CN102438301A - 一种无线通信系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线通讯方法和系统，该无线通讯方法包括：S1.主设备根据通信需求，由特定的编码器生成序列码，并在预设时间内向每个从设备连续发送所述序列码，其中，所述特定的编码器为由特定的多项式构建的反馈移位寄存器，且所述特定的多项式的系数和阶数与通信需求相关，多项式的系数及初始值均不全为0，所述预设时间大于或等于所述从设备的休眠期和探测期之和，所述休眠期和探测期之和构成一个休眠唤醒周期；S2.特定从设备在探测期接收所述序列码中连续的一段，并使用与所述编码器对应的译码器对所述序列码进行译码，并根据译码结果进行相应的操作。实施本发明的技术方案，抗干扰能力强，提高了可靠性和通信效率，且降低了通信系统的功耗。

Description

一种无线通信系统及方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更具体地说，涉及一种无线通信系统及方法。

背景技术

微功率(短距离)无线通信技术在上世纪末开始出现，经过十几年的发展，已经广泛应用于工业控制、家庭智能、无线遥控、安防报警、环境监测、智能抄表、有毒有害气体监测、物流、RFID等领域。近年来，国内国际上又将物联网作为金融危机后，未来经济发展新的增长点。而短距离无线通信技术，将在物联网(尤其是传感网)应用中得到更大的发展。

物联网概念几乎是伴随着低碳经济同时到来的。作为物联网的主要通信方式之一的短距离无线数字通信技术，必然要顺应低碳、低能耗的发展潮流，向低功耗、微功耗方向发展。另外，随着移动通信设备应用越来越广，电池供电的产品也越来越多，对功耗的要求更加苛刻。

那么，如何降低无线通信设备的总体功耗？显然，只降低发射机的发射功率，或者只降低接收机的电流消耗是不现实的。这种方法的效果不但不明显，而且会带来通信质量下降的恶劣后果。只有采用空闲时通信设备休眠的方式，才能大大地降低通信设备的平均功耗，达到降耗的目的。同时，用电池供电的设备，可以数倍甚至数千倍地延长电池的使用寿命。

对于由两个以上无线收发设备组成的任何结构、任何协议的半双工无线通信系统或网络，其中的某一个设备真正工作于发射或接收的时间是很少的。当通信设备不工作于发射，也不工作于接收时，使其进入休眠状态，则可大大降低平均功耗。因为休眠状态的电流消耗，只有微安级，甚至几个微安。而无线通信设备发射时的电流是数十毫安以上，接收电流也在十几到数十毫安之间。因此，引入休眠机制的通信系统，休眠时间越长，则平均能耗越低。

当某个或某组无线通信设备处于休眠状态时，其不接收也不发射，处于非工作状态，但是，当其它通信设备需要和其进行通信时，通信是不会成功的。这样，就需要一套流程或方法，使处于休眠状态的无线通信设备，在其它设备需要和它进行通信时，能感知并完成通信，即将处于休眠状态的无线通信设备唤醒。当前，将无线通信设备从休眠状态下唤醒的方法有多种，例如，定时唤醒通信法、信号强度唤醒法、最短数据包唤醒法，但这些唤醒方法要么要求无线通信系统中的所有通信设备必须在时间上同步，要么抗干扰能力差，要么接收窗口时间长，从而导致唤醒过程功耗大。如果要对特定的通信设备进行控制，其通信协议和通信过程也比较复杂，持续时间也长，导致唤醒后的能量消耗也大。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述功耗大，且根据实际通信需求对特定的通信设备进行控制的过程比较复杂的缺陷，提供一种无线通讯方法、功耗小，且能根据实际通信需求对特定的通信设备进行控制。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种无线通讯方法，用于在主设备有通信需求时向特定从设备发送信息，该无线通讯方法包括：

S1.主设备根据通信需求，由特定的编码器生成序列码，并在预设时间内向每个从设备连续发送所述序列码，其中，所述特定的编码器为由特定的多项式构建的反馈移位寄存器，且所述特定的多项式的系数和阶数与通信需求相关，多项式的系数及初始值均不全为0，所述预设时间大于或等于所述从设备的休眠期和探测期之和，所述休眠期和探测期之和构成一个休眠唤醒周期；

S2.特定从设备在探测期接收所述序列码中连续的一段，并使用与所述编码器对应的译码器对该段序列码进行译码，并根据译码结果进行相应的操作。

在本发明所述的无线通讯方法中，在通信需求为对所有从设备进行广播唤醒时，所述编码器所产生的序列码为m序列，且每个从设备均包含与所述编码器所对应的译码器。

在本发明所述的无线通讯方法中，在通信需求为对特定组的从设备进行组唤醒时，所述特定的多项式系数为所述特定组的从设备的二进制组号与预设的第一固定序列的组合，且所述特定组的从设备中均包含与所述编码器所对应的译码器。

在本发明所述的无线通讯方法中，在通信需求为对特定的从设备进行单个唤醒时，所述特定的多项式系数为所述特定的从设备的二进制ID号的至少一部分或者所述特定的从设备的二进制ID号的至少一部分与预设的第二固定序列的组合，且所述特定的从设备中包含与所述编码器所对应的译码器。

在本发明所述的无线通讯方法中，在通信需求为向特定的从设备发送控制指令时，所述特定的多项式系数为所述特定的从设备的二进制ID号的至少一部分与所述控制指令所对应的二进制序列的组合，且所述特定的从设备中包含与所述编码器所对应的译码器。

在本发明所述的无线通讯方法中，在通信需求为向特定的从设备发送开或关阀指令时，所述特定的多项式系数为所述特定的从设备的二进制ID号的至少一部分与预设的开或关阀指令所对应的二进制序列的组合，且开阀指令与关阀指令分别所对应的二进制序列不同，同时所述特定的从设备中包含与所述编码器所对应的译码器。

在本发明所述的无线通讯方法中，当特定的从设备在使用由特定的反馈移位寄存器构成的译码器对该段序列码进行译码后，从所接收的序列码中取出与阶数相同数量的码元，并使用与主设备的特定的反馈移位寄存器相同的初始值来初始化所述特定的从设备的特定的反馈移位寄存器，再根据当前通信的波特率计算出主设备开始发射所述序列码的时间，并根据所计算的时间与主设备在时间上同步和/或再计算出主设备在预设时间内结束发送序列码的时间，且特定的从设备在所计算的结束发送序列码的时间之前进行休眠。

在本发明所述的无线通讯方法中，在所述特定的从设备包含至少两个译码器时，所述特定的从设备在接收到所述序列码后，采用试探的方法依次使用所述至少两个译码器对所述序列码进行译码，并根据译码结果进行相应的操作。

在本发明所述的无线通讯方法中，在所述步骤S1中，在产生序列码后，对序列码中的逻辑0或1，进行曼切斯特编码、不归零编码或归零编码，然后在预设时间内向每个从设备连续发送进行曼切斯特编码、不归零编码或归零编码后的序列码。

在本发明所述的无线通讯方法中，

所述步骤S2中的特定从设备根据译码结果进行相应操作的步骤包括：

对译码后连续输出0的个数进行计数；

在判断连续输出0的个数是否超过预设的限值时，则根据所使用的译码器的多项式的阶数和系数进行相应需求的操作；

或者

在主设备产生所述序列码后对所述序列码取反时，则所述步骤S2中的特定从设备根据译码结果进行相应操作的步骤包括：

对译码后连续输出1的个数进行计数；

在判断连续输出1的个数是否超过预设的限值时，则根据所使用的译码器的多项式的阶数和系数进行相应需求的操作。

在本发明所述的无线通讯方法中，

在主设备产生所述序列码后对所述序列码进行加扰或合并时，则所述步骤S2中的特定从设备先去扰或去合并，再进行译码并根据译码结果进行相应的操作。

本发明还构造一种无线通讯系统，包括主设备和至少一个从设备，且主设备在有通信需求时向特定从设备发送信息，所述主设备包括：

编码单元，用于根据特定的编码器生成序列码，其中，所述特定的编码器为由特定的多项式构建的反馈移位寄存器，且所述特定的多项式的系数和阶数与通信需求相关，多项式的系数及初始值均不全为0；

发送单元，用于在预设时间内向每个从设备连续发送所述序列码，且所述预设时间大于或等于所述从设备的休眠期和探测期之和，所述休眠期和探测期之和构成一个休眠唤醒周期；

所述特定从设备包括：

接收单元，用于在探测期接收所述序列码；

译码单元，用于使用与所述编码器对应的译码器对所述序列码进行译码；

控制单元，用于根据译码结果进行相应的操作。

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：参与通信的无线通信设备间无需在时间上同步；抗干扰能力强，解决了身份识别和误唤醒的问题，提高了可靠性和保密性；可缩短从设备的探测期，减少从设备接收窗口时间，从而降低了通信系统的功耗。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明无线通讯方法实施例一的流程图；

图2是本发明主设备中反馈移位寄存器实施例一的结构图；

图3是本发明特定从设备中反馈移位寄存器实施例一的结构图；

图4是本发明无线通讯方法实施例一的工作时序图；

图5是本发明无线通讯系统实施例一的逻辑结构图。

具体实施方式

如图1所示的本发明无线通讯方法实施例一的流程图中，该无线通讯方法用于在主设备有通信需求时向特定从设备发送信息，其具体包括：

S1.主设备根据通信需求，由特定的编码器生成序列码，并在预设时间内向每个从设备连续发送所述序列码，其中，所述特定的编码器为由特定的多项式构建的反馈移位寄存器，且所述特定的多项式的系数和阶数与通信需求相关，多项式的系数及初始值均不全为0，所述预设时间大于或等于所述从设备的休眠期和探测期之和，所述休眠期和探测期之和构成一个休眠唤醒周期；

S2.特定从设备在探测期接收所述序列码中连续的一段，并使用与所述编码器对应的译码器对该段序列码进行译码，并根据译码结果进行相应的操作。

下面以线性反馈移位寄存器作为编码器和译码器为例，具体说明该无线通讯方法的工作原理，需要申明的是，使用非线性反馈移位寄存器作为编码器和译码器，也属于本发明的范围之内。

通常，一个阶数为n的多项式表示如下：

f(x)＝c₀+c₁x+c₂x²+...+c_nxⁿ                  (1)

式中xⁱ仅指明其系数(1或0)代表c_i的值，x本身并无实际意义，也不需要计算。而其系数和阶数则非常重要，是完成本发明的重要参数。

主设备通过选用不同系数或阶数的多项式构成的编码器，生成的序列码，发送到从设备，其代表不同含义。从设备在探测期接收所述序列码中连续的一段，并使用一个或多个有关的译码器对所述序列码进行一次或多次译码，如果使用某个译码器后判定相关，则从设备被唤醒，并根据该译码器的系数和阶数，进行相应的操作。即主设备生成的序列码，在唤醒从设备的同时，也携带有信息。根据这些信息，从设备可以完成相应的操作。这样，不但降低了功耗，且提高了通信效率。

首先，在主设备中，主设备根据通信需求，由特定的编码器生成序列码，该特定的编码器为由特定的多项式构建的反馈移位寄存器，且所述特定的多项式的系数和阶数与通信需求相关，多项式的系数不全为0且初始值也不全为0。式(1)结合图2所示的主设备中反馈移位寄存器结构，可表征为：

$a_n=c_1{a}_{n-1}\⊕c_2{a}_{n-2}\⊕...\⊕c_{n-1}{a}_1\⊕c_n{a}_0---\left(2\right)$

式中：

表示模2加或异或，n为反馈移位寄存器的阶，且该多项式的系数c₀＝1，c₁，c₂，...c_n不能全部为0，及a₀，a₁，...a_n-1的初始值不能全部为0，该多项式的系数c₁，c₂，...c_n和阶数n与通信需求相关，也即，不同的通信需求所使用的反馈移位寄存器(编码器)的系数或阶数不相同。

另外，将式(2)等号的右边部分全部移到左边，变形可得：

${a_n}^{\⊕}{c}_1{a_{n-1}}^{\⊕}{c}_2{a_{n-2}}^{\⊕}{...}^{\⊕}{c}_{n-1}{a_1}^{\⊕}{c}_n{a}_0=0---\left(3\right)$

根据式(3)可得到一个新的带输入的反馈移位寄存器，如图3所示，若该反馈移位寄存器与图2所示的反馈移位寄存器的特征多项式的系数c₀，c₁，c₂，...c_n相同，阶数n也相同，则当该反馈移位寄存器输入a_n时，不管其初始值为任何值，当移位n次，使该反馈移位寄存器中的所有无关的初始值移除以后(也可使用接收到的前n个正确码元，直接初始化移位寄存器)，则以后的移位，其输出恒为0。这样，从设备将接收的一段足够长的序列码，输入到译码器后，当输出足够多的连续0值以后，可判定接收的码元具有相关性，是主设备发射的，这个过程叫判定相关性。

因此，从式(2)中可以看出，对于阶数为n的反馈移位寄存器，其系数有2ⁿ-1种取法。当n值足够大时，其系数的取法则足够多，这样，就为低功耗无线通信系统的主设备提供更多的可选多项式和编码器。主设备在发起通信前，根据通信需要，选择特定多项式，当然，该多项式的系数和阶数与从设备已经有预先的约定。

对于从设备中采用式(3)的译码器，其系数和阶数只要和主设备使用的一样，就可以判断出接收的一段信息的相关性。但是，如果主设备只采用一种多项式，则从设备可以使用对应的一种译码器译码即可。如果主设备采用多个多项式，则从设备因为开始译码前，并不能确切知道本次截取的一段序列码，主设备是用哪个多项式产生的，则需要采用试探法确定，具体步骤如下：

主设备针对某个特定从设备，可能采用M种多项式。从设备在进行译码时，则需要进行M次试探。其从第1种多项式开始，一直试探译码到第M个多项式，期间，如果第N(1≤N≤M)次试探解码，判定了相关性，则认为找到了与主设备本次发射的多项式匹配的第N个多项式，则从设备被唤醒并根据第N个多项式代表的意义，完成相应的操作。优选地，如果该操作是不可被误操作的指令(比如关闭阀门)，从设备可以继续再接收更多的连续码元，再采用第N个多项式所对应的译码器，多次解码判定其相关性，并根据成功判定相关性的次数和解码总次数，决定是否执行该操作。如果M次试探都没有判定相关性，则说明本次接收的数据是噪声或通信发生了误码，不做任何操作，从设备从探测器进入休眠期，直到下一个探测期的到来。当然，如果从设备中采用高速的处理器来完成译码工作，也可进行M个译码并行译码，根据译码结果，判断是否收到主设备发来的信息，并且是由那个译码器完成的。

基于本发明的无线通信系统中，由于主设备可能针对多个从设备，并完成不同的通信需求，则主设备采用的多项式数目可能远远大于M个。其中，有些多项式是针对所有从设备的，比如广播唤醒或广播命令；有些，只针对一部分从设备，比如组唤醒或组命令；有些只针对某个特定的从设备，比如单个从设备唤醒或者命令，或者针对某一个从设备的开/关阀门命令。实际应用中，不同类型的通信需求，可以选用系数或阶数不同的多项式。

对于广播唤醒或命令，由于需要的多项式比较少，可以选用m序列，以得到最佳的伪随机序列。

对于组唤醒或者组命令，可以将非零的二进制组号直接作为多项式；或者组号与多项式一一对应地关联；或者将二进制组号中或前或后插入一些固定的0或1，增大其阶数值。但得到的多项式的系数不能全为0。

对于单个从设备唤醒，可以将非零的二进制从设备的身份识别号(ID)或者ID的一部分(以下统称ID)，直接作为多项式；或者将ID与多项式一一对应的关联；或者在ID的中间或前或后面插入一个或多个固定的0或1，作为多项式，但其系数不能全部为0。

对于单个从设备的控制指令，可以采用ID加一个固定的预设二进制非零序列的方式，得到多项式，该预设的二进制非零序列与该控制指令相对应；当然，这个序列也可以插入在ID中间，也可分散插入ID号的中间或前或后。从设备利用这个多项式译码，判定相关性后，则可以执行这个命令，比如开阀或关阀。

当然，在另一个实施例中，若主设备产生所述序列码后对所述序列码取反，则上述实施例步骤S2中的特定从设备根据译码结果进行相应操作的步骤包括：对译码后连续输出1的个数进行计数；在判断连续输出1的个数是否超过预设的限值时，判定相关性，然后根据所使用的译码器的多项式的阶数和系数进行相应需求的操作。

关于上述实施例中的根据译码结果进行相应的操作的步骤，还应当说明的是，由于主设备在有某个通信需求时，其所使用的反馈移位寄存器的阶数、特定多项式与特定从设备中的反馈移位寄存器的阶数、特定多项式相同，以保证主设备与特定从设备的反馈移位寄存器的编/解码多项式匹配，才能输出连续的0，从而被从设备的接收机所识别，进行相应的操作，解决了身份识别问题。对于因噪声产生的随机码，代入式(3)后，其输出的不全为0，而且，连续输出0的概率随输入次数的增加而成级数下降。当反馈移位寄存器的阶数适当，又要求连续输出0的个数足够多时，因为噪声而让译码器连续输出多个0的概率趋近于0，这样就解决了噪声干扰(误唤醒)的问题。

在一个具体实施例中，若通信需求为对所有从设备进行广播唤醒，则主设备中的编码器所产生的序列码可为m序列，该m序列可选20阶，即n＝20，且每个从设备均包含与所述编码器所对应的译码器。当然，主设备中的编码器也可为其它序列，只要保证所有从设备中均包含有与主设备的编码器相匹配的译码器即可。

在另一个具体实施例中，若通信需求为对特定组的从设备进行组唤醒，则特定的多项式系数为该特定组的从设备的二进制组号与预设的第一固定序列的组合，组合后的二进制长度为19，即阶数为19。且该特定组的从设备中均包含与所述编码器所对应的译码器。应当说明的是，之所以在组号后面加一固定序列，是因为考虑到组号一般较短，添加一固定序列后可减少误唤醒的几率。

在另一个具体实施例中，若通信需求为对特定的从设备进行单个唤醒，则特定的多项式系数为所述特定的从设备的二进制ID号的至少一部分或者所述特定的从设备的二进制ID号的至少一部分与预设的第二固定序列的组合，且所述特定的从设备中包含与所述编码器所对应的译码器。在一个具体实施例中，比如，取ID号中的16位并在其某位后插入一个1，变换为阶数为17的一个多项式。

在另一个具体实施例中，若通信需求为向特定的从设备发送控制指令，则主设备的编码器的该特定的多项式系数为该特定的从设备的二进制ID号的至少一部分与所述控制指令所对应的二进制序列的组合，且所述特定的从设备中包含与所述编码器所对应的译码器，若特定从设备的ID号的至少一部分为16位，则开阀指令可设置5位，总共21位。

在另一个具体实施例中，若通信需求为向特定的从设备发送开或关阀指令，则主设备的编码器的特定的多项式系数为所述特定的从设备的二进制ID号的至少一部分与预设的开或关阀指令所对应的二进制序列的组合，且开阀指令与关阀指令分别所对应的二进制序列不同，差异越大越好。且所述特定的从设备中包含与所述编码器所对应的译码器。若特定从设备的ID号的至少一部分为16位，则关阀指令可设置5位，总共21位。

以上使用组号或ID号的至少一部分与一个特定二进制序列进行组合形成唤醒或控制多项式时，优选那些组合后产生的序列码周期长的序列码。

在另一个具体实施例中，当主设备在不同的时刻有不同的通信需求时，例如某个时间点需要向某个特定的从设备进行单个唤醒，另一个时间点又需要向该特定的从设备发送关阀指令，则该特定的从设备中必然会包含两个译码器，且这两个译码器分别与主设备中因两个不同的通信需求而分别产生序列码的两个编码器相对应。当某个时刻接收到主设备所发送的序列码后，采用试探的方法依次使用这两个译码器对所接收的序列码进行译码，在译码匹配(即连续输出预设个数的0或1)时，根据所使用的译码器即可判断出主设备的通信需求，进而进行相应的操作。当然，本发明的从设备中的译码器的数量并不限定两个，随着通信需求的增多，从设备中的译码器的数量可为任意数量。但数量越多，计算量就越大。另外，还应当说明的是，如果特定的从设备中包含至少两个译码器时，可通过设置该从设备中每个译码器所对应的多项式的阶数不相同来提高译码的准确性，相应地，主设备所使用的相应的编码器的多项式阶数也不相同，例如，主设备在对所有从设备进行广播唤醒时，所使用的编码器的多项式的阶数为20；主设备在对某一组从设备进行组唤醒时，所使用的编码器的多项式的阶数为19；主设备在对某一个从设备进行单个唤醒时，所使用的编码器的多项式的阶数为17；主设备在向某一个从设备发送开阀或关阀指令时，所使用的编码器的多项式的阶数为21。

另外，为了提高从设备开阀或关阀的准确率，以关阀为例，当从设备接收到一组序列码后，且使用其中的某个译码器解码后输出多个0时，且该译码器的多项式系数为该特定从设备的ID号的至少一部分与关阀指令的组合，则说明该序列码所代表的通信需求为主设备向该特定从设备发送关阀指令，为避免误操作，可让接收机再接收更多的连续码元，使用该译码器多次对新接收的序列码进行译码，若在这多次(例如5次)译码中，其中有大半(例如3次)是正确的，则再根据该关阀指令进行关阀操作。同样地，开阀也一样。

在另一个优选实施例中，主设备在产生序列码后，对序列码中的逻辑0或1，进行曼切斯特编码，不归零编码或归零编码。采用曼彻斯特编码，从设备的接收机，容易快速分离出位同步信号，从而可以缩短探测期。需要强调的是，其它任何的形式的无线通信编码方式，比如多进制调制，不同调制方式，都属于本发明的范围之内。

在另一个优选实施例中，在主设备产生序列码后还可对所述序列码进行加扰或合并，相应地，特定从设备在接收到所述序列码后，先对该序列码进行去扰或去合并，再进行译码并根据译码结果进行相应的操作。在一个例子中，加扰为将所产生的序列码与一伪随机序列码进行异或运算，合并为将所产生的序列码与一固定序列码进行异或运算。应理解，去扰与去合并也是同样的运算。

下面结合图4分别说明主设备和从设备的工作流程：

首先说明主设备的工作流程：主设备在有通信需求时，由特定的编码器生成序列码，并在预设时间T_s内向每个从设备连续发送该序列码，该特定的编码器为由特定的多项式构建的反馈移位寄存器，反馈移位寄存器在启动前需要初始化，但不能全为0，该特定的多项式的系数和阶数与通信需求相关，且不全为0。预设时间T_s≥T+t，其中T为从设备的休眠期，t为探测期，休眠期和探测期之和构成一个休眠唤醒周期。主设备发送完序列码后，即可与特定的从设备进入正常通信，持续时间为T_c。数据交换完毕，特定从设备进入休眠。如果主设备发送的完序列码后，不需要继续与从设备进行通信，则从设备完成相应的操作后进入休眠期，不再与主设备继续通信。比如从设备得到关阀命令，自动执行关阀操作，操作完毕进入休眠期，此时T_w和T_c都为0。对于通信失败的从设备，如从设备3，主设备需要启动差错处理机制进行处理。

下面说明每个从设备的工作流程：从设备按照固定的周期T+t交替工作于休眠-接收一休眠-接收的状态。在时间T内，从设备是休眠的，不接收任何数据，休眠电流极低，达到数微安以下。在时间t内，从设备处于探测接收状态。此时，分两种情况进行处理，如果处理器处理速度足够高，则可并行处理，即一边接收一边进行一个或多个译码器的译码工作。否则，可将接收的多个连续码元先存储下来，接收完毕后再进行一次或多次译码运算。如果所有的译码结果都没有判定相关性，则说明收到的序列是噪声或者发生错误，该从设备对所接收到的信号不做任何响应并进入休眠期。如果某个译码器判定相关性，则表示主设备所发送的序列码所代表的通信需求是指向该从设备的这个译码器的，且根据当前所使用的译码器的特征多项式的系数判断具体是什么通信需求，接着，从设备进入等待有效通信状态，等待时间为T_w。在T_w期间，从设备仍处于接收状态，但不能正常通信。在主设备发送唤醒信号T_s结束时，主从设备即可进行预定的正常通信，直到通信结束。如果发生通信出错的等问题，则进入错误处理流程。

需要特别说明是，从设备在接收唤醒比特流时，一般要求主设备首先发送一串位同步码(又称训练码)，从设备根据位同步码进行同步时钟的分离。由于本发明中，主设备发送的伪随机序列，在一段码长内，0的个数和1的个数基本相等，而且不会出现较长的连续0或连续1的情况，其可以作为位同步使用，只是效果稍差于发送有规律的01010101010...0101码。如果从设备的接收电路中，位同步分离电路要求发送较高质量的位同步训练码，则可采用曼切斯特编码解决这个问题，使接收机能分离出较高质量的位同步。这样，主设备所发送的序列码，具备位同步，唤醒和携带信息的多重功能。

另外，主设备所发送的序列码中，还携带有一个重要的时间基准信息，从设备计算出这个时间基准信息后，可以与主设备完成时间上的同步。尤其是在主设备发送的是广播唤醒或者组唤醒的序列时的情况下，则可以使主设备覆盖范围内的所有从设备，或者一组从设备，在时间上与主设备同步，从而使多个从设备之间在时间上也完成同步，为唤醒后的基于时间的通信准备时间基准。计算出这个时间后，就能计算出唤醒后等待通信的时间T_w，如图4所示，那么在T_w等待的时间里，从设备也可以进入休眠，这样能进一步降低功耗。计算时间基准的具体实现方法如下：

当从设备的某个译码器，判定相关性后，则确定了该译码器的阶数n和系数，并得到了大于等于n个接收到的正确码元，从中取出n个正确码元，这里命名为序列L，L的长度为n。从设备使用这些系数，产生一个与主设备相同的编码器，并使用与主设备的反馈移位寄存器相同的初始化值来初始化从设备中的反馈移位寄存器，并设变量k＝0。然后进行与主设备相同的编码运算，移位寄存器每移动一位，k加1，同时寄存器内的值会发生变化，将寄存器内的值与L比较，不等，则继续移位并k加1，直到寄存器内的值与L相等为止，这时，得到非零值k，如果波特率为b，则从设备的窗口期与主设备开始发送唤醒信号的时刻之间的时间差值为：k/b。如果处理器运算和处理的时间比较长，因时间基准精度的要求不能忽略，则需要对计算时间进行补偿(处理器的计算时间可以使用处理器中的定时器或其它方法得到)。那么在不考虑计算时间补偿的情况下，主机开始发送唤醒信号的时刻位于接收到序列L的时刻之前k/b。而T_w＝T_s-k/b。需要说明的是，反馈移位寄存器产生的序列，都是有一定周期的。线性反馈移位寄存器产生的序列，最长周期为2ⁿ-1，比如m序列，非线性反馈移位寄存器的周期会更长。实际运用中，如果系统需要计算T_w或设备需要时间同步，则主设备中反馈移位寄存器产生的序列码，以一定的波特率传送，在序列码一个周期内发送的时间应该≥T_s，即在T_s的发送时间内，最多只能发送一个周期内的序列码，否则，计算时间基准时，可能会出错。那么，如果采用线性反馈移位寄存器，则m序列是最好的选择；如果采用非线性反馈移位寄存器，则可选用m序列。

下面举例说明该无线通讯方法，这里以波特率19200bps为例，计算采用本发明的系统中，窗口(探测期)t的取值。假设采用阶n＝20的反馈移位寄存器，其多项式最好选用本原多项式。则主设备在有通信需求时，首先初始化每个寄存器的值(不能全部为0)，然后根据19200bps的同步时钟，将反馈移位寄存器产生的序列码，经过基带编码和调制以后依次发射，持续时间为T_s。T_s的取值根据对功耗的要求和其它要求综合确定。从设备从休眠到接收状态，目前的技术条件下，一般要等待3个字节的时间，接收机的同步分离机制，才能分离出稳定的位同步。同时，开始向译码器输入接收到的正确码元，当移位输入n个比特后(此处n＝20)，译码器的每一位寄存器都被接收到的正确数据刷新，旧的不正确的数据被移出。这时，反馈移位寄存器开始输出0，当连续输出K个0后(K可以等于n，也可以稍大于，或稍小于n，不同应用中决定，此处采用K＝n)，就找到了与通信需求相关的信号。则在探测器t找到唤醒信号花费的时间为：

t＝(3*8+n+K)/19200＝(3*8+20+20)/19200≈0.00333s＝3.33ms

这个时间，就是本发明的窗口时间t，不需要加倍，为了更加可靠，取值稍长一点也可以，比如3.5ms或4ms。

图5示出了本发明无线通讯系统实施例一的逻辑结构图，该无线通讯系统包括主设备100和至少一个从设备(图中仅示出了特定从设备200)，且主设备100在有通信需求时向特定从设备200发送信息。主设备100包括依次连接的编码单元110和发送单元120，特定从设备200包括依次连接的接收单元210、译码单元220和控制单元230。在该实施例中，编码单元110用于根据特定的编码器生成序列码，其中，所述特定的编码器为由特定的多项式构建的反馈移位寄存器，且所述特定的多项式的系数和阶数与通信需求相关，多项式的系数及初始值均不全为0；发送单元120用于在预设时间内向每个从设备连续发送所述序列码，且所述预设时间大于或等于所述从设备的休眠期和探测期之和，所述休眠期和探测期之和构成一个休眠唤醒周期；接收单元210用于在探测期接收所述序列码；译码单元220用于使用与所述编码器对应的译码器对所述序列码进行译码；控制单元230用于根据译码结果进行相应的操作。应当理解，其它从设备的逻辑结构与该特定从设备200的逻辑结构相似，所不同的仅是某个或某些译码单元所使用的多项式的系数不同。当然，多个从设备也有可能使用相同的译码器。从而可以使主设备根据不同的通信需求使用不同的编码器产生不同的序列码，只有特定从设备的特定译码器才能对该序列码进行正确的解码，因此，特定从设备可根据所使用的特定译码器判断出主设备的通信需求，从而进行相应的操作。需要特别说明的是，本文中的主设备和从设备概念，只是相对的定义。系统中的任何设备，需要主动发起通信时，其都可以按照本文中的主设备的步骤，去唤醒和控制其它设备。即主从设备的角色可灵活互换。

应当说明的是，本发明所提及的编码器和译码器可由硬件来实现也可由软件来实现。优先采用软件实现，以降低成本并得到更好的灵活性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (12)

1.一种无线通讯方法，用于在主设备有通信需求时向特定从设备发送信息，其特征在于，该无线通讯方法包括：

S1.主设备根据通信需求，由特定的编码器生成序列码，并在预设时间内向每个从设备连续发送所述序列码，其中，所述特定的编码器为由特定的多项式构建的反馈移位寄存器，且所述特定的多项式的系数和阶数与通信需求相关，多项式的系数及初始值均不全为0，所述预设时间大于或等于所述从设备的休眠期和探测期之和，所述休眠期和探测期之和构成一个休眠唤醒周期； 

S2.特定从设备在探测期接收所述序列码中连续的一段，并使用与所述编码器对应的译码器对该段序列码进行译码，并根据译码结果进行相应的操作。

2.根据权利要求1所述的无线通讯方法，其特征在于，在通信需求为对所有从设备进行广播唤醒时，所述编码器所产生的序列码为m序列，且每个从设备均包含与所述编码器所对应的译码器。

3.根据权利要求1所述的无线通讯方法，其特征在于，在通信需求为对特定组的从设备进行组唤醒时，所述特定的多项式系数为所述特定组的从设备的二进制组号与预设的第一固定序列的组合，且所述特定组的从设备中均包含与所述编码器所对应的译码器。

4.根据权利要求1所述的无线通讯方法，其特征在于，在通信需求为对特定的从设备进行单个唤醒时，所述特定的多项式系数为所述特定的从设备的二进制ID号的至少一部分或者所述特定的从设备的二进制ID号的至少一部分与预设的第二固定序列的组合，且所述特定的从设备中包含与所述编码器所对应的译码器。

5.根据权利要求1所述的无线通讯方法，其特征在于，在通信需求为向特定的从设备发送控制指令时，所述特定的多项式系数为所述特定的从设备的二进制ID号的至少一部分与所述控制指令所对应的二进制序列的组合，且所述特定的从设备中包含与所述编码器所对应的译码器。

6.根据权利要求5所述的无线通讯方法，其特征在于，在通信需求为向特定的从设备发送开或关阀指令时，所述特定的多项式系数为所述特定的从设备的二进制ID号的至少一部分与预设的开或关阀指令所对应的二进制序列的组合，且开阀指令与关阀指令分别所对应的二进制序列不同，同时所述特定的从设备中包含与所述编码器所对应的译码器。

7.根据权利要求2-6任一项所述的无线通讯方法，其特征在于，当特定的从设备在使用由特定的反馈移位寄存器构成的译码器对该段序列码进行译码后，从所接收的序列码中取出与阶数相同数量的码元，并使用与主设备的特定的反馈移位寄存器相同的初始值来初始化所述特定的从设备的特定的反馈移位寄存器，再根据当前通信的波特率计算出主设备开始发射所述序列码的时间，并根据所计算的时间与主设备在时间上同步和/或再计算出主设备在预设时间内结束发送序列码的时间，且特定的从设备在所计算的结束发送序列码的时间之前进行休眠。

8.根据权利要求2-6任一项所述的无线通讯方法，其特征在于，在所述特定的从设备包含至少两个译码器时，所述特定的从设备在接收到所述序列码后，采用试探的方法依次使用所述至少两个译码器对所述序列码进行译码，并根据译码结果进行相应的操作。

9.根据权利要求1所述的无线通讯方法，其特征在于，在所述步骤S1中，在产生序列码后，对序列码中的逻辑0或1，进行曼切斯特编码、不归零编码或归零编码，然后在预设时间内向每个从设备连续发送进行曼切斯特编码、不归零编码或归零编码后的序列码。

10.根据权利要求1所述的无线通讯方法，其特征在于，

所述步骤S2中的特定从设备根据译码结果进行相应操作的步骤包括：

对译码后连续输出0的个数进行计数；

在判断连续输出0的个数是否超过预设的限值时，则根据所使用的译码器的多项式的阶数和系数进行相应需求的操作；

或者

在主设备产生所述序列码后对所述序列码取反时，则所述步骤S2中的特定从设备根据译码结果进行相应操作的步骤包括：

对译码后连续输出1的个数进行计数；

在判断连续输出1的个数是否超过预设的限值时，则根据所使用的译码器的多项式的阶数和系数进行相应需求的操作。

11.根据权利要求1所述的无线通讯方法，其特征在于，

在主设备产生所述序列码后对所述序列码进行加扰或合并时，则所述步骤S2中的特定从设备先去扰或去合并，再进行译码并根据译码结果进行相应的操作。

12.一种无线通讯系统，包括主设备和至少一个从设备，且主设备在有通信需求时向特定从设备发送信息，其特征在于，所述主设备包括：

编码单元，用于根据特定的编码器生成序列码，其中，所述特定的编码器为由特定的多项式构建的反馈移位寄存器，且所述特定的多项式的系数和阶数与通信需求相关，多项式的系数及初始值均不全为0；

发送单元，用于在预设时间内向每个从设备连续发送所述序列码，且所述预设时间大于或等于所述从设备的休眠期和探测期之和，所述休眠期和探测期之和构成一个休眠唤醒周期； 

所述特定从设备包括：

接收单元，用于在探测期接收所述序列码；

译码单元，用于使用与所述编码器对应的译码器对所述序列码进行译码；

控制单元，用于根据译码结果进行相应的操作。

Images