【儀表網(wǎng) 百科知識】低功耗無線物聯(lián)網(wǎng)中的節(jié)點(diǎn)，絕大部分時(shí)間必須處于休眠狀態(tài)才能降低功耗，以支持電池長時(shí)間續(xù)航。如果有節(jié)點(diǎn)要發(fā)起通信，其在與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信之前，必須對目標(biāo)節(jié)點(diǎn)實(shí)施喚醒，然后才能進(jìn)行有效通信。本文中提出一種信道編碼相關(guān)算法，具有抗干擾能力強(qiáng)、功耗低、快速識別身份、隱含時(shí)間戳、實(shí)現(xiàn)簡單等特點(diǎn)，性能優(yōu)于現(xiàn)有的喚醒方法或算法。
現(xiàn)有的喚醒方法
現(xiàn)有的喚醒方法有三種，分別是：①RSSI(場強(qiáng))喚醒法：Ts期間發(fā)送載波即可，從節(jié)點(diǎn)測試接收到的場強(qiáng)強(qiáng)度，超過設(shè)定的門限則被喚醒，否則繼續(xù)休眠。②Sniff(嗅探)喚醒法：Ts期間發(fā)送010101010……比特流，從節(jié)點(diǎn)計(jì)數(shù)接收的01或10的個(gè)數(shù)，超過設(shè)定的個(gè)數(shù)則被喚醒，否則繼續(xù)休眠。③數(shù)據(jù)包喚醒法：Ts期間重復(fù)發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，從節(jié)點(diǎn)接收到完整的其中一個(gè)數(shù)據(jù)包則被喚醒，否則繼續(xù)休眠。
方法①和②致命的缺點(diǎn)是不能識別非法信號，很容易受到干擾導(dǎo)致誤喚醒，并且誤喚醒的概率無法計(jì)算和評估，從而導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性大幅降低，能量損耗無法補(bǔ)償。即這兩種方法，存在無法抗干擾的嚴(yán)重問題。另外一個(gè)缺陷是，其只能實(shí)現(xiàn)廣播喚醒，增加了不需要參與通信的節(jié)點(diǎn)的功耗。
方法③的大缺點(diǎn)是功耗大，為了可靠探測到數(shù)據(jù)包的幀同步信號，探測窗口t值需要設(shè)定為數(shù)據(jù)包總發(fā)射寬度的2倍，從而導(dǎo)致功耗增大。
基于自相關(guān)的喚醒方法
新的喚醒方法，需要在增加抗干擾能力的同時(shí)，降低功耗，從而克服現(xiàn)有方法中大的兩個(gè)缺陷。高度自相關(guān)編解碼喚醒方法，不但可以完全替代現(xiàn)有方法，克服現(xiàn)有缺陷，并且還能增加一些新的有用功能。我們稱這種新方法為HAC動態(tài)循環(huán)碼喚醒法，以下簡稱動態(tài)碼喚醒法。
高度自相關(guān)編碼方法，佳的首推巴克碼，但因?yàn)榘涂舜a太短且不多，不能使用。那么偽隨機(jī)序列碼，則是可以利用的一種非常好的編碼方式，其不但具有高度自相關(guān)性，而且可以提供的編碼方式是無限的。將這種編碼方式靈活運(yùn)用到無線物聯(lián)網(wǎng)的喚醒環(huán)節(jié)，是非常合適的，具體方法如下：
對于發(fā)送端，如果要喚醒目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，則通過編碼方式產(chǎn)生一串連續(xù)的比特流，比特流的長度和通信波特率以及喚醒時(shí)長Ts有關(guān)。
其生成方程式:an=c1an-1⊕c2an-2⊕…⊕cn-1a1⊕cna0
節(jié)點(diǎn)在發(fā)送喚醒序列的當(dāng)前碼元an時(shí)，an是根據(jù)前n個(gè)碼元通過一個(gè)特定的運(yùn)算得來的，這個(gè)特定的運(yùn)算是由抽頭C0~Cn決定的。即碼元an和前面的n個(gè)碼元an-1~a0具有相關(guān)性。n值稱為階。接收節(jié)點(diǎn)則可以通過判決相關(guān)性來決定是否被喚醒。
對于目標(biāo)節(jié)點(diǎn)來說，無論其探測窗口處于主節(jié)點(diǎn)發(fā)送喚醒信號期間的哪個(gè)位置，其都可以從空中任意截取一小段接收到的碼元進(jìn)行解碼，并且任何碼元都可以作為起始位。當(dāng)接收到n個(gè)碼元后，可以開始解碼，如果發(fā)送端和接收端的C0~Cn取值相同，則解碼器開始連續(xù)輸出0，不會輸出1。輸出0表示當(dāng)前收到的碼元，和前面的n個(gè)碼元是滿足約定的相關(guān)特性的，如果連續(xù)輸出M個(gè)0，則認(rèn)為掃描到喚醒信號，節(jié)點(diǎn)被喚醒，如果接收到1，則立即退出探測，進(jìn)入休眠，以節(jié)省電能。M可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求，取值8~20。實(shí)際普通應(yīng)用中，階n可以取值9~22，特殊應(yīng)用中，比如高速率的情況下，n可以取得更長。
