基于多信道監(jiān)聽和rssi采樣的通信方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及通信技術領域，特別是指一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信方 法及裝置。
【背景技術】
[0002] 近年來無線傳感器網絡作為物聯(lián)網的重要組成部分，在智能交通、智能家居、精準 農業(yè)等領域都逐漸展開了應用，并有著迅猛的發(fā)展，各種關于傳感網絡的新技術也備受重 視。
[0003] 而在無線通信網絡中，同一空間信道內有越來越多的節(jié)點在同時工作，運樣勢必 造成通信節(jié)點相互之間的干擾和碰撞，導致數(shù)據(jù)丟失，特別是在目前發(fā)展較為迅速的車載 網絡通信系統(tǒng)中，系統(tǒng)對通信的實時性和可靠性的要求非常高，W充分保障交通安全。為了 各節(jié)點之間的對信道的有效利用和有效避免數(shù)據(jù)收發(fā)的串擾，引入合理且準確可靠的信道 使用監(jiān)測機制成了提高無線通信網絡性能指標的關鍵。
[0004] 目前較為適用的方法就是基于RSSKReceiveSi即alStrengthIndication,接 收信號的強度指示）的無線通信信道狀態(tài)監(jiān)測方法，通過獲得信道的RSSI，判定當前信道 的忙閑活動狀態(tài)，決定節(jié)點當前是否能夠占據(jù)信道并發(fā)送數(shù)據(jù)。但是目前已有的方法都是 利用單信道單節(jié)點采樣RSSI值，具有不穩(wěn)定和不可靠性，容易隨著環(huán)境的不確定因素而上 下波動，例如環(huán)境的濕度和溫度變化便可影響RSSI，而且運些影響因素對RSSI值的采樣是 沒有規(guī)律的，所W較難分析其對RSSI值的影響程度，運樣導致利用RSSI值來判斷信道的忙 閑狀態(tài)則具有一定的不可靠性。也就在一定程度上增加了各節(jié)點對信道狀態(tài)判斷錯誤的概 率，在一定程度上導致數(shù)據(jù)傳輸沖突碰撞。

【發(fā)明內容】
陽0化]有鑒于此，本發(fā)明提供一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信方法及裝置，通過 從不同的時域和空域實時檢測多個信道的RSSI值，根據(jù)得到的多個RSSI值，準確計算出當 前環(huán)境的噪聲闊值，利用此闊值判斷當前信道是否空閑，W有效避免發(fā)送數(shù)據(jù)包時的碰撞。
[0006] 基于上述目的本發(fā)明提供的一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信方法，包括 W下步驟：
[0007] 從在空間上均勻分布的多個點，獲取多個相鄰的信道的RSSI值；
[0008] 若在t時刻，要使用所述多個相鄰的信道中的某一信道發(fā)送數(shù)據(jù)包，則獲取全部 信道的實時RSSI值，將所述全部信道的實時RSSI值進行中位數(shù)計算，將結果加上一偏移量 X，得到噪聲闊值；
[0009] 將所述某一信道t時刻的實時RSSI值與所述噪聲闊值進行比較；若所述實時 RSSI值小于所述噪聲闊值，則判定該信道空閑并發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0010] 進一步，每個信道的帶寬為600KHZ至IjIMHz。
[0011] 進一步，所述偏移量X的范圍為2地m至8地m。
[0012] 本發(fā)明提供的一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信方法，包括W下步驟：
[0013] 從在空間上均勻分布的多個點，獲取多個相鄰的信道的RSSI值；
[0014] 若在t時刻，要使用所述多個相鄰的信道中的某一信道發(fā)送數(shù)據(jù)包，則對所述某 一信道的RSSI值從t時刻其向前W固定時間間隔進行多次取樣，得到多個取樣值；
[0015] 對所述多個取樣值進行最小二乘計算，得到噪聲闊值；
[0016] 將所述某一信道t時刻的實時RSSI值與所述噪聲闊值進行比較；若所述實時 RSSI值小于所述噪聲闊值，則判定該信道空閑并發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0017] 進一步，令0 (t)表示t時刻的噪聲闊值，其計算式如下：
其中馬=1，式中RSSI化）為k時刻所述某一信道的RSSI值，m的取值范圍是2至 10的整數(shù)，n為整數(shù)。 陽01引進一步，所述n的取值范圍為150到250的整數(shù)。
[0019] 進一步，所述n的取值為200。
[0020] 本發(fā)明提供一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信裝置，包括處理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)發(fā) 送系統(tǒng)和多個數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)和數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)分別連接至所述處理系 統(tǒng)；
[0021] 每個數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)分別占用多個相鄰信道中的一個，且每個數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)所占用 的信道均不相同；所述數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)能夠在所述數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)所占用的信道間進行切換；
[0022] 在空閑時，所述數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)實時監(jiān)測并記錄各自信道的RSSI值，并將該RSSI值 發(fā)送至處理系統(tǒng)進行處理，進而得到各數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)所占用信道的實時噪聲闊值；在需要 發(fā)送數(shù)據(jù)時，所述數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)從所述處理系統(tǒng)獲取其即將占用的信道的實時噪聲闊值， 并同時監(jiān)測該信道的實時RSSI值，通過對比所述實時RSSI值與實時噪聲闊值判定信道的 忙閑狀態(tài)，若判定信道狀態(tài)為忙，則所述數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)選擇等待，若判定信道狀態(tài)為空閑， 則所述數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0023] 進一步，所述數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)和數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)均包括相連接的處理模塊和無線通信 模塊；所述數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)在空域上均勻分布；所述無線通信模塊用于接收或發(fā)送數(shù)據(jù)；在 信道空閑時，所述處理模塊通過所述無線通信模塊檢測到的環(huán)境噪聲值計算當前信道的實 時RSSI值。
[0024] 從上面所述可W看出，本發(fā)明提供的基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信方法及 裝置，通過實時獲取信道的RSSI值，并W此準確計算得到信道的噪聲闊值，利用信道的噪 聲闊值判斷當前信道的忙閑狀態(tài)，給節(jié)點對信道的使用提供準確信息，有效避免節(jié)點間發(fā) 送數(shù)據(jù)包的干擾碰撞，保證數(shù)據(jù)的正常可靠傳輸。
【附圖說明】
[00巧]圖1是本發(fā)明提供的一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信裝置的實施例的模 塊示意圖；
[00%] 圖2是本發(fā)明提供的一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信裝置的實施例的多 信道頻譜分布示意圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明提供的一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信方法的第一實施例 的流程圖；
[0028] 圖4為本發(fā)明提供的一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信裝置的實施例的工 作示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，W下結合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0030] 圖1是本發(fā)明提供的一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信裝置的實施例的模 塊示意圖，如圖所示，本實施例提供的通信裝置包含了一個數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)1、處理系統(tǒng)2和 分別占用一個信道的多個數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)3,其占用的信道均不相同，且相鄰分布；每個數(shù)據(jù) 接收系統(tǒng)3用于監(jiān)測其所占用信道的RSSI值，將全部信道的RSSI值采樣并傳輸給處理系 統(tǒng)2進行算法處理，一般情況下，運些無線通信信道大多數(shù)是空閑的，只有很少部分被占用 傳輸數(shù)據(jù)，所W大部分數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)3檢測到的都是環(huán)境的噪聲RSSI值，處理系統(tǒng)2分析 運些噪聲RSSI值，可W較為準確的確定當前環(huán)境的實時RSSI噪聲闊值，并將RSSI噪聲闊 值傳輸給數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)1，數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)1 一直也處于接收狀態(tài)，并同時實時采樣信道的 RSSI值，數(shù)據(jù)發(fā)送采樣1將信道的實時RSSI值與實時的RSSI噪聲闊值相比較，如果實時 RSSI值大于實時的RSSI噪聲闊值，則可W判斷信道繁忙，有節(jié)點在利用信道傳輸數(shù)據(jù)，數(shù) 據(jù)發(fā)送系統(tǒng)1則會重新隨機選擇一個時隙，重新監(jiān)測信道狀態(tài)，并重新決定是否發(fā)送數(shù)據(jù) 包；如果實時RSSI值小于實時的RSSI噪聲闊值，則可W判斷信道空閑，可W擇機選擇發(fā)送 數(shù)據(jù)包。
[0031] 上述數(shù)據(jù)發(fā)送系統(tǒng)1和數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)3均包括相連接的處理模塊和無線通信模 塊，并且數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)3在空域上均勻分布，W便實時獲取不同空域的RSSI值。無線通信 模塊用于接收或發(fā)送數(shù)據(jù)，在信道空閑時，該無線通信模塊實時監(jiān)聽并接受其所處無線信 道的環(huán)境噪聲，并將其發(fā)送至處理模塊，處理模塊通過該環(huán)境噪聲值計算當前信道的實時 RSSI值，并發(fā)送至處理系統(tǒng)2進行記錄和運算。
[0032] 數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)在空域上的均勻分布可用W下示例說明：數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)共有8個， 那么可將它們設置于同一水平面內，排布為2*4的陣列，同一排或同一列的相鄰數(shù)據(jù)接收 系統(tǒng)之間的距離為0.Im,W此種設置方式獲取一定區(qū)域內位于不同位置的點的RSSI值，W 便于在處理時獲取更加可靠的環(huán)境噪聲值。上述0.Im僅為一個實例，具體距離可根據(jù)需要 選用任意適合值。
[0033] 在一些優(yōu)選的實施例中，上述處理模塊采用MSP430fl34微控制忍片，上述無線通 信模塊采用S13321無線通信忍片。在運種方式下，每個數(shù)據(jù)收發(fā)單元能夠很好的與其他收 發(fā)單元進行獨立工作，為用戶提供了較好的動態(tài)可擴展性。
[0034] 圖2是本發(fā)明一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信裝置的多信道頻譜分布示 意圖，如圖所示，各通信信道間是相鄰分布的，而且不同信道間保證信道不重疊，每個信道 的帶寬為600KHZ到IMHz;在本實施例中，每個信道具有SOOKHz的帶寬，可W較好保證信道 間沒有串擾。
[0035] 根據(jù)上述裝置，本發(fā)明還提出一種基于多信道監(jiān)聽和RSSI采樣的通信方法，參考 圖3,本發(fā)明提供的通信方法的第一實施例的步驟包括：
[0036] SI,從在空間上均勻分布的多個點，獲取多個相鄰的信道的RSSI值。
[0037] 在本實施例中，該步驟由數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)3執(zhí)行，數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)3監(jiān)測到其所占用信 道的RSSI值后，將該值發(fā)送至處理系統(tǒng)2進行記錄。
[003引 S2,若在t時刻，要使用所述多個相鄰的信道中的某一信道發(fā)送數(shù)據(jù)包，則獲取全 部信道的實時RSSI值，將所述全部信道的實時RSSI值進行中位數(shù)計算，將結果加上一偏移 量X，得到噪聲闊值。
[0039] S3,將所述某一信道t時刻的實時RSSI值與所述噪聲闊值進行比較；若所述實時 RSSI值小于所述噪聲闊值，則判定該信道空閑并發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0040] 進一步，每個信道的帶寬為600KHZ至IjIMHz。優(yōu)選的，信道帶寬為800KHZ，可W有 效防止信道之間的串擾。
[0041] 進一步，所述偏移量X的范圍為2地m至8地m。優(yōu)選的，偏移量X的值為5地m，該 值是在公路交通環(huán)境下通過大量實驗數(shù)據(jù)得出的修正值，可W最為準確地反映當前環(huán)境實 際噪聲與所述計算值的偏差。
[0042] 通常情況下，大部分無線信道都處于空閑狀態(tài)，因此在空域內的多個點，對多個相 鄰信道取樣后進行中位數(shù)運算，可W得到不受