一种提高ZigBee无线网络数据传输速率的方法
【专利摘要】本发明公开了一种提高ZigBee无线网络数据传输速率的方法，包括发送端的处理方法和接收端的处理方法。所述发送端的处理方法包括：将传感数据通过R?S编码器编码后，进行串/并转换S/P，即将频域中的一个宽带信道划分成若干个重叠的子信道，再经160AM调制器进行AM调制后，再借助于逆快速付里叶变换IFFT处理器，把信号调制到多个并行频率信道上，然后双边带调制到载波后再通过发射机发射出去。所述接收端的处理方法包括：当接收机收到信号后，通过快速付里叶变换FFT来选用所述若干个子信道的信号；经处理后的信号，再经160AM解调，经并/串转换P/S后即进行R?S解码，即可还原成传感数据输出。本发明不改变ZigBee工作方式、不需要额外增加成本，能提高6～8倍的数据传输速率。
【专利说明】
-种提高Z i gBee无线网络数据传输速率的方法
技术领域
[0001] 本发明设及无线通信技术、Zigbee无线传感网络通信技术，尤其设及一种提高 Zi浊ee无线传感网络数据传输速率的方法。
【背景技术】
[0002] 随着物联网行业的进步，越来越多的设备、传感器连入网络。随着传感器技术的发 展，越来越多类型的传感器被使用，得到的数据量也越来越大，对网络数据的传输速率的要 求也越来越高。本发明方法针对无线传感网络的主要技术Zigbee技术，提高Zigbee无线传 感网络数据传输速率W适应不同的传感器速率要求，丰富Zigbee无线传感网络可接入传感 器类型，从而扩大Zigbee技术使用场景，在环境监测、家庭智能监控和其他商业领域特别是 医疗健康监测行业有着很好的前景。
[0003] Zigbee技术的成熟成功的填补了市场上无线通讯领域低功耗、低速率、低成本部 分的空缺。Zigbee是IE邸802.15.4协议基础上的衍生。该技术是一种短距离、低功耗的无线 通信技术，其特点是自组织、低功耗、低成本。主要适用于自动控制和远程监测领域，可W嵌 入各种设备组成自己想要的监控网络。Zigbee技术的关键点在于构建出一个易于布建、低 成本、低功耗的无线网络，其低耗电性可W支持设备的电池维持6个月甚至数年的供电时 间。运使得Zigbee网络的使用前景非常可观。
[0004] 本发明的方法在保持Zigbee技术低功耗、低成本特性同时，通过信道复用技术，在 数据多发时，将串行数据变为并行数据发送，提高Zigbee无线传感网络数据传输速率。
【发明内容】
[0005] 本发明要解决的技术问题是：如何高效、低成本地提高Zigbee无线传感网络数据 传输速率。
[0006] 本发明的目的是提出了一种提高ZigBee无线传感网络数据传输速率的方法，订制 制造商专用协议规范通过信道复用技术，将串行数据转变为并行数据发送，在低成本、低功 耗的情况下，丰富Zigbee无线传感网络可接入传感器类型，扩大Zigbee无线传感网络的使 用场景。
[0007] 本发明是通过如下技术方案实现的：
[000引一种提高ZigBee无线网络数据传输速率的方法，包括发送端的处理方法和接收端 的处理方法。
[0009] 所述发送端的处理方法包括：
[0010] 将传感数据通过R-S编码器编码后，进行串/并转换S/P，即将频域中的一个宽带信 道划分成若干个重叠的子信道，再经160AM调制器进行AM调制后，再借助于逆快速付里叶变 换IFFT处理器，把信号调制到多个并行频率信道上，然后双边带调制到载波后再通过发射 机发射出去。
[0011] 所述接收端的处理方法包括：
[0012] 当接收机收到信号后，通过快速付里叶变换FFT来选用所述若干个子信道的信号； 经处理后的信号，再经160AM解调，经并/串转换P/S后即进行R-S解码，即可还原成传感数据 输出。
[0013] 进一步方案，所述若干个子信道的个数为8个。
[0014] 进一步方案，所述若干个重叠的子信道的信号之间彼此正交。
[0015] 进一步方案，所述接收端的处理方法还包括:各并行子信道每隔若干个波形间隔 分别传送基准信号，接收端根据基准信号，在FFT处理器处理之前先算出频响特性均衡数 据。
[0016] 进一步方案，所述若干个波形间隔具体范围是1-8个波形。
[0017] 进一步方案，实现所述方法的开发环境为IAR Embedded Workbench for 8051。
[0018] 进一步方案，信道选择的实现方法为:在Tools/巧wConfig.cfg文件内将信道19- 26运8个信道打开。
[0019] 进一步方案，所述串/并转换是在AF_DataRequest()函数里添加串/并转换的代码 实现;数据发送是在void SampleApp_SendPe;riodicMessage0函数里添加数据发送的代码 实现;数据接收是在void SampleApp_MessageMSGCB()函数里添加数据接收的代码实现； 并/串转换是在serial_pal_4〇函数里添加并/串转换的代码实现。
[0020] 本发明的有益效果为：
[0021] Zigbee技术广泛使用于环境监测、家庭智能监控和其他商业领域，通过提高 ZigBee无线传感网络数据传输速率，能丰富ZigBee无线传感网络可接入传感器类型，扩大 Zi浊ee无线传感网络使用场景，本发明创新有W下特点：
[0022] (1)低功耗:采用休眠模式，沿用ZigBee原有工作方式，只是在突发数据情况下采 用并行发送方式，因此保持了原Zi浊ee的极低功耗。
[0023] (2)低成本:沿用原Zi浊ee模块，不需要另外增加硬件成本。
[0024] (3)安全:不改变原Zi浊ee网络=级安全模式，确保传输信息的安全。
[0025] (4)方便高效:通过在Zigbee网络的协议找中修改部分代码就可W很方便地提高 传输速率。
[0026] (5)传输速率高:通过MCU内部的串/并转换W及信道选择等处理过程，用MCU的速 率换取通信速率，能实现突发数据时6~8倍的高速率数据传输。
【附图说明】
[0027] 图1是本发明的原理示意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0029] 如图1所示，一种提高ZigBee无线传感网络数据传输速率的方法，包括发送端、接 收端，发送端将数据串/并转换，经过调制后通过多信道并行发出，在接收端将所接收到的 数据解调后经过并/串转换就为所发需要的数据，从而提高数据传输速率。
[0030] 基本原理就是将高速数据流通过串并转换，分配到传输速率较低的若干子信道中 进行传输，即将频域中的一个宽带信道划分成多个重叠的子信道进行窄带传输。在接收端， 虽然频谱相互重叠，但是只要保证各子信道上信号的正交性，就可W将各信道上的信号正 确分离。
[0031 ] 本发明实施例的开发环境为IAR血bedded Wor化ench for 8051，本发明的具体 实现流程包括：
[0032] (1)发送端处理过程
[0033] 将传感数据通过R-S编码器编码后，数据率上升，即进行串/并转换（S/P)，即将频 域中的一个宽带信道划分成多个重叠的子信道，本发明实施例的子信道个数为8个，再经 160AM调制器进行AM调制后，藉助于逆快速付里叶变换IFFT处理器，把信号调制到多个并行 频率信道上，然后双边带调制到载波后再通过发射机发射出去。
[0034] (2)接收端处理
[0035] 当接收机收到信号后，它不用带通滤波器来分隔子载波，而是通过快速付里叶变 换(FFT)来选用那些即便混叠也能够保持正交的波形。此外，各并行信道每隔一定波形间隔 (波形间隔为1-8个波形之间）分别传送基准信号，接收端根据基准信号，在FFT处理器处理 之前先算出频响特性均衡数据，采用W上二项措施可大大降低多径干扰带来的影响。经处 理后的信号，再将160AM解调，经并/串转换(P/S)后即进行R-S解码，就可还原成传感数据输 出。
[0036] 进一步地，所述发送端包括信道选择，串/并转换，数据发送。
[0037] 进一步地，所述接收端包括数据接收，并/串转换。
[0038] 进一步地，所述信道选择在叮〇〇1 S^SwConf ig. Cf g"文件内将信道19-26运8个信 道打开-孤 EFAULT_CHANLIST = 0x04000000//26-0xlA 使用第 26 个信道
[0039] -DDEFAULT_CHANLIST = 0x02000000//25-0xl9
[0040] -DDEFAULT_CHANLIST = OxO1000000//24-0x18 [0041 ] -DDEFAULT_CHANLIST = 0x00800000//23-0xl7
[0042] -DDEFAULT_CHANLIST = 0x00400000//22-0xl6
[0043] -DDEFAULT_CHANLIST = 0x00200000//21-0xl5
[0044] -DDEFAULT_CHANLIST = 0x00100000//20-0xl4
[0045] -DDEFAULT_CHANLIST = 0x00080000//!9-0x13
[0046] 进一步地，所述串/并转换在AF_DataRequest〇函数下添加函数 pal_scrial_8( din ){"八位并串转换程序 inp叫7:0]; rcg[7:0]; whilc(!din)|
[0047] i r(! rsl) daUibuir<=7'b0; else H(Ioad) <MabuiT<=din二 else da化burr<=daiabu化<1; //将寄存器内的值左移，依次读出 } doul=dWabiii'T[化[
[0048] 进一步地，所述数据发送加入如下代码：
[0049] void SamplcApp ScndPcriodicMcssagc( void ){ ir( AF_DaU.t民c'qucsU 叛San_^L\App_PcTiodk:_DslAddr, &SampkApp_cpDcsc， SAM 門一 EAPP-PE 民 lODlC-CLUSTE 民 ID」，(uiru8*)&Sa …pkAppPcnudic'Ctmril 化(&S 山 np] cApp_Trans!D、AF_DISCV_ROUTE，AF-DEFAULT_RADIUS ) ―― a亂aUis_SUCCESS ) C } else.! ^ Error occuiTCC! in request 10 send. } I
[0050] 进一步地，所述数据接收加入如下代码： void SampleApp_Me.ssagcMSGCB( aflncoi姐 HgMSG 化浊功_.t *pkt)f uirUl6 fh-ishTimc;
[0化1 ] switch ( pkl->clus化rl'd )' { ease SAMPLEAPP PERIODIC CLUSTE民ID: break;
[0化2] ease S八MPLE八PP FL八SH-CLUSTERID; Il[础Time - BLILD_UINT]()(pkl->cmd.DaUi[ U，pkt->cmd.Datap] ); Ha!LcdBlin!<( HAL_LHD_4, 4, 50, (Hash l ime / 4)); break: }]
[0053] 进一步地，所述并/串转换加入如下代码： scrial_pal_4f clk,cn,rsUcin,cout )! 八八化化川'【车'巧友fiUi': inpui cin,clk,en,rst: oulpul[8]; rcg[8]; whilcO
[0054] ! ir(!ns〇coiU<:=4iW); else if(cn) couK 二{c〇LU[2:0]，cin else 00山<二03111：； }}
[0055] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说 明，它们并非用W限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式 或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种提高ZigBee无线网络数据传输速率的方法，其特征在于，包括发送端的处理方 法和接收端的处理方法； 所述发送端的处理方法包括： 将传感数据通过R-S编码器编码后，进行串/并转换S/P，即将频域中的一个宽带信道划 分成若干个重叠的子信道，再经160AM调制器进行AM调制后，再借助于逆快速付里叶变换 IFFT处理器，把信号调制到多个并行频率信道上，然后双边带调制到载波后再通过发射机 发射出去。 所述接收端的处理方法包括： 当接收机收到信号后，通过快速付里叶变换FFT来选用所述若干个子信道的信号;经处 理后的信号，再经160AM解调，经并/串转换P/S后即进行R-S解码，即可还原成传感数据输 出。2. 根据权利要求1所述的一种提高ZigBee无线网络数据传输速率的方法，其特征在于， 所述若干个重叠的子信道的信号之间彼此正交。3. 根据权利要求1所述的一种提高ZigBee无线网络数据传输速率的方法，其特征在于， 所述若干个子信道的个数为8个。4. 根据权利要求1所述的一种提高ZigBee无线网络数据传输速率的方法，其特征在于， 所述接收端的处理方法还包括:各并行子信道每隔若干个波形间隔分别传送基准信号，接 收端根据基准信号，在FFT处理器处理之前先算出频响特性均衡数据。5. 根据权利要求4所述的一种提高ZigBee无线网络数据传输速率的方法，其特征在于， 所述若干个波形间隔具体范围是1-8个波形。6. 根据权利要求1-5任意一项所述的一种提高ZigBee无线网络数据传输速率的方法， 其特征在于，实现所述方法的开发环境为IAR Embedded Workbench for 8051。7. 根据权利要求6所述的一种提高ZigBee无线网络数据传输速率的方法，其特征在于， 所述信道选择的实现方法为:在Tools/f8wConfig.cfg文件内将信道19-26这8个信道打开。8. 根据权利要求6所述的一种提高ZigBee无线网络数据传输速率的方法，其特征在于， 所述串/并转换是在AF_DataReq UeSt()函数里添加串/并转换的代码实现;数据发送是在 void SampleApp_SendPeriodicMessage〇函数里添加数据发送的代码实现;数据接收是在 void SampleApp_MessageMSGCB()函数里添加数据接收的代码实现；并/串转换是在 Serial_pal_4〇函数里添加并/串转换的代码实现。
【文档编号】H04L27/26GK105978839SQ201610272790
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】郭坤祺, 徐东进, 赵晓群
【申请人】江苏大学