环境条件影响的环境噪声阔值；为了尽可能 消除偏差，再人为地加上一偏移量，即可得到精确的环境噪声估计值。
[0043] 本发明提供的通信方法的第二实施例，其步骤如下：
[0044] SI,从在空间上均匀分布的多个点，获取多个相邻的信道的RSSI值。
[0045] 在本实施例中，该步骤由数据接收系统3执行，数据接收系统3监测到其所占用信 道的RSSI值后，将该值发送至处理系统2进行记录。
[0046] S2,若在t时刻，要使用所述多个相邻信道中的某一信道发送数据包，则对所述某 一信道的RSSI值从t时刻其向前W固定时间间隔进行多次取样（也即从t起向前，获取多 个时隙的RSSI值），得到多个取样值。
[0047] S3,估算环境背景噪声。
[0048] 估算环境背景噪声的计算式为： 中RSSI(t)表示在t时刻所述 信道的实时RSSI值，此RSSI值由占用该信道的数据接收系统3监测得出；本式的含义为计 算自上一时隙起向前至第n个时隙本信道的RSSI采样值的均值，由于无线通信信道大多数 是空闲的，只有很少部分被占用传输数据，所W大部分数据接收系统3检测到的都是环境 背景噪声RSSI值，因此取较长时间的取样值的均值可W用于估算环境背景噪声RSSI值。n 的取值应当较大，W保证对于环境噪声估计的尽量准确，在本实施例中其取值为200。
[0049] S4,将所述多个取样值和所述环境背景噪声进行最小二乘法计算，得到噪声阔 值；
[0050] 本步骤的具体计算式如下：
[0051] (I) 阳化引式（I)中0 (t)为t时亥U的实时噪声阔值，
为上述估算的环境 背景噪声RSSI值，系数曰1至am是通过大量的训练数据并利用最小二乘法估计出来的值。
[0053]S5,将该信道t时刻的实时RSSI值与所述噪声阔值进行比较；若所述实时RSSI值 大于所述噪声阔值，则判定该信道为忙，否则判定该信道空闲。
[0054] 即将RSSI(t)同0 (t)比较，若RSSI(t)大于0 (t)，则判定信道忙，通信节点等待 并重新选择一个时隙发送W防止碰撞，否则，判定信道空闲，节点可W发送数据。
[005引进一步，曰1-曰。的获取方式入下：
[0056] 通过大量的实验数据采集，可W得到一连串的对信道的RSSI的监测数据，如Ri, 尺2,Rs,R"…，R"，n为数量级在10?上的正整数。在运些序列中，可W准确地知道哪一个 R值是信道空闲时候的R值，哪一个R值是信道忙时候的R值。运些数据点获取的间隔为 2ms。我们在各种复杂的环境下都采样获得样本数据，比如在不同的溫度，湿度，天气，不同 的路口环境下进行了大量的数据采集，保证数据样本的多样性。
[0057] 我们用运些大量的训练数据来找到最合适的系数曰1，保证公式（1)可W准确的实 时预测出当前信道的忙闲状态，我们用具有不等式约束的最小二乘法来估算系数曰1: 阳化引比如我们有X组RSSI监听的子序列：
[0059] R灯1n)，…，R灯1 2)，R灯1 1)，R灯1) W60] RCTzn),…，ROW,R(Tzi)，3灯2) 阳06URdsn)，…，3灯3 2)，3化1)，尺灯3)
[0062] … W63]IUTxn),…，R灯X2)，R灯XI) ,IUTx) W64] 其中假设我们知道，R(Ti)，R(Tz)，R(Ts)，…，R(Tx)时刻的信道是空闲的，那么我 们可W得到：
阳0化]
[0066]
[0067]
[0068] W例又比如我们有Y组RSSI监听的子序列：
[0070] R(ti-n)，…，R扣-2)，R扣-1)，R(ti)
[0071] …
[0072]R(ty-n)，…，R(ty-2)，R(t广1)，R(ty)
[0074]
[007引其中假设我们知道，R(ti)，R(t2)，R(t3)，……，R(tY)时刻的信道是繁忙的，那么 我们可W得到：
阳0巧]
[0076]
[0077]
[0078] 联合上面的不等式我们可W得到一个不等式约束方程组，求得曰1到am的系数使其 满足方程组，即可得到本文中用于估算环境噪声阔值的ai到a m的值。
[0079]图4为本发明基于多信道监听和RSSI采样的通信装置的工作示意图。如图所示， 将本实施例提供的通信装置作为节点，假设有M个节点同处于一个无线通信信道，第二节 点5、第=节点6和第M节点7 =个节点要向第一节点4发送数据，其中第二节点5实时监 测包括当前信道的所有通信信道的RSSI值，第二节点5通过运些RSSI强度值计算获取了 当前环境的RSSI噪声阔值，通过当前信道的RSSI值和环境的RSSI噪声阔值相比较，准确 判断信道是否繁忙，如果持续一段时间监测信道一直空闲，第二节点5便开始发送数据包， 如果监测到信道繁忙，则随机等待一个时隙后继续监测信道，直到信道状态监测为空闲为 止。同样，第=节点6和第M节点7也在实时监测信道，监测到信道繁忙后随机等待一个时 隙后继续监测信道，直到监测信道空闲并持续一定时间，发送数据。
[0080] 综上可见，本发明提供的基于多信道监听和RSSI采样的通信方法及装置，通过实 时获取信道的RSSI值，并W此准确计算得到信道的噪声阔值，利用信道的噪声阔值判断当 前信道的忙闲状态，给节点对信道的使用提供准确信息，有效避免节点间发送数据包的干 扰碰撞，保证数据的正常可靠传输。
[0081] 同时本发明可W很好的应用到车联网通信系统中，在车联网通信系统中，需要多 信道进行实时通信，可W利用其多信道的条件，来准确感知当前环境的噪声阔值，准确的判 断每个信道的忙闲状态，使车辆之间能够及时安全通信，有效避免因对信道状态判断失败 造成的车辆间的通信冲突，可W大大提高车载网络通信系统的可靠性。
[0082] 所属领域的普通技术人员应当理解：W上所述仅为本发明的具体实施例而已，并 不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均 应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种基于多信道监听和RSSI采样的通信方法，其特征在于，包括以下步骤： 从在空间上均匀分布的多个点，获取多个相邻的信道的RSSI值； 若在t时刻，要使用所述多个相邻的信道中的某一信道发送数据包，则获取全部信道 的实时RSSI值，将所述全部信道的实时RSSI值进行中位数计算，将结果加上一偏移量X，得 到噪声阈值； 将所述某一信道t时刻的实时RSSI值与所述噪声阈值进行比较；若所述实时RSSI值 小于所述噪声阈值，则判定该信道空闲并发送数据。2. 根据权利要求1所述的基于多信道监听和RSSI采样的通信方法，其特征在于，每个 信道的带宽为600KHz到1MHz。3. 根据权利要求1所述的基于多信道监听和RSSI采样的通信方法，其特征在于，所述 偏移量X的范围为2dBm至8dBm。4. 一种基于多信道监听和RSSI采样的通信方法，其特征在于，包括以下步骤： 从在空间上均匀分布的多个点，获取多个相邻的信道的RSSI值； 若在t时刻，要使用所述多个相邻的信道中的某一信道发送数据包，则对所述某一信 道的RSSI值从t时刻其向前以固定时间间隔进行多次取样，得到多个取样值； 对所述多个取样值进行最小二乘计算，得到噪声阈值； 将所述某一信道t时刻的实时RSSI值与所述噪声阈值进行比较；若所述实时RSSI值 小于所述噪声阈值，则判定该信道空闲并发送数据。5. 根据权利要求4所述的基于多信道监听和RSSI采样的通信方法，其特征在于，令 0 (t)表示t时刻的噪声阈值，其计算式如下：2至10的整数，n为整数。6. 根据权利要求5所述的基于多信道监听和RSSI采样的通信方法，其特征在于，所述 n的取值范围为150到250的整数。7. 根据权利要求5所述的基于多信道监听和RSSI采样的通信方法，其特征在于，所述 n的取值为200。8. -种基于多信道监听和RSSI采样的通信装置，其特征在于，包括处理系统、数据发 送系统和多个数据接收系统；所述数据发送系统和数据接收系统分别连接至所述处理系 统； 每个数据接收系统分别占用多个相邻信道中的一个，且每个数据接收系统所占用的信 道均不相同；所述数据发送系统能够在所述数据接收系统所占用的信道间进行切换； 在空闲时，所述数据接收系统实时监测并记录各自信道的RSSI值，并将该RSSI值发送 至处理系统进行处理，进而得到各数据接收系统所占用信道的实时噪声阈值；在需要发送 数据时，所述数据发送系统从所述处理系统获取其即将占用的信道的实时噪声阈值，并同 时监测该信道的实时RSSI值，通过对比所述实时RSSI值与实时噪声阈值判定信道的忙闲 状态，若判定信道状态为忙，则所述数据发送系统选择等待，若判定信道状态为空闲，则所 述数据发送系统发送数据。9.根据权利要求8所述的基于多信道监听和RSSI采样的通信装置，其特征在于，所述 数据发送系统和数据接收系统均包括相连接的处理模块和无线通信模块；所述数据接收系 统在空域上均匀分布；所述无线通信模块用于接收或发送数据；在信道空闲时，所述处理 模块通过所述无线通信模块检测到的环境噪声值计算当前信道的实时RSSI值。
【专利摘要】本发明公开了一种基于多信道监听和RSSI采样的通信方法及装置，其中方法包括以下步骤：从在空间上均匀分布的多个点，获取多个相邻的信道的RSSI值；若在t时刻，要使用所述多个相邻的信道中的某一信道发送数据包，则获取全部信道的实时RSSI值，将所述全部信道的实时RSSI值进行中位数计算，将结果加上一偏移量X，得到噪声阈值；将所述某一信道t时刻的实时RSSI值与所述噪声阈值进行比较；若所述实时RSSI值小于所述噪声阈值，则判定该信道空闲并发送数据。本发明提供的基于多信道监听和RSSI采样的通信方法及装置，通过实时获取信道的RSSI值，并以此准确计算得到信道的噪声阈值，保证数据的正常可靠传输。
【IPC分类】H04W24/02
【公开号】CN105142163
【申请号】CN201510350939
【发明人】邢凯, 谷天波, 赵振刚, 寇帅, 胡鹏飞, 梁毅, 张硕
【申请人】中国科学技术大学苏州研究院
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年6月23日