[发明专利]一种用于无源反射通信中降低发送能耗的方法

说明书

本发明公开了一种用于无源反射通信中降低发送能耗的方法。本发明在发送每个数据包前，统计待发送字节中比特位“0”的总个数，同时结合耗能位是比特“0”或比特“1”，决定是否反转待发送数据中的二进制位，并在数据链路层增加相应的标记，随后通过物理层发送给接收方；接收方接收到数据后，根据数据链路层的标记决定是否要反转接收到的二进制数据，恢复出待发送数据。该方法操作简单，通过查表、累加、异或运算便可以完成对数据的处理，非常适合于功耗要求较高且计算能力弱的场合使用。

技术领域

本发明涉及低功耗无源反射通信技术领域，尤其适合于发送单位比特“0”和发送单位比特“1”消耗能量不同的场合；参与通信的各方从外部环境中获取能量，通过反射无线电波进行通信。

背景技术

很久以来，人们一直致力于物与物的广泛互联，虽然物联网被一致看好，但一直未出现爆发式的大规模物联网应用。很重要的原因便是能源问题，电池的更换是一大瓶颈。近年来，无源反射通信被业界看好，该场景下，通信方无需电池，全部能量都来自于外界环境，例如热能、光能、运动能、电磁波等。

该场景下很重要的问题是如何降低能量消耗，而大部分的能量消耗来自于无线通信。该场景下的通讯方通常处于休眠和工作两种状态，休眠状态的功耗远远低于工作状态。

FM0编码非常适合于上述场合。FM0编码采用位窗内电平变化来表示逻辑电平，如果电平仅从位窗的起始处翻转，则表示比特“1”。如果电平在位窗的起始处和位窗中间都翻转，则表示比特“0”。由于发送比特“0”时电平翻转两次，发送比特“1”时电平翻转一次，每次电平翻转都要唤醒发送方并执行相应程序，并带来能量的消耗，所以发送“0”的平均功耗远大于发送“1”的平均功耗。即平均来看，使用FM0编码时发送比特“0”更耗能。

Miller编码下，比特“1”用位窗起始处不跃变，中心出现跃变来表示；对比特“0”则分成单个“0”还是连续“0”予以不同处理；单个“0”时，保持“0”前的电平不变，即在位窗边界处电平不跃变，在位窗中间电平也不跃变；对于连续“0”，则在连续两个“0”的边界处产生电平跃变。所以发送“0”的平均功耗小于等于发送“1”的平均功耗。即平均来看，使用Miller编码时发送比特“1”更耗能。

在本发明之前，相关的发明有：

2007年11月1日，中兴通讯股份有限公司申请了专利“射频识别系统中的信息传输方法”。2009年11月3日，中兴通讯股份有限公司申请了专利“一种FM0和FM1码的解码方法和装置”。2011年12月8日，北京握奇数据系统有限公司申请了专利“一种FM0编码数据的解码方法和装置”。2013年11月15日，广州杰赛科技股份有限公司申请了专利“一种无源通信方法”。2014年10月31日，上海复亚微电子有限公司申请了专利“一种超高频RFID读写器FM0编码的解码方法”。2014年12月5日，辽宁工业大学宁武申请了专利“一种改进型无源通信器件”。上述专利主要涉及编解码方法，都没有涉及到降低发送方的通信能耗问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种用于无源反射通信中降低发送能耗的方法。

本发明适合于发送单位比特0和发送单位比特1消耗能量不同的场合，本发明在发送每个数据包前，统计待发送字节中比特位“0”的总个数，同时结合耗能位是比特“0”或比特“1”，决定是否反转待发送数据中的二进制位，并在数据链路层增加相应的标记，随后通过物理层发送给接收方；接收方接收到数据后，根据数据链路层的标记决定是否要反转接收到的二进制数据，恢复出待发送数据。

本发明的有益效果：

(1)在发送单位比特“0”和发送单位比特“1”消耗能量不同的场合，本发明可以减小发送方的发送能耗，延长发送方工作寿命；

(2)方法简单，仅用到查表、加法和异或运算，运算速度快，非常适合于功耗要求较高且计算能力弱的场合使用；