CN104066205A - 一种基于接收信号强度的设备连接方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于接收信号强度的设备连接方法及装置，用户终端与若干个设备进行信息交互；用户终端和设备通过各自接收信号的强度大小，来判断自身与对方的距离近远；当用户终端和设备分别确认自身与对方的距离符合设定范围时，相互确认对方为连接对象；当相互确认为连接对象的用户终端和设备，各自通过改变自身的发射功率，以匹配对方可接收的最小功率时，建立连接。本发明连接方式简单易行、可靠性高。

Description

一种基于接收信号强度的设备连接方法及装置

技术领域

本发明涉及物联网领域，特别涉及一种基于接收信号强度的设备连接方法及装置。

背景技术

传统的物联网领域中连接设备的方法，首先由用户终端发出广播包（见图1）；各个设备收到广播后发送反馈信息给用户终端，用户终端根据收到的反馈信息来得到所有设备的列表（见图2）；用户终端在此列表中选择其中一个设备建立连接（见图3）。

这种连接建立方式的缺点显而易见：在可以连接的设备比较多的情况下，用户终端得到的设备列表会很长，很难在其中找到正确的设备进行连接；另外，这种建立连接的方式对用户来讲也过于繁琐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于物联网（IOT）领域的设备连接方法，能够基于接收信号强度（RSSI）来选择连接设备，连接方式简单易行、可靠性高。本发明还提供了一种相应的无线收发器。

为了达到上述目的，本发明的一个技术方案是提供一种基于接收信号强度的设备连接方法，其中，用户终端与若干个设备进行信息交互；用户终端和设备通过各自接收信号的强度大小，来判断自身与对方的距离近远；

当用户终端和设备分别确认自身与对方的距离符合设定范围时，相互确认对方为连接对象；

当相互确认为连接对象的用户终端和设备，各自通过改变自身的发射功率，以匹配对方可接收的最小功率时，建立连接。

可选地，所述方法包括以下过程：

用户终端发送广播包信息；

各个设备接收到广播包信息后，各自对广播包信息的强度是否符合预先设定的阈值范围进行判断，并发送反馈信息至用户终端；

用户终端接收到各个设备发送的反馈信息后，对各个反馈信号的强度是否符合预先设定的阈值范围进行判断；

当用户终端和设备判断各自接收信息的强度均符合相应的阈值范围时，相互确认对方为连接对像；此后，相互确认为连接对象的用户终端和设备之间，以对方可接收的最小功率来交换秘钥，建立两者连接。

可选地，当设备确定收到的广播包信息的强度符合阈值范围后，即在其向用户终端发送的反馈信息中包含意图将用户终端设置为连接对象的数据；

用户终端接收到该设备发送的包括所述数据的反馈信息，并确定反馈信息的强度也符合阈值范围时，即将该设备也对应地设置为连接对象。

可选地，用户终端接收各个设备发送的反馈信息后，还在得到的设备列表中记录对应各个设备的反馈信号的强度。

可选地，用户终端和设备在若干次信息交互过程中，各自将自身的发射功率逐次减少，直到以其中一个发射功率发送的信息不能为对方接收时，使用前一个发射功率向对方发送交换秘钥，建立连接。

本发明的另一个技术方案是提供一种无线收发器，包含接收器和发射器，以及接通接收器或发射器进行信号接收或发送的切换开关；

任意一个无线收发器的发射器通过设置的功率放大器，来调整发送信息时的发射功率，以匹配另一个无线收发器的接收器可接收的最小功率，使这两个无线收发器以对方的最小功率交换秘钥，建立连接。

可选地，任意一个无线收发器根据其接收到的信息的强度，来判断其与发送该信息的无线收发器之间的距离是否符合设定范围；

两个无线收发器各自确认自身与对方的距离符合设定范围时，相互确认对方为连接对象，进而通过改变自身发射功率以匹配对方最小功率，建立两者连接。

可选地，所述无线收发器被分别配置为用户终端或设备。

与现有技术相比，本发明的设备连接方法及无线收发器，其优点在于：用户终端通过所接收到的信号强度来判断设备所处的距离：信号强的设备比较近，信号弱的设备比较远。用户终端直接与比较近的设备进行连接。基于信号强度的方法判断设备的距离，找到正确的设备进行连接。用户终端和设备可以通过改变自身的发射功率，让对方辨别自己，从而排除更远距离的设备或用户终端。比之传统的连接方法，本发明更加简单易行，连接的安全性高。

附图说明

图1是传统的连接方法中用户终端发送广播包的示意图；

图2是传统的连接方法中设备发送反馈信息，用户终端得到设备列表的示意图；

图3是传统的连接方法中用户终端从列表中选取设备并建立连接的示意图；

图4是本发明中无线收发器作为接收器时的结构框图；

图5是本发明中无线收发器作为发射器时的结构框图；

图6是本发明的连接方法中设备通过接收到的信号强度判断用户终端的距离的流程示意图；

图7是本发明的连接方法中设备发送反馈信息，用户终端通过接收到的信号强度判断设备的距离的示意图；

图8是本发明的连接方法中接收器灵敏度的确认流程示意图。

具体实施方式

用户终端和设备在对无线信号进行接收/发送的处理方式上基本相同，因而本发明中的用户终端和设备可以分别使用具有切换开关的无线收发器来构成，通过切换开关来控制无线收发器处于接收状态还是发送状态。用户终端或设备在接收状态时的结构框图如图4所示，而在发送状态时的结构框图如图5所示。

即，无线收发器在接收或发送无线信号时，经由切换开关相应地接通该无线收发器中的接收器或发射器；天线接收到的无线信号，通过接收器中设置的低噪声放大器（LNA）、模拟/数字转换器（ADC）等元件进行相应的信号处理后输送至数字基带处理器（DSP）；而由数字基带处理器发出的信号，则是经由发射器中的数字/模拟转换器（DAC）、功率放大器（PA）等元件进行相应的信号处理后，通过天线向外发送。图示的结构框图不应当作为对本发明所述无线收发装置中元件结构的限定，根据实际应用需要还可以在接收器中设置例如增益放大器、滤波器等其他元件。

而上述无线收发器实际是作为用户终端还是作为设备使用，则可以是由数字基带处理器根据预先的设定，在建立连接等过程中收发与当前设定相符合的信号及进行相应的数据处理来实现的。例如，设定为用户终端的无线收发器，可以向外发送广播包信号并接收设备返回的反馈信息；反之，设定为设备的无线收发器，则可以接收用户终端的广播包信号并发送反馈信息，等等。本发明中用户终端或设备各自收发的信号将在下文中进一步描述。

根据辐射传播的基本原理，接收到的辐射强度与辐射源距离的平方成反比，即接收到的辐射强度越大，距离辐射源越近，反之亦然。本发明所述的设备连接方法中的用户终端和设备，各自基于接收信号强度（RSSI）来确定自身与对方的距离。

即是说，各个设备接收用户终端发出的信号，并根据信号的强度来判断其与用户终端之间的距离（见图6）；同样的，用户终端接收各个设备发出的信号，并根据信号的强度判断其与各个设备的距离（见图7）。当用户终端和设备都确认对方处于近距离时，就会相互确认对方为连接对像；此后，用户终端和设备可以通过改变功率放大器的增益，来改变自身的发射功率，让对方辨别自己。

一般来讲，无线收发器的接收器收到的包括有用的信号和无用的噪声，其中噪声的幅度是恒定的，不会随着信号幅度的变化而变化。发射器改变发射功率时，只会改变发送信号的大小，对噪声的大小没有影响。这样，发射器减小发射功率，会使接收器的信噪比降低。当信噪比降低到一定水平，接收器无法把信号从噪声中区别开来，即有用的信号完全被无用的噪声淹没。这时，接收器无法工作。这个功率最小的接收信号，就是接收器的灵敏度（sensitivity）。

基于上述原理，本发明的连接方法中，对于已经相互确认了连接对象的用户终端和设备，可以通过改变自身的发射功率，找到对方可以接受的最小功率，并通过该最小功率相互交换秘匙，建立连接（见图8），从而排除更远距离的设备或用户终端，提高连接的安全性。

以下介绍本发明中基于接收信号强度的设备连接方法的一个示例，其中包含以下过程：

用户终端发送广播包信息；

各个设备对各自接收到的广播包信息的强度是否符合预先设定的阈值范围进行判断，并发送反馈信息至用户终端；

用户终端接收各个设备发送的反馈信息后，在得到的设备列表中记录对应各个设备的反馈信号的强度，并对各个反馈信号的强度是否符合预先设定的阈值范围进行判断；

鉴于接收信号强度与距离存在以下关系，即强度越大距离越近，强度越小距离越远的原理，因此，若用户终端和设备判断各自接收信息的强度符合相应阈值范围时，就可以认为自身与对方之间的距离符合预先设定的距离要求，从而相互确认对方为连接对像；此后，相互确认为连接对象的用户终端和设备之间，以对方可接收的最小功率来交换秘钥，建立两者连接。

在一些可能实行的应用例中，为了相互确认连接对象，可以是在某一个设备确定其收到的广播包信息的强度符合阈值范围后，就在需要向用户终端发送的反馈信息中包含意图将用户终端设置为该设备的连接对象的有关数据；用户终端收到该设备发送的包括上述数据的反馈信息，并确定反馈信息的强度也符合阈值范围时，就可以将该设备也对应地设置为连接对象。

另外，用户终端可能同时接收到多个设备发送的包括上述数据的反馈信息；此时，用户终端还可以对判断这些反馈信息强度所使用的阈值范围进行调整或对其他参数进一步设置筛选条件，从而仅选择其中的若干个设备作为该用户终端的连接对象。

为了匹配对方接收器的最小功率，用户终端和设备可以相互进行若干次的信息交互，通过改变自身发射器中功率放大器的增益，来逐步减小自身的发射功率，直到以某一个发射功率发送的信息不能使对方接收器正常工作时，使用前一个稍大的发射功率来发送交换秘钥，建立两者连接。

容易理解到，在其他的应用例中，用户终端和设备可以不是通过判断上例中所述反馈信息和广播包信息的强度，而是通过接收到的其他信息来判断强度；或者，设备不是通过反馈信息，而是经由发送的其他信息来传递意图将用户终端设置为连接对象的数据；或者，用户终端或设备并不相互发送意图将对方设置为连接对象的数据；又或者，用户终端和设备并非通过若干次信息交互并逐步减小自身发射功率，而是通过其他方式来满足各自接收器的灵敏度要求，例如直接询问对方最小功率后来调整自身发射功率，等等。

综上所述，本发明所述用于物联网领域的一种基于接收信号强度来选择连接设备的方法及装置，相比传统的连接方式，在不增加硬件开销的条件下，更加的简单易行。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种基于接收信号强度的设备连接方法，其特征在于，

用户终端与若干个设备进行信息交互；用户终端和设备通过各自接收信号的强度大小，来判断自身与对方的距离近远；

当用户终端和设备分别确认自身与对方的距离符合设定范围时，相互确认对方为连接对象；

当相互确认为连接对象的用户终端和设备，各自通过改变自身的发射功率，以匹配对方可接收的最小功率时，建立连接。

2.如权利要求1所述的设备连接方法，其特征在于，包含以下过程：

用户终端发送广播包信息；

各个设备接收到广播包信息后，各自对广播包信息的强度是否符合预先设定的阈值范围进行判断，并发送反馈信息至用户终端；

用户终端接收到各个设备发送的反馈信息后，对各个反馈信号的强度是否符合预先设定的阈值范围进行判断；

当用户终端和设备判断各自接收信息的强度均符合相应的阈值范围时，相互确认对方为连接对像；此后，相互确认为连接对象的用户终端和设备之间，以对方可接收的最小功率来交换秘钥，建立两者连接。

3.如权利要求2所述的设备连接方法，其特征在于，

当设备确定收到的广播包信息的强度符合阈值范围后，即在其向用户终端发送的反馈信息中包含意图将用户终端设置为连接对象的数据；

用户终端接收到该设备发送的包括所述数据的反馈信息，并确定反馈信息的强度也符合阈值范围时，即将该设备也对应地设置为连接对象。

4.如权利要求2所述的设备连接方法，其特征在于，

用户终端接收各个设备发送的反馈信息后，还在得到的设备列表中记录对应各个设备的反馈信号的强度。

5.如权利要求1或2所述的设备连接方法，其特征在于，

用户终端和设备在若干次信息交互过程中，各自将自身的发射功率逐次减少，直到以其中一个发射功率发送的信息不能为对方接收时，使用前一个发射功率向对方发送交换秘钥，建立连接。

6.一种无线收发器，其特征在于，

包含接收器和发射器，以及接通接收器或发射器进行信号接收或发送的切换开关；

任意一个无线收发器的发射器通过设置的功率放大器，来调整发送信息时的发射功率，以匹配另一个无线收发器的接收器可接收的最小功率，使这两个无线收发器以对方的最小功率交换秘钥，建立连接。

7.如权利要求6所述的无线收发器，其特征在于，

任意一个无线收发器根据其接收到的信息的强度，来判断其与发送该信息的无线收发器之间的距离是否符合设定范围；

两个无线收发器各自确认自身与对方的距离符合设定范围时，相互确认对方为连接对象，进而通过改变自身发射功率以匹配对方最小功率，建立两者连接。

8.如权利要求6或7所述的无线收发器，其特征在于，

所述无线收发器被分别配置为用户终端或设备。