

第三接收单元M35，在第二频道上接收第一从设备发送的第一连续接收状态信号，在第三频道上接收第二从设备发送的第二连续接收状态信号；

通信单元M36，在第二频道上与第一从设备进行通信，在第三频道上与第二从设备进行通信。

本实施例提供的无线通信系统，主设备使用第一频道唤醒从设备，在其 他频道上与从设备通信，不同的从设备对应不同的通信频道，从而使得主设备可以利用不同的通信频道同时与不同从设备进行通信且不会相互干扰。

实施例8

本实施例提供了一种无线通信系统，包括实施例5中所述的从设备和实施例6中的主设备。

实施例9

本实施例提供了一种无线通信系统，至少包括两个实施例5中所述的从设备和实施例7中的主设备。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。