[发明专利]一种WiFi设备到ZigBee设备的跨协议通信方法及系统

说明书

本发明提供一种WiFi设备到ZigBee设备的跨协议通信方法及系统。该方法包括：WiFi发送端产生同时承载WiFi数据比特和向ZigBee设备传输的跨协议数据比特的待发送的符号级能量调制比特信息，所述跨协议比特基于码元级能量调制获得；ZigBee接收端处理接收信号强度指示样本信息并启动跨协议通信接收流程获得需要接收的跨协议数据比特，同时WiFi接收端通过标准的WiFi接收流程获得所述符号级能量调制比特信息，然后启动WiFi数据恢复流程获得原始的WiFi数据比特。本发明提供的方法和系统通过码元级能量调制实现跨协议通信，能够在使用信道、物理层及MAC层设计上与现有商用网络兼容。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种WiFi设备到ZigBee设备的跨协议通信方法及系统。

背景技术

由于物联网中存在异构节点通信的现实场景需求，同时这种通信可用来传递协调信息以实现更加高效的异构网络并存，使得近年来跨协议通信成为一个研究热点。相关研究主要采用两种技术方案：信号仿真以及数据包级能量调制。

信号仿真让无线节点模拟出异构节点的传输信号，从而让接收节点通过正常的流程解调信息。例如WEBee通过修改WiFi数据的有效载荷，使其发送的信号为合法的ZigBee信号，从而实现WiFi向ZigBee的通信；由于信号仿真机制本身存在信号失真的特性，TwinBee和LongBee分别对其进行改进以提升其可靠性、扩大传输范围。

大量研究者通过数据包级能量调制实现跨协议通信，主要利用数据包传输时间、包间隙时间、包传输时间图案等特性传递跨协议信息。Esense最早提出利用能量来传递信息，其基本思想是在收发两端提前约定某些特定的WiFi数据包长代表特定的跨协议信息，接收端根据信号能量的持续时间来解码信息。C-Morse借用摩尔斯码的思想，采用两种不同WiFi包长模拟长短码，进而实现01编码以进行WiFi到ZigBee的通信。FreeBee通过WiFi周期性信标帧的时移特性传递信息给ZigBee节点。基于能量的跨协议通信受干扰影响很大，由此WiZig根据信道状态动态选择接收窗口宽度及能量阈值实现WiFi向ZigBee更可靠的传输。StripComm借用曼彻斯特编码的思想采用上升沿代表‘0’、下降沿代表‘1’以对抗基于能量的跨协议传输中干扰的影响。

目前，信号仿真方案存在的最主要问题是不能与商用无线网络兼容。根据WEBee的设计，为了让WiFi节点发出去的信号能模拟ZigBee信号，WiFi调制过程中OFDM(orthogonalfrequency division modulation，正交频分复用)的pilot和null子载波需要避免在跨协议通信时使用。但事实上，根据WiFi信号中pilot和null的分布，如果节点采用标准的WiFi信道以及ZigBee信道，这个需求无法满足。因此，信号仿真的机制只能在WiFi或ZigBee节点不采用标准信道的情况下才能实现，而这是不被商用无线网络允许的。

数据包级能量调制利用一个或多个WiFi数据包传输一个或几个比特的ZigBee信息，这无疑是一种低效的传输方式。此外，这种机制要求设备在某些特定的时间点上发送数据，这与商用设备中节点MAC(Medium Access Control，媒质接入控制)层采用随机接入信道的方式不兼容，因此也很难被部署在商用网络中。

发明内容

本发明的目的在于，克服上述现有技术的缺陷，提供一种通过码元级能量调制实现跨协议通信的方法和系统，该方法在使用信道、物理层及MAC层设计上均与现有商用网络兼容，能够顺利部署于商用设备。

根据本发明的第一方面，提供一种WiFi设备到ZigBee设备的跨协议通信方法。该方法包括以下步骤：

WiFi发送端产生同时承载WiFi数据比特和向ZigBee设备传输的跨协议数据比特的待发送的符号级能量调制比特信息，其中所述跨协议比特基于码元级能量调制获得；