一种基于物理层的ZigBee到Lora跨技术通信方法技术

本发明专利技术涉及一种基于物理层的ZigBee到Lora跨技术通信方法，首先由ZigBee终端对待发送目标数据编码获得由二进制数0或1之一构成的编码数据，并映射构成无线数据传输信号进行发送，然后Lora接收机经对所接收无线数据传输信号关于有效ZigBee数据的识别，进一步通过对应傅里叶频谱图的识别获得对应编码数据，最后Lora接收机按ZigBee终端编码规则，解码识别所获编码数据，获得来自ZigBee终端的目标数据；设计方法在不借助额外网关的情况下，完成ZigBee终端向Lora接收机方向的远距离通信，实现跨技术的高效通信，节约了物联网系统中的硬件成本，提高了物联网数据采集系统的部署速度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于物理层的ZigBee到Lora跨技术通信方法


[0001]本专利技术涉及一种基于物理层的ZigBee到Lora跨技术通信方法，属于跨技术通信


技术介绍

[0002]随着物联网技术的发展和普及，有越来越多的物联网设备需要接入到人类网络当中，而现在我们生活中常用的移动网络主要是2G、3G、4G、5G等移动蜂窝网络，虽然移动蜂窝网络覆盖范围相对较广，但不适合作为物联网设备的接入站点。其次，随着移动智能产品的发展，越来越多的移动智能产品(手机、iPad、移动电脑)需要接入移动蜂窝网络，这对移动蜂窝网络的承载能力提出了很高的挑战。
[0003]LPWAN(Low Power Wide Area Network)的出现很好的填补了移动蜂窝网络对物联网设备的不足，其中Lora是近年来应用十分广泛的一种远距离低功耗通信手段，属于LPWAN的一种。Lora因其远距离、低功耗、低成本等优点十分适合作为物联网系统中的通信基站，但在常见的物联网数据采集系统中，经常会涉及到ZigBee，WiFi，BLE等多种协议，多种通信协议的共同使用往往是难以避免的，这就需要添加额外的网关让物联网数据采集系统中的数据经过基站发送到远端，网关的添加既增加了物联网系统的部署成本，也增添了系统的复杂度。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于物理层的ZigBee到Lora跨技术通信方法，能够在不借助额外网关的情况下，完成ZigBee终端向Lora接收机方向的远距离通信，实现跨技术的高效通信。
[0005]本专利技术为了解决上述技术问题采用以下技术方案：本专利技术设计了一种基于物理层的ZigBee到Lora跨技术通信方法，实时执行如下步骤A至步骤D，实现ZigBee终端向Lora接收机方向的实时通信；
[0006]步骤A.由ZigBee终端按预设编码规则，针对其对应当前时刻待发送的目标数据进行编码，获得相对应由二进制数0或二进制数1之一构成的编码数据，并基于两个预设规则特殊序列，结合编码数据与预设规则特殊序列之间的预设映射关系，将该编码数据映射至相应预设规则特殊序列，构成ZigBee终端对应当前时刻的无线数据传输信号向Lora接收机进行发送，然后进入步骤B；
[0007]步骤B.Lora接收机针对所接收来自ZigBee终端的无线数据传输信号，应用与该无线数据传输信号波形相对应用于识别检测ZigBee信号的识别模板，识别检测该无线数据传输信号中是否存在有效ZigBee数据，是则进入步骤C；否则放弃对该无线数据传输信号的处理；
[0008]步骤C.Lora接收机针对该无线数据传输信号进行傅里叶变换，获得相对应的傅里叶频谱图，并获得该傅里叶频谱图中最大波峰对应的横坐标频率值，若该横坐标频率值位
于二进制数0所构编码数据对应的预设频率区间，则判定该无线数据传输信号对应的编码数据为二进制数0；若该横坐标频率值位于二进制数1所构编码数据对应的预设频率区间，则判定该无线数据传输信号对应的编码数据为二进制数1；进而获得该无线数据传输信号对应的编码数据，然后进入步骤D；
[0009]步骤D.Lora接收机按步骤A中的预设编码规则，针对该无线数据传输信号对应的编码数据进行解码，获得相对应的数据，即实现由Lora接收机实时获得来自ZigBee终端的目标数据。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案：基于实时执行步骤A至步骤D，实现ZigBee终端向Lora接收机方向的实时通信，当Lora接收机接收并检测到来自ZigBee终端发送的前导码后，Lora接收机开始准备接收有效数据，从而获得来自ZigBee终端完整且有效的数据。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述步骤A中，基于两个预设规则特殊序列，结合编码数据与预设规则特殊序列之间的预设映射关系，由ZigBee终端首先应用DSSS扩频技术，将该编码数据映射至相应预设规则特殊序列，从而获得相对应的32位Bit序列，然后采用OQPSK调制方式，针对该32位Bit序列进行调制，获得ZigBee终端对应当前时刻的无线数据传输信号并向Lora接收机进行发送。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案：基于所获ZigBee终端对应当前时刻的编码数据由二进制数0或二进制数1之一构成，则编码数据经对应32位Bit序列所获得的无线数据传输信号为如下两种复指数信号之一；
[0013]e
j2πft
＝cos(2πft)+jsin(2πft)
[0014]e
‑
j2πft
＝cos(2πft)
‑
jsin(2πft)
[0015]其中，e
j2πft
为其中一种复指数信号，e
‑
j2πft
为另一种复指数信号，f表示无线数据传输信号的载波频率，A和φ分别表示无线数据传输信号对应时间t的振幅和相位，j为复数标识。
[0016]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述步骤C中，关于二进制数0所构编码数据对应的预设频率区间、以及二进制数0所构编码数据对应的预设频率区间，分别按如下方式获得：
[0017]针对预设数量分别包含有效ZigBee数据、并按预设编码规则所获以二进制数0构成的各个样本编码数据，分别经映射获得各预设规则特殊序列的样本无线数据传输信号，再进行傅里叶变换获得各样本傅里叶频谱图中最大波峰对应的横坐标频率值，由其中最小横坐标频率值、最大横坐标频率值分别作为下限值、上限值，构成二进制数0所构编码数据对应的预设频率区间；
[0018]针对预设数量分别包含有效ZigBee数据、并按预设编码规则所获以二进制数1构成的各个样本编码数据，分别经映射获得各预设规则特殊序列的样本无线数据传输信号，再进行傅里叶变换获得各样本傅里叶频谱图中最大波峰对应的横坐标频率值，由其中最小横坐标频率值、最大横坐标频率值分别作为下限值、上限值，构成二进制数1所构编码数据对应的预设频率区间。
[0019]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述步骤A中，由ZigBee终端按二进制转换方式，针对其对应当前时刻待发送的目标数据进行编码，获得相对应由二进制数0或二进制数1之一构成的编码数据。
[0020]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述两个预设规则特殊序列为[1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0]、以及[1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,1,1,0,0,1]。
[0021]本专利技术所述一种基于物理层的ZigBee到Lora跨技术通信方法，采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0022](1)本专利技术所设计基于物理层的ZigBee到Lora跨技术通信方法，首先由ZigBee终端对待发送目标数据编码获得由二进制数0或1之一构成的编码数据，并映射构成无线数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物理层的ZigBee到Lora跨技术通信方法，其特征在于：实时执行如下步骤A至步骤D，实现ZigBee终端向Lora接收机方向的实时通信；步骤A.由ZigBee终端按预设编码规则，针对其对应当前时刻待发送的目标数据进行编码，获得相对应由二进制数0或二进制数1之一构成的编码数据，并基于两个预设规则特殊序列，结合编码数据与预设规则特殊序列之间的预设映射关系，将该编码数据映射至相应预设规则特殊序列，构成ZigBee终端对应当前时刻的无线数据传输信号向Lora接收机进行发送，然后进入步骤B；步骤B.Lora接收机针对所接收来自ZigBee终端的无线数据传输信号，应用与该无线数据传输信号波形相对应用于识别检测ZigBee信号的识别模板，识别检测该无线数据传输信号中是否存在有效ZigBee数据，是则进入步骤C；否则放弃对该无线数据传输信号的处理；步骤C.Lora接收机针对该无线数据传输信号进行傅里叶变换，获得相对应的傅里叶频谱图，并获得该傅里叶频谱图中最大波峰对应的横坐标频率值，若该横坐标频率值位于二进制数0所构编码数据对应的预设频率区间，则判定该无线数据传输信号对应的编码数据为二进制数0；若该横坐标频率值位于二进制数1所构编码数据对应的预设频率区间，则判定该无线数据传输信号对应的编码数据为二进制数1；进而获得该无线数据传输信号对应的编码数据，然后进入步骤D；步骤D.Lora接收机按步骤A中的预设编码规则，针对该无线数据传输信号对应的编码数据进行解码，获得相对应的数据，即实现由Lora接收机实时获得来自ZigBee终端的目标数据。2.根据权利要求1所述一种基于物理层的ZigBee到Lora跨技术通信方法，其特征在于：基于实时执行步骤A至步骤D，实现ZigBee终端向Lora接收机方向的实时通信，当Lora接收机接收并检测到来自ZigBee终端发送的前导码后，Lora接收机开始准备接收有效数据，从而获得来自ZigBee终端完整且有效的数据。3.根据权利要求1所述一种基于物理层的ZigBee到Lora跨技术通信方法，其特征在于：所述步骤A中，基于两个预设规则特殊序列，结合编码数据与预设规则特殊序列之间的预设映射关系，由ZigBee终端首先应用DSSS扩频技术，将该编码数据映射至相应预设规则特殊序列，从而获得相对应的32位Bit序列，然后采用OQPSK调制方式，针对该32位Bit序列进行调制，获得ZigBee终端对应当前时刻的无线数据传输信号并向Lora接收机进行发送。4.根据权利要求1所述一种基于物理层的ZigBee到Lora跨技术通...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩宇，殴力源，高德民，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：