一种增强同频抗干扰能力的方法和系统与流程

1.本技术涉及无线通信技术领域，具体涉及一种增强同频抗干扰能力的方法和系统。


背景技术：

2.在同一网络设备上使用wifi和zigbee空中接口时，由于wifi和zigbee都使用2.4g的频段，当该网络设备的尺寸无法满足天线隔离度的设计需求时，wifi与zigbee之间会相互干扰。
3.目前的解决同频抗干扰方案，主要采用非协作共存方案和协作共存方案。
4.非协作共存方案就是wifi与zigbee采用频率分割方法，通过使用分离的信道来避免wifi与zigbee之间的相互干扰。例如zigbee的推荐信道列表就是与wifi不重叠的信道，其实就是频率分离的方法。
5.但是，如果单纯地采用频分复用的方式，由于周围无线信道的占用情况是动态变化的，理论上，推荐信道列表中的信道虽然没有被同一网络设备的wifi占用，但是也可能会被周围其他网络设备(如其它zigbee设备)占用，zigbee就可能不得不使用推荐信道列表以外的信道，也就是在同一网络设备内部，zigbee可能不得不使用wifi可能占用的信道。此时同一设备上的wifi和zigbee就有产生相互干扰的风险。只使用频分复用方法是无法解决的。
6.协作共存方案即pta(packet traffic arbitration，包传输仲裁)机制，该机制本质上就是采用tdm(time-division multiplexing,时分复用技术)方式，wifi的收发器与zigbee的收发器在同一时间段上只有一个工作，如在wifi在收发报文的时候，zigbee不能收发，反之亦然。
7.采用pta机制的时分复用方式，pta的处理将频率重叠信道场景和频率非重叠信道场景、wifi与zigbee的相互干扰视为等同。虽然可以降低相互之间的干扰，但是wifi及zigbee的时分复用，对各个接口的吞吐量有所限制，增加消息传递的延迟性。一旦启用pta机制后，使用同一套仲裁规则，无法适应不同的业务优先级需求及应用场景，缺乏一定的灵活性。


技术实现要素：

8.针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种增强同频抗干扰能力的方法和装置，能够避免同一网络设备内wifi和zigbee的相互干扰，并提高网络设备的传输速率。
9.为达到以上目的，采取的技术方案是：
10.本技术第一方面提供一种增强同频抗干扰能力的方法，适用于网络设备，该网络设备包括wifi模块和zigbee模块；所述方法包括：
11.获取wifi模块和zigbee模块的工作信道和收发请求；
12.当zigbee模块的工作信道不在预设的推荐信道列表中时，判断wifi模块和zigbee模块的工作信道是否有重叠，若是，则采用协作共存方案分配工作信道；若否，则采用优化仲裁策略分配工作信道；
13.所述优化仲裁策略包括：当wifi模块和zigbee模块的收发请求均为接收时，授权所述两个模块同时使用各自的工作信道；当wifi模块和zigbee模块中任意一个的收发请求为发送时，授权所述两个模块中具有高优先级的一个使用其工作信道。
14.一些实施例中，所述优化仲裁策略还包括：当wifi模块和zigbee模块中任意一个的收发请求为发送、且zigbee模块为低优先级时，授权所述wifi模块使用其工作信道；
15.当wifi模块和zigbee模块中任意一个的收发请求为发送、且zigbee模块为高优先级时，授权所述zigbee模块使用其工作信道。
16.一些实施例中，所述推荐信道列表中的信道为没有wifi干扰的信道。
17.一些实施例中，所述方法还包括：
18.在zigbee模块中预先配置推荐信道列表；
19.zigbee模块组网时，扫描推荐信道列表中的工作信道，并判断推荐信道列表中的信道是否都被占用，若是，则继续扫描其他信道并从中选取未被占用的信道作为工作信道；若否，则从推荐信道列表中选取未被占用的信道作为工作信道。
20.一些实施例中，所述方法还包括：
21.当zigbee模块的工作信道在预设的推荐信道列表中时，采用非协作共存方案分配工作信道。
22.一些实施例中，所述方法还包括：
23.zigbee模块每次通过工作信道进行发送前均进行cca检测，当连续检测失败的次数达到预设阈值时，zigbee模块将收发请求中发送的优先级从低优先级修改为高优先级，直到cca检测成功时，zigbee模块将收发请求中发送的优先级从高优先级修改为低优先级。
24.本技术第二方面提供一种增强同频抗干扰能力的系统，该系统包括网络设备，网络设备包括wifi模块和zigbee模块；所述系统还包括：
25.主机控制模块，其连接wifi模块和zigbee模块，用于获取wifi模块和zigbee模块的工作信道和收发请求；
26.主机控制模块还用于在zigbee模块的工作信道不在预设的推荐信道列表中时，判断wifi模块和zigbee模块的工作信道是否有重叠，若是，则采用协作共存方案为wifi模块和zigbee模块分配工作信道；若否，则采用优化仲裁策略为wifi模块和zigbee模块分配工作信道；
27.所述优化仲裁策略包括当主机控制模块判断wifi模块和zigbee模块的收发请求均为接收时，授权所述两个模块分别使用各自的工作信道；当主机控制模块判断wifi模块和zigbee模块中任意一个的收发请求是发送时，授权所述两个模块中具有高优先级的一个使用其工作信道。
28.一些实施例中，所述推荐信道列表中的信道为没有wifi干扰的信道；
29.所述主机控制模块还用于根据用户输入在zigbee模块中预先配置推荐信道列表；
30.所述主机控制模块还用于在zigbee模块组网时，控制zigbee模块扫描推荐信道列表中的工作信道，并判断推荐信道列表中的信道是否都被占用，若是，则控制zigbee模块继
续扫描其他信道并从中选取未被占用的信道作为工作信道；若否，则控制zigbee模块从推荐信道列表中选取未被占用的信道作为工作信道。
31.一些实施例中，所述主机控制模块还用于在zigbee模块的工作信道在预设的推荐信道列表中时，采用非协作共存方案为wifi模块和zigbee模块分配工作信道。
32.一些实施例中，所述zigbee模块还包括：
33.cca检测单元，其用于在zigbee模块每次通过工作信道进行发送前均进行cca检测，当连续检测失败的次数达到预设阈值时，cca检测单元将收发请求中发送的优先级从低优先级修改为高优先级，直到cca检测成功时，cca检测单元将收发请求中发送的优先级从高优先级修改为低优先级。
34.本技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
35.通过信道隔离与pta抗干扰的结合，提高同一网络设备上wifi和zigbee的同频抗干扰能力，增强网络设备在不同的使用环境中的适应能力。
36.在非重叠信道上，wifi和zigbee同时使能接收请求，可以及时地处理子设备发送的异步报文，提高网络设备的传输速率，减少设备重传次数，提高子设备的电池寿命。
附图说明
37.图1为本发明实施例中增强同频抗干扰能力的方法的流程图之一。
38.图2为步骤a3的流程图。
39.图3为本发明实施例中增强同频抗干扰能力的方法的流程图之二。
40.图4为本发明实施例中增强同频抗干扰能力的系统的功能模块示意图。
具体实施方式
41.以下结合附图及实施例对本技术作进一步详细说明。
42.如图1和图4所示，本发明实施例提供一种增强同频抗干扰能力的方法，适用于网络设备，该网络设备包括wifi模块3和zigbee模块1，该方法包括判断wifi模块3和zigbee模块1的工作信道是否重叠，若两者的工作信道重叠则采用协作共存方案即通过时分复用的方法为wifi模块3和zigbee模块1分配工作信道，若两者的工作信道不重叠则采用基于优化仲裁策略的抗干扰方法为wifi模块3和zigbee模块1分配工作信道。
43.该优化仲裁策略通过wifi模块3和zigbee模块1各自的收发请求内容和收发请求优先级确定仲裁结果，收发请求为发送请求或接收请求，收发请求优先级为发送高优先级、发送低优先级、接收高优先级、接收低优先级。只有wifi模块3和zigbee模块1的收发请求均为接收时，授权wifi模块3和zigbee模块1采用各自上报的工作信道进行报文接收，此时wifi模块3和zigbee模块1为同时工作状态，当wifi模块3和zigbee模块1中有任意一个的收发请求不是接收时，仅授权收发请求的优先级为高优先级的模块采用其上报的工作信道进行报文接收或报文发送。
44.在本实施例中，当zigbee模块1采用不在推荐信道列表中的信道时，则wifi模块3和zigbee模块1存在相互干扰的风险。进一步判断，如果zigbee模块1和wifi模块3有信道重叠则采用协作共存方案，通过pta抗干扰方法在同一时刻只授权一个模块使用其选择的工作信道，如果zigbee模块1和wifi模块3没有信道重叠则采用优化后的非协作共存方案，通
过优化仲裁策略对wifi模块3和/或zigbee模块1进行信道授权。在zigbee因周围其他网络设备的干扰，不得不采用推荐信道列表以外的信道时，通过pta抗干扰与信道隔离的结合，提高同一网络设备上wifi和zigbee的同频抗干扰能力，增强网络设备在不同的使用环境中的适应能力。
45.进一步的，由于wifi与zigbee的影响是不对称的。zigbee相对wifi是窄带干扰，zigbee对wifi的干扰影响是比较小的，主要干扰是wifi对zigbee的干扰。因此，根据优化仲裁策略，当zigbee模块1采用不在推荐信道列表中的信道、wifi模块3和zigbee模块1没有信道重叠、以及wifi模块3和zigbee模块1的收发请求均为接收时，同时授权wifi模块3和zigbee模块1使用其各自选择的工作信道进行报文接收。在非重叠信道上(通常的工作环境)，wifi模块3和zigbee模块1同时使能接收请求，可以及时地处理子设备发送的异步报文，提高网络设备的传输速率，减少设备重传次数，提高子设备的电池寿命。
46.继续参照图1所示，提供一种增强同频抗干扰能力的方法的实施例，所述方法包括：
47.步骤a1、判断wifi模块3和zigbee模块1的工作信道是否有重叠：
48.若是，则转步骤a2。
49.若否，则转步骤a3。
50.步骤a2、采用协作共存方案为wifi模块3和zigbee模块1分配工作信道。
51.步骤a3、采用优化仲裁策略为wifi模块3和zigbee模块1分配工作信道。
52.进一步的，所述优化仲裁策略还包括：当wifi模块和zigbee模块中任意一个的收发请求为发送、且zigbee模块为低优先级时，授权所述wifi模块使用其工作信道。当wifi模块和zigbee模块中任意一个的收发请求为发送、且zigbee模块为高优先级时，授权所述zigbee模块使用其工作信道。
53.其中，优化仲裁策略采用下述仲裁表格进行授权仲裁：
[0054][0055][0056]
表1仲裁表格
[0057]
由于zigbee模块1使用次数较少，zigbee模块1每次收发时间也只有几秒，所以zigbee模块1的收发请求优先级高就先授权zigbee模块1使用其通道进行传输，此时采用的上述仲裁表格为最佳场景下的配置情况，其仅为最佳场景下的配置示例。在其他应用场景下，除wifi模块3和zigbee模块1收到的请求均为接收时仲裁结果只有一种情况，wifi模块3和zigbee模块中有任一个收到的请求为发送时仲裁结果均可以根据应用场景自定义配置，即在其他应用场景下，上述仲裁表格的仲裁结果可根据实际需要自定义配置。
[0058]
基于上述实施例，如图2所示，利用上述仲裁表格，通过具体实施例说明所述步骤a3包括：
[0059]
步骤a31、判断wifi模块3和zigbee模块1的收到请求是否均为接收：
[0060]
若是，则转步骤a32。
[0061]
若否，则转步骤a33。
[0062]
步骤a32、授权wifi模块3和zigbee模块1分别使用相应的工作信道进行报文接收。
[0063]
步骤a33、判断wifi模块3的收发请求的优先级是否大于zigbee模块1的收发请求的优先级：
[0064]
若是，则转步骤a34。
[0065]
若否，则转步骤a35。
[0066]
步骤a34、授权wifi模块3使用其选择的工作信道进行报文发送或报文接收。
[0067]
步骤a35、授权zigbee模块1使用其选择的工作信道进行报文发送或报文接收。
[0068]
本实施例中，而wifi对zigbee的干扰可以细化为：wifi发送对zigbee的干扰、以及wifi接收对zigbee的接收没有影响。因此，可以利用两种无线的干扰特性，既解决同频干扰问题，又提高接口的吞吐量，提供设备的可靠性和性能。
[0069]
在其他一些实施例中，所述推荐信道列表中的信道为没有wifi干扰的信道。
[0070]
在本实施例中，鉴于wifi在国内使用的信道是1/6/11，而zigbee有16个信道，与wifi信道1重叠的zigbee信道是11,12,13,14，与信道6重叠的zigbee信道是16,17,18,19，与信道11重叠的zigbee信道是21,22,23,24，则无重合的信道是15,20,25,26，而信道14,19所受干扰较小，因此，zigbee联盟推荐zigbee优先使用14/15/19/20的信道。推荐信道列表可采用信道14/15/19/20。
[0071]
在具体应用时，推荐信道列表也可根据实际网络条件进行配置，推荐信道列表中的信道需满足不会被wifi模块3占用这一条件。
[0072]
如图3所示，提供一种增强同频抗干扰能力的方法的实施例，所述方法包括：
[0073]
步骤s1、在zigbee模块1中预先配置推荐信道列表。
[0074]
步骤s2、wifi模块3和zigbee模块1分别进行组网，且zigbee模块1在组网时扫描推荐信道列表中的工作信道，判断推荐信道列表中的信道是否都被占用：
[0075]
若是，则转步骤s3。
[0076]
若否，则转步骤s4。
[0077]
步骤s3、zigbee模块1继续扫描其他信道并从中选取未被占用的信道作为工作信道。
[0078]
步骤s4、zigbee模块1从推荐信道列表中选取未被占用的信道作为工作信道。
[0079]
步骤s5、获取wifi模块3和zigbee模块1的工作信道和收发请求。
[0080]
步骤s6、判断zigbee模块1的工作信道是否在预设的推荐信道列表中：
[0081]
若是，则转步骤s7。
[0082]
若否，则转步骤s8。
[0083]
步骤s7、采用非协作共存方案为wifi模块3和zigbee模块1分配工作信道。
[0084]
步骤s8、判断wifi模块3和zigbee模块1的工作信道是否有重叠：
[0085]
若是，则转步骤s9。
[0086]
若否，则转步骤s10。
[0087]
步骤s9、采用协作共存方案为wifi模块3和zigbee模块1分配工作信道。
[0088]
步骤s10、采用优化仲裁策略为wifi模块3和zigbee模块1分配工作信道。
[0089]
在本实施例中，zigbee模块1在建立zigbee网络时，优先扫描没有被wifi可能占用的推荐信道列表，如果都已经被占用，则扫描当前没有被占用的最优信道，并将选用的信道上报。wifi接口在确定自己的工作信道也将选用的信道上报，最后根据wifi模块3和zigbee模块1各自上报的信道进行信道分配。
[0090]
在同一网络设备上使用wifi和zigbee空中接口时，首先判断zigbee模块1的工作信道是否在预设的推荐信道列表中，如果不在，则继续判断wifi模块3和zigbee模块1的工作信道是否重叠，若两者的工作信道重叠则采用协作共存方案即通过时分复用的方法为wifi模块3和zigbee模块1分配工作信道，若两者的工作信道不重叠则采用基于优化仲裁策略的抗干扰方法为wifi模块3和zigbee模块1分配工作信道。
[0091]
在其他一些实施例中，所述方法还包括zigbee模块1每次通过工作信道进行发送前均进行cca(clear channel assessment，空频道检测技术)检测，当连续检测失败的次数达到预设阈值时，zigbee模块1将收发请求中发送的优先级从低优先级修改为高优先级，直到cca检测成功时，zigbee模块1将收发请求中发送的优先级从高优先级修改为低优先级
[0092]
在本实施例中，在启用pta机制时，考虑到zigbee发送有mac层重传和应答机制，通常zigbee模块1的发送优先级设置为最低，wifi处于繁忙状态时，容易使得zigbee接口的发送堵塞，因此，需要基于一定的规则，提升zigbee接口的发送优先级。
[0093]
zigbee物理层在发送前进行cca检测，如果连续n次cca检测失败，则提高发送的优先级，直到一次成功的发送并接收到ack报文前一直保持高优先级，此后恢复到原来的低优先级。如果重传失效或需要重送关键信息(如信标帧)，则可以通过提升zigbee模块1的发送优先级来优先发送zigbee报文。
[0094]
在非重叠信道上(通常的工作环境)，可以利用两种无线的干扰特性及zigbee的重传机制，wifi和zigbee同时使能接收请求，可以及时地处理子设备发送的异步报文，提高网络设备的传输速率，减少设备重传次数，提高子设备的电池寿命。
[0095]
如图4所示，本发明实施例还提供一种增强同频抗干扰能力的系统，该系统包括网络设备，网络设备包括wifi模块3和zigbee模块1，该系统还包括连接wifi模块3和zigbee模块1的主机控制模块4。
[0096]
主机控制模块4用于获取wifi模块3和zigbee模块1的工作信道和收发请求，之后主机控制模块4还用于在zigbee模块1的工作信道不在预设的推荐信道列表中时，判断wifi模块3和zigbee模块1的工作信道是否有重叠，若是，则采用协作共存方案为wifi模块3和zigbee模块1分配工作信道；若否，则采用优化仲裁策略为wifi模块3和zigbee模块1分配工作信道。
[0097]
所述优化仲裁策略包括当主机控制模块4判断wifi模块3和zigbee模块1的收发请求均为接收时，授权所述两个模块分别使用各自的工作信道；当主机控制模块4判断wifi模块3和zigbee模块1中任意一个的收发请求是发送时，授权所述两个模块中具有高优先级的一个使用其工作信道。
[0098]
进一步的，所述优化仲裁策略还包括：当wifi模块和zigbee模块中任意一个的收
发请求为发送、且zigbee模块为低优先级时，授权所述wifi模块使用其工作信道。当wifi模块和zigbee模块中任意一个的收发请求为发送、且zigbee模块为高优先级时，授权所述zigbee模块使用其工作信道。
[0099]
在本实施例中，主机控制模块4通过信道隔离与pta抗干扰的结合，提高同一网络设备上wifi和zigbee的同频抗干扰能力，增强网络设备在不同的使用环境中的适应能力。
[0100]
在非重叠信道上(通常的工作环境)，主机控制模块4可以令wifi和zigbee同时使能接收请求，可以及时地处理子设备发送的异步报文，提高网络设备的传输速率，减少设备重传次数，提高子设备的电池寿命。
[0101]
在较佳的实施例中，所述推荐信道列表中的信道为没有wifi干扰的信道。
[0102]
在较佳的实施例中，所述主机控制模块4还用于根据用户输入在zigbee模块1中预先配置推荐信道列表。
[0103]
所述主机控制模块4还用于在zigbee模块1组网时，控制zigbee模块1扫描推荐信道列表中的工作信道，并判断推荐信道列表中的信道是否都被wifi模块3占用，若是，则控制zigbee模块1继续扫描其他信道并从中选取工作信道；若否，则控制zigbee模块1从推荐信道列表中选取工作信道。
[0104]
在较佳的实施例中，所述主机控制模块4还用于在zigbee模块1的工作信道在预设的推荐信道列表中时，采用非协作共存方案为wifi模块3和zigbee模块1分配工作信道。
[0105]
在较佳的实施例中，所述zigbee模块1还包括连接wifi模块3和zigbee模块1的cca检测单元2，其用于在zigbee模块1每次通过工作信道进行发送前均进行cca检测，当连续检测失败的次数达到预设阈值时，cca检测单元2将收发请求中发送的优先级从低优先级修改为高优先级，直到cca检测成功时，cca检测单元2将收发请求中发送的优先级从高优先级修改为低优先级。
[0106]
本技术不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本技术的保护范围之内。