一种终端控制实现方法、系统及终端设备与流程

本发明属于通信技术领域，尤其涉及一种终端控制实现方法、系统及终端设备。

背景技术：

传统的无线遥控系统，通常是采用甚高频（veryhighfrequency，vhf）、超高频（ultrahighfrequency，uhf）频段的振幅键控（amplitudeshiftkeying，ask）、移频键控（frequencyshiftkeying，fsk）技术，或采用基于红外线的红外数据通讯（infrareddataassociation，irda）技术实现对终端设备的远程控制，这些技术具有成本较低，功耗较小，车载遥控器和家用无线遥控器中应用比较广泛，上述ask技术、fsk技术、irda技术一般用于近距离传输，适用的传输距离比较短，且需要针对每类智能终端设备设计专门的遥控器，与现有技术难以结合，不易实现单一控制端对多个智能终端的远程控制。

随着无线通信技术的发展，支持高速率无线数据传输的新技术不断涌现，这些新技术包括无线局域网（wirelessfidelity，wifi）、蓝牙（bluetooth）、无线个域网（zigbee）、长期演进（longtermevolution，lte）技术等无线通信技术，基于这些无线通信技术的家居智能终端设备也开始普及应用，并开始尝试用于对家用电器等智能终端进行远程控制等方面。但是这些产品的技术复杂，若通过单一控制端对多个受控的智能终端进行控制，其对受控的智能终端进行改进的成本投入比较高，功耗比较大，且存在控制端集成度低等问题，不利于推广应用，因此，目前的应用普及程度并不高。

上述用于对智能终端进行远程控制的实现方法，都不能简单、方便的实现通过单一控制端对各种智能终端进行控制，需要针对不同的智能终端开发不同的控制端，而现在家庭中智能终端的种类越来越多，如何实现通过单一终端简单、方便的控制各种智能终端，且尽可能不对智能终端进行过多的改进，降低成本投入，成为一个亟待解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的一个目的是提供一种终端控制实现方法、系统及终端设备，通过单一控制装置简单、方便的实现了对各种受控终端的控制，其实现成本低，对受控终端的改进小，通用性强，便于推广普及。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键／重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

本发明实施例提供一种终端控制实现方法，包括：

控制装置根据待发送的控制信息，确定待发送的控制信号的频谱形状，生成包括所述频谱形状的控制信号，将所述控制信号发送给受控终端；

受控终端接收到所述控制信号，检测所述控制信号的频谱形状；根据检测到的频谱形状，确定所携带的控制信息，并执行与所述控制信息对应的操作。

在一些可选的实施例中，所述根据待发送的控制信息，确定待发送的控制信号的频谱形状，具体包括：

根据待发送的控制信息、约定的频谱形状与控制信息的对应关系，确定待发送的控制信号的频谱形状。

在一些可选的实施例中，生成包括所述频谱形状的控制信号，具体包括：

通过对基带信号进行成型滤波或将部分子载波设置为虚载波，生成包括所述频谱形状的控制信号。

在一些可选的实施例中，当通过将部分子载波设置为虚载波，生成包括所述频谱形状的控制信号时，生成控制信号的过程包括：

根据待发送的控制信息和频谱类型参数，确定数据帧格式，通过映射生成串行数据格式的频域数据信号；

将生成的频域数据信号进行串/并变换，逆快速傅里叶变换得到数字时域信号；

将所述频域数据信号添加循环前缀，进行脉冲成形处理和上变频后得到所述控制信号。

在一些可选的实施例中，检测所述控制信号的频谱形状，具体包括：

通过低通滤波采样和高通滤波采样，或通过带通滤波采样，分别检测所述控制信号各个子带的能量，确定出所述控制信号的频谱形状。

在一些可选的实施例中，所述根据检测到的频谱形状，确定所携带的控制信息，具体包括：

根据约定的频谱形状与控制信息的对应关系，确定检测到的频谱形状所携带的控制信息。

本发明实施例还提供一种控制装置，包括：

形状确定单元，用于根据待发送的控制信息，确定待发送的控制信号的频谱形状；

信号生成单元，用于生成包括所述频谱形状的控制信号；

信号发送单元，用于将所述控制信号发送给受控终端。

在一些可选的实施例中，所述形状确定单元，具体用于：

根据待发送的控制信息、约定的频谱形状与控制信息的对应关系，确定待发送的控制信号的频谱形状。

在一些可选的实施例中，所述信号生成单元，具体用于：

通过对基带信号进行成型滤波或将部分子载波设置为虚载波，生成包括所述频谱形状的控制信号。

在一些可选的实施例中，当通过将部分子载波设置为虚载波，生成包括所述频谱形状的控制信号时；

所述形状确定单元，具体用于根据待发送的控制信息和频谱类型参数，确定数据帧格式；

所述信号生成单元，具体用于：通过映射生成串行数据格式的频域数据信号；将生成的频域数据信号进行串/并变换，逆快速傅里叶变换得到数字时域信号；将所述频域数据信号添加循环前缀，进行脉冲成形处理和上变频后得到所述控制信号。

本发明实施例还提供一种受控终端，包括：

信号接收单元，用于接收到控制信号；

形状检测单元，用于检测所述控制信号的频谱形状；

信息提取单元，用于根据检测到的频谱形状，确定所携带的控制信息；

动作执行单元，用于执行与所述控制信息对应的操作。

在一些可选的实施例中，所述形状检测单元，具体用于：

通过低通滤波采样和高通滤波采样，或通过带通滤波采样，分别检测所述控制信号各个子带的能量，确定出所述控制信号的频谱形状。

在一些可选的实施例中，所述信息提取单元，具体用于：

根据约定的频谱形状与控制信息的对应关系，确定检测到的频谱形状所携带的控制信息。

本发明实施例还提供一种终端控制实现系统，包括：上述的控制装置和若干上述的受控终端。

本发明实施例提供的终端控制实现方法、系统及终端设备，在控制装置根据待发送的控制信息确定频谱形状，生成控制信号；在受控终端，检测控制信号中的频谱形状得到控制信息实现控制操作，该方法通过频谱形状携带控制信息实现单一控制装置对多个受控终端的远程控制，只需要对控制装置进行简单的改进即可实现，受控终端的实现也很简单，不需要过多的成本投入，实现简单方便、通用性强，便于推广应用。

为了上述以及相关的目的，一个或多个实施例包括后面将详细说明并在权利要求中特别指出的特征。下面的说明以及附图详细说明某些示例性方面，并且其指示的仅仅是各个实施例的原则可以利用的各种方式中的一些方式。其它的益处和新颖性特征将随着下面的详细说明结合附图考虑而变得明显，所公开的实施例是要包括所有这些方面以及它们的等同。

说明书附图

图1是本发明实施例中终端控制实现方法的流程图；

图2是本发明实施例中终端控制实现系统的结构示意图；

图3是本发明实施例中控制信号中频谱形状的示例图；

图4是本发明实施例中通过设置虚载波实现控制频谱形状的原理示例图；

图5是本发明实施例中控制装置的一种实现原理示例图；

图6是本发明实施例中受控终端检测频谱形状的一种原理示例图；

图7是本发明实施例中受控终端检测频谱形状的另一种原理示例图；

图8是本发明实施例中终端控制实现系统中控制装置的结构示意图；

图9是本发明实施例中终端控制实现系统中受控终端的结构示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。

为了解决现有技术中存在不能通过单一控制装置简单、方便的实现对各种受控终端进行控制的问题，本发明实施例提供一种终端控制实现方法，其控制装置基于正交频分多路复用技术（orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，ofdm）发射控制信号，受控终端基于频谱感知技术获取并解析控制信号，简单方便的实现单一控制装置对各种受控设备的控制问题，其对受控设备的改动小，成本低，适用于中短距离无线通信传输，且与现有技术结合，可以实现远程控制。

上述终端控制实现方法通过如图1所示的终端控制实现系统实现，该系统包括一个控制装置1和若干受控终端2。该方法的实现流程如图2所示，包括如下步骤：

步骤s101：控制装置根据待发送的控制信息，确定待发送的控制信号的频谱形状，生成包括确定出的频谱形状的控制信号。

控制装置可以对多个受控终端进行控制，例如可以控制灯的开关、冰箱、洗衣机的启动停止，电视的开启和关闭等等。

控制装置对受控终端进行控制时，需要发送控制信息给受控终端，本发明中通过控制信号的频谱形状实现控制信息的携带，因此，在发送控制信息时，需要将控制信息转化为控制信号的频谱形状。

控制装置将控制信息转化为控制信号的频谱形状时，控制装置可以根据待发送的控制信息、约定的频谱形状与控制信息的对应关系，确定待发送的控制信号的频谱形状。

在生成控制信号时，可以通过对基带信号进行成型滤波或将部分子载波设置为虚载波，生成包括确定出的频谱形状的控制信号。通常情况下，当控制装置是ofdm发射机时，一般采用将部分子载波设置为虚载波的方式，生成具有特定频谱形状的控制信号。当控制装置是其他类型的发射机时，可以采用成型滤波的方式，生成具有特定频谱形状的控制信号。

其中，基带信号为信源发出的没有经过调制（进行频谱搬移和变换）的原始电信号。

步骤s102：将生成的控制信号发送给受控终端。

生成的控制信号可以是经过变换、脉冲成形等一系列处理的数字时域信号。

步骤s103：受控终端接收到控制装置发送的控制信号，检测控制信号的频谱形状。

受控终端接收到控制装置发送的控制信号后，将控制信号中的频谱形状检测出来。受控终端可以通过多种方式实现频谱形状的检测，例如：可以通过低通滤波采样和高通滤波采样，分别检测接收到的控制信号各个子带的能量；或通过带通滤波采样，分别检测接收到的控制信号各个子带的能量，确定出控制信号的频谱形状。

步骤s104：根据检测到的频谱形状，确定所携带的控制信息。

受控终端检测到控制信号的频谱形状后，根据约定的频谱形状与控制信息的对应关系，确定检测到的频谱形状所携带的控制信息。

步骤s105：执行与确定出的控制信息对应的操作。

例如：对灯进行开关控制时，检测出携带的控制信息为1时，执行开灯操作；检测出携带的控制信息为0时，执行关灯操作。

下面通过具体的实施例详细说明上述终端控制实现方法的具体实现流程。

实施例一：

以控制装置为ofdm发射机为例，受控终端作为接收端采用能量检测的方式实现频谱形状的确定，实现简单的开关控制，其中，用于开关控制的频谱只占用负频或正频部分。

以对编号为1011的灯开关的控制为例。正频部分和负频部分的形状可以如图3所示，通过如图3所示的频谱形状实现控制信息的携带，实现开关控制。该方法用频谱特征和时间联合编码，进行数据传输，通过对不同时间传输的频谱形状的控制，实现传输不同的控制信息。例如，图3所示的频谱形状，只有负频部分（无正频部分）表示发送控制信息1，只有正频部分（无负频部分）表示发送控制信息0。

具体的，可以通过将部分子载波设置为虚载波实现传输如图3所示的频谱形状，例如：如图4所示的，子载波包括图中实线所示的数据子载波（datasubcarrier），图中虚线所示的虚拟子载波（virtualsubcarrier），图中双点划线所示的掩膜子载波（masksubcarrier），其中，masksubcarrier是为了产生所需频谱形状，强制置为虚载波的数据子载波；即将-26～-1的数据子载波设置为虚载波，实现携带控制信息1，将1～26的数据子载波设置为虚载波，得到所需频谱形状，实现携带控制信息0。

控制装置的实现原理如图5所示，根据待发送的控制信息（data）和频谱类型参数（spectrumtypeparameter），确定帧结构（成帧，framing），其中频谱类型参数可以是映射方式或者调制方式等；进行映射处理（const&scmapping），将数据帧映射成串行数据格式的频域数据信号；而后再进行串/并变换（s/p）处理，将输入的串行数据首先变换成许多并行子数据流，串/并变换处理后的频域数据信号通过逆快速傅里叶变换（ifft）变换到时域，得到数字时域信号；时域信号添加循环前缀（addcp）、进行脉冲成形（pulseshaping）处理和上变频（upconversion）后得到可以向受控终端发送的控制信号，向受控终端发送。

也就是说，当通过将部分子载波设置为虚载波，生成包括所述频谱形状的控制信号时，生成控制信号的过程包括：根据待发送的控制信息和频谱类型参数，确定数据帧格式，通过映射生成串行数据格式的频域数据信号；将生成的频域数据信号进行串/并变换，逆快速傅里叶变换得到数字时域信号；将频域数据信号添加循环前缀，进行脉冲成形处理和上变频后得到控制信号。

上述是控制装置采用ofdm发射机时的一个举例说明，当然控制装置不限于采用ofdm发射机，还可以采用其他形式的发射机，也不限于采用上述将部分子载波设置为虚载波的方式实现频谱形状的生成，也可以采用滤波成型的方式，此处不再详细描述。其中频谱形状和携带的控制信息也不限于图3所示的方式，还可以采用其他形状携带类似的控制信息。

上述控制装置可以通过对现有通信标准中的发射机的简单修改实现，能达到低成本复用的效果，可以无需信道编码，发送端可以对发送数据直接进行星座映射，然后进行后续处理。只要能在控制装置实现频谱成形即可，频谱成形可以是成型滤波器滤波成型，也可以是选择特定子载波不发送数据来实现。

受控终端可以通过能量检测方式实现频谱形状检测，具体的可以通过检测各个子带的能量，判断频谱形状。能量检测的一个具体实现原理如图6所示，图6中是以高通和低通两个滤波器，实现高通和低通的能量检测为例进行说明的。在实际应用中根据实际情况可能需要多个带通滤波器。

如图6的所示的，受控终端通过vga接口接收控制信号，进行模数转换（adc）检测接收到的数据能量；通过低通滤波（h0），信号采样（decim），数据求和（sum），得到控制信号的低通能量；通过高通滤波（h1），信号采样（decim），数据求和（sum），得到控制信号的高通能量；检测高通能量和低通能量（detect），确定出控制信号的频谱形状。

实施例二

该实施例与实施例一种不同的是作为接收端的受控终端可以通过频谱感知技术来获得发送数据，从而可以不需要ofdm或其它形式的接收机，可以在射频或基带实现。

本实施例二提供的受控终端的实现原理如图7所示。窗函数w生成（wgeneration）后，通过正弦调制产生正弦调制信号，通过余弦调制产生余弦调制信号；受控终端接收到控制信号r（t），计算控制信号r（t）和正弦调制信号的在各个频点的积分值（integrator），通过抽样保持（s/h）和数模转换（adc）得到该正弦积分值的离散值；以及计算控制信号r（t）和余弦调制信号的在各个频点的积分值（integrator），通过抽样（s/h）和数模转换（adc）得到该余弦积分值的离散值；将得到的正弦积分值的离散值和余弦积分值的离散值，进行均方根计算后，检测（detection）能量，确定频谱形状。

上述图1所示的系统中，作为发送部分的控制装置和作为接收部分受控终端可以采用不同的物理层技术实现。

上述图1所示的系统中，控制装置的结构如图8所示，包括：形状确定单元11、信号生成单元12和信号发送单元13。

形状确定单元11，用于根据待发送的控制信息，确定待发送的控制信号的频谱形状。

信号生成单元12，用于生成包括所述频谱形状的控制信号。

信号发送单元13，用于将所述控制信号发送给受控终端。

优选的，上述形状确定单元11，具体用于根据待发送的控制信息、约定的频谱形状与控制信息的对应关系，确定待发送的控制信号的频谱形状。

优选的，上述信号生成单元12，具体用于通过对基带信号进行成型滤波或将部分子载波设置为虚载波，生成包括所述频谱形状的控制信号。

优选的，当上述控制装置通过将部分子载波设置为虚载波，生成包括所述频谱形状的控制信号时；上述形状确定单元11，具体用于根据待发送的控制信息和频谱类型参数，确定数据帧格式；相应的，上述信号生成单元12，具体用于：通过映射生成串行数据格式的频域数据信号；将生成的频域数据信号进行串/并变换，逆快速傅里叶变换得到数字时域信号；将所述频域数据信号添加循环前缀，进行脉冲成形处理和上变频后得到所述控制信号。

上述图1所示的系统中，受控终端的结构如图9所示，包括：信号接收单元21、形状检测单元22、信息提取单元23和动作执行单元24。

信号接收单元21，用于接收到控制信号。

形状检测单元22，用于检测所述控制信号的频谱形状。

信息提取单元23，用于根据检测到的频谱形状，确定所携带的控制信息。

动作执行单元24，用于执行与所述控制信息对应的操作。

优选的，上述形状检测单元22，具体用于通过低通滤波采样和高通滤波采样，或通过带通滤波采样，分别检测所述控制信号各个子带的能量，确定出所述控制信号的频谱形状。

优选的，上述信息提取单元23，具体用于根据约定的频谱形状与控制信息的对应关系，确定检测到的频谱形状所携带的控制信息。

本申请发明人根据上述实施例提供的方法和系统进行了仿真，在设定对的仿真条件下，对漏检概率和误检概率进行了检测，从仿真结果看，即使在比较低的信噪比的情况下，上述系统和方法也能够满足一定速率数据的传输需求，具有较低的漏检概率和误检概率。

本发明实施例提供的上述终端控制实现方法和系统，控制装置通过发送成型滤波或者将部分有用子载波置为虚载波控制发送的控制信号的频谱形状，通过频谱图形实现控制信息的携带，受控终端可以通过频谱感知和能量检测等方式检测频谱形状，确定携带的控制信息，实现受控操作。该方法可以基于现有的通信技术标准，比如lte，wifi，wimax等，控制装置设计简单不需要过多的改进，受控终端改动也很小，不用实现比较复杂的发射和接收检测功能，从而可以简化产品设计，降低使用该技术的终端设备的成本。该方法和系统适用于中短距离无线通信系统，且与现有技术结合，可以满足单一控制装置对多个受控终端进行远程控制的控制需求，实现简单方便，通用性强，相对于传统的控制方式，能获得更好的接收机灵敏度。

除非另外具体陈述，术语比如处理、计算、运算、确定、显示等等可以指一个或更多个处理或者计算系统、或类似设备的动作和/或过程，所述动作和/或过程将表示为处理系统的寄存器或存储器内的物理（如电子）量的数据操作和转换成为类似地表示为处理系统的存储器、寄存器或者其他此类信息存储、发射或者显示设备内的物理量的其他数据。信息和信号可以使用多种不同的技术和方法中的任何一种来表示。例如，在贯穿上面的描述中提及的数据、信号可以用电压、电流、电磁波、磁场或粒子、光场或粒子或者其任意组合来表示。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。