[发明专利]一种无线射频GFSK组网通讯的可靠性方法

权利要求书

1.一种无线射频GFSK组网通讯的可靠性方法，其特征在于包括如下步骤：

步骤1：发射端发送数据前，先将要发送的数据组帧；

步骤2：发射端组帧完成后，为保证数据传输的安全性，将组帧完的数据包进行部分数据域加密后再编码，然后使用GFSK调制后输出调制信号；

步骤3：为避免信道冲突，发射端发送数据前采用CSMA-CA避让机制；

步骤4：接收端有信号过滤机制，排除无效的干扰信号；

步骤5：发射端与接收端包含有确认请求及重传机制，若接收端无确认帧返回，那么发射端会重新发送一次。

2.根据权利要求1所述的一种无线射频GFSK组网通讯的可靠性方法，其特征在于步骤2具体实现如下：

2-1.数据包的组帧

数据包定义了三层模型，分为物理层、数据链路层和应用层；物理层包含前导码、同步码和物理层载荷；数据链路层即为物理层中的物理层载荷，分为帧长度域、控制域、帧序号、目的地址、源地址、链路层载荷和校验码；应用层即为数据链路层中的链路层载荷，分为类型域和数据域；具体如下：

2-1-1.物理层定义了射频通讯所需要的频率资源、输出功率限制、调制方式、调制频偏、空中码源速率；其中物理层中的前导码是用于接收端射频模块对空中数据进行码片和码元的同步，由15个字节组成，顺序为101010......B；同步码为4字节，可随接收端配置来自定义字节内容；

2-1-2.数据链路层定义了组帧内容如下：

帧长度域为一个字节，该域规定了整个数据链路层的总字节数，包括数据链路层枕头、数据链路层镇载荷及数据链路层帧尾总长度，且为数据经过加密、卷积、交织、白化等处理后的总的字节数，包含该帧长度域本身；

帧控制域长度为一个字节，规定了帧类型及其它的一些控制标志位；BIT7为保留位；BIT6-BIT5为传输方向控制子域，指明了通信的源节点及目的节点设备类型，“00”表示方向为无线通信装置到无线通信装置，“01”表示传输方向为无线通信装置到无线集中器，“10”表示传输方向为无线集中器到无线通信装置，“11”表示传输方向为无线集中器到无线集中器；BIT4为安全使能子域，如果这个子域的值为“0”，则数据包组帧时将不使用AES加密，如果这个子域的值为“1”，则开启加密；BIT3为确认请求子域，如果这个子域的值为“1”，则接收端在确定接收的帧为有效帧时则回复一个确认帧，如果这个子域的值为“1”，则接收端在确定接收的帧为有效帧时不回复确认帧；BIT2-BIT0为帧类型子域，“000”表示数据帧，“001”表示确认帧，“010”表示命令帧，“011-111”保留；

帧序号指定了帧所具有的唯一的标识符，每一个无线通讯装置或者无线集中器都有一个自己的帧序号，初始化为一个随机值，当这个通讯设备每发送一个数据帧或者命令帧时，帧序号就加1并存储，它用于匹配数据的确认帧或数据链路层命令帧；

目的地址长度为5字节，指定了帧接收方的地址；

源地址域的长度为5字节，它是传输发起设备的地址；

帧校验域为2字节，采用循环冗余码校验，域值是根据前面的数据链路层帧头和负荷的信息计算而得；

2-1-3.应用层定义了具体的协议内容，类型域表示协议的标识符；数据域表示协议的内容，包括信息抄读，配置信息；

2-2.数据包的加密编码调制

数据包的加密主要是对于链路层载荷的加密，采用AES128标准加密方式；数据包的编码主要对物理层载荷进行编码，编码方式依次为卷积编码、交织处理、白化处理；帧长度域为物理层载荷的全部数据长度，为数据经过卷积、交织、白化处理后的总字节数，且包含该长度域本身；加密编码完成后，对数据包进行GFSK调制，输出最后要发送的调制信号，具体实现如下：

2-2-1.数据的卷积编码：卷积编码是将k个信息比特编成n个比特，但k和n通常很小，特别适合以串行形式进行传输，时延小；若以(n，k，m)来描述卷积码，其中k为每次输入到卷积编码器的bit数，n为每个k元组码字对应的卷积码输出n元组码字，m为编码存储度，也就是卷积编码器的k元组的级数，称m+1＝K为编码约束度，m称为约束长度；

2-2-2.数据的交织编码：采用线性交织编码器，交织编码器输出信号均分为m个码组，每个码组由n段数据构成，这样就构成了一个n*m的交织矩阵；数据从左到右、从上到下的顺讯按行进入交织矩阵，交织处理后从上到下、从左到右的顺序按列从交织矩阵中送出，这样就完成了数据的交织编码；其中取m＝8，n＝8，即8个8位码组为一组进行交织编码；

数据的交织译码：交织译码是交织编码的逆运算；

2-2-3.数据的白化编码：将待发送的用户数据与一组伪随机数做按位‘异或’运算；

数据的白化译码：白化译码是白化编码的逆运算。