CN103220248B - 一种数据传输方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据传输方法和设备，应用于自组织网络，该方法包括：无线收发设备采用独立的信道编码和/或调制方式对同一个时隙中传输的帧信息FI和高层数据进行处理；所述无线收发设备采用独立的时频资源传输所述FI和高层数据；当所述无线收发设备接收到其他无线收发设备发送的携带有FI的无线信号时，所述无线收发设备对所接收到的无线信号中的FI进行处理，以保证所述无线收发设备在一个时隙的时长内完成FI的检测以及FI与高层的交互。在本发明中，为FI和高层数据部分提供了不同的可靠性，并降低了MAC层处理的复杂度。

Description

一种数据传输方法和设备
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种数据传输方法和设备。
背景技术
VANET（VehicleAdhocNetwork，车辆自组织网络）是近年来的研究热点，可以提供道路安全、交通效率、信息娱乐等服务。
在VANET系统设计中，目前公开的MAC（MediumAccessControl，介质访问控制层）资源分配主要有两类：
（1）CSMA/CA（CarrierSenseMultipleAccess，载波监听多路访问）方式，其基本思想是节点在发送前监听信道，避免冲突，采用这一方式的代表性系统为802.11p。
（2）基于slot（时隙）的TDMA（TimeDivisionMultipleAddress，时分多址）方式。以RR-ALOHA（ReliableReserveALOHA）为例，系统将资源划分为周期性的帧（Frame），每个帧分为N个slot，在每个slot中只允许一个车辆进行发送（即车辆之间为TDMA）。每个车辆在slot中不仅发送应用层数据，而且还携带FI（FrameInformation，帧信息）。FI中携带各个slot的占用状态（0表示空闲或冲突，1表示占用）。当车辆接收到周围其他车辆发送的FI后，经过分析和处理就可以了解各个slot的状态，需要时从中选择空闲slot进行使用。其中，帧、时隙、时隙上发送的内容之间的对应关系可以如图1所示。
显然，在此系统中，同一个车辆节点在自己占用的时隙中是发送节点，在其他时隙是接收节点。
相应的物理层采用的是FI和高层数据作为一个PDU（ProtocolDataUnit，协议数据单元）传输给物理层，物理层采用相同的编码和调制方式传输高层数据和FI信息。图2给出了一个ETSI（EuropeanTelecommunicationStandardsInstitute，欧洲电信标准协会）定义的MS-ALOHA（MobileSlottedALOHA）情况下的时隙和MAC层与物理层的映射的示意图，其中：
（a）表示的时MS-ALOHA的帧结构，其中包含N个时隙；
（b）表示每个时隙中承载的是与802.11p兼容的L1-L2（层1-层2）的数据帧；
（c）表示L2的信息域，其中FI携带在Data信息中；
（d）表示FI信息由多个FI_i组成；
（e）表示FI_i信息域的构成。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数据传输方法和设备，以在自组织网络数据传输过程中为FI和高层数据提供不同的可靠性，并降低MAC层处理复杂度。
为了达到以上目的，本发明实施例提供了一种数据传输方法，应用于自组织网络，该方法包括：
无线收发设备采用独立的信道编码和/或调制方式对同一个时隙中传输的帧信息FI和高层数据进行处理；
所述无线收发设备采用独立的时频资源传输所述FI和高层数据；
当所述无线收发设备接收到其他无线收发设备发送的携带有FI的无线信号时，所述无线收发设备对所接收到的无线信号中的FI进行处理，以保证所述无线收发设备在一个时隙的时长内完成FI的检测以及FI与高层的交互。
本发明实施例还提供一种无线收发设备，应用于自组织网络，包括：
第一处理模块，用于采用独立的信道编码和/或调制方式对同一个时隙中传输的帧信息FI和高层数据进行处理；
传输模块，用于采用独立的时频资源传输所述FI和高层数据；
第二处理模块，用于当所述无线收发设备接收到其他无线收发设备发送的携带有FI的无线信号时，对所接收到的无线信号中的FI进行处理，以保证所述无线收发设备在一个时隙的时长内完成FI的检测以及FI与高层的交互。
在本发明上述实施例中，通过采用独立的信道编码和/或调制方式对同一个时隙中传输的FI和高层数据进行处理，并采用独立的时频资源传输该FI和高层数据，为FI和高层数据部分提供了不同的可靠性，；当无线收发设备接收到其他无线收发设备发送的携带有FI的无线信号时，对所接收到的无线信号中的FI进行处理，以保证无线收发设备在一个时隙的时长内完成FI的检测以及FI与高层的交互，降低了MAC层处理的复杂度。
附图说明
图1为现有技术中帧、时隙以及时隙上发送的内容之间的关系示意图；
图2为现有技术中一个ETSI定义的MS-ALOHA情况下的时隙和MAC层与物理层的映射的示意图；
图3为本发明实施例提供的一种数据传输方法的流程示意图；
图4A~C为本发明实施例提供的以OFDM系统为物理层承载的时隙分配示意图；
图5为TD-SCDMA子帧的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的以TD-SCDMA系统为物理层承载的时隙分配示意图；
图7为本发明实施例提供的一种无线收发设备的结构示意图。
具体实施方式
由于现有技术中，FI和高层数据打包在一个PDU中传输，且采用统一的编码和调制方式进行处理，因此，车载设备需要将FI和高层数据均处理完后才能将当前FI的信息反映在后续时隙中。此时，若要求下一个时隙中反映当前的时隙中的FI，则需要延长保护间隔的长度，从而导致了资源的浪费；若需要等到后续的几个时隙之后才能反映当前时隙的FI，则会导致FI不能实时反映当前整个帧中的时隙占用情况，从而引入不可避免的接入和网络拓扑变化的延迟以及MAC层处理的复杂度。
针对现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供了一种应用于自组织网络的数据传输的技术方案，通过采用独立的信道编码和/或调制方式对同一个时隙中传输的FI和高层数据进行处理，并采用独立的时频资源传输该FI和高层数据，为FI和高层数据部分提供了不同的可靠性；当无线收发设备接收到其他无线收发设备发送的携带有FI的无线信号时，对所接收到的无线信号中的FI进行处理，以保证无线收发设备在一个时隙的时长内完成FI的检测以及FI与高层的交互，保证了在下一个时隙传输的FI中能够反映前一时隙的FI的信息，降低了MAC层处理的复杂度。
其中，在本发明实施例中，FI与高层的交互可以具体包括：高层维护一个FI信息的向量，并根据接收到的新的FI信息，对其维护的FI信息的向量进行更新，从而生成新的FI信息的向量，将此FI信息向量打包传递给物理层。其中，上述高层可以为MAC（MediumAccessControl，介质访问控制）层，上述高层数据可以指MAC层数据。
下面将结合本申请中的附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。其中，为了便于描述，在本发明实施例中，以自组织网络为车辆自组织网络，无线收发设备为车载设备为例进行描述。
如图3所示，为本发明实施例提供的一种数据传输方法的流程示意图，可以包括以下步骤：
步骤301、车载设备采用独立的信道编码和/或调制方式对同一个时隙中传输的FI和高层数据进行处理。
具体的，车载网络设备之间进行的数据传输中，对高层数据和FI的可靠性要求不同。相应地，在本发明实施例中，可以采用独立的信道编码和/或调制方式对同一个时隙中传输的FI和高层数据进行处理，以为FI的传输和高层数据的传输提供不同的可靠性。优选地，由于FI用于指示车辆自组织网络的网络拓扑情况，以及车载设备接入过程中的判断，相对高层数据而言，FI对于整个网络性能的影响要高；因此，可以使用可靠性较高的编码和/或调制方式对FI进行处理，而高层数据则可以使用可靠性较低的编码和/或调制方式进行处理。
步骤302、车载设备采用独立的时频资源传输同一时隙中的FI和高层数据。
具体的，为了使车载设备接收到当前时隙的FI后，有充足的时间对所接收到的FI进行处理，保证在一个时隙的时长内完成FI的检测以及FI与高层的交互过程，在本发明实施例中，车载设备采用独立的时频资源传输同一时隙中的FI和高层数据。其中，FI占用的时频资源可以位于高层数据占用的时频资源前面，也可以位于高层数据占用的时频资源的后面。
为了保证接收到的FI和高层数据的可靠性，在本发明实施例中，FI和高层数据的信息域可以包含独立的校验比特（如CRC（CyclicRedundancyCheck，循环冗余校验）校验比特）。其中，其校验比特生成可以多种方式，可以在MAC层添加，例如在802.11p中在MAC层分别对FI和高层数据生成FCS（FrameCheckSequence，帧校验序列）信息；或者在物理层添加，例如3GPP（the3rdGenerationPartnershipProject，第三代合作伙伴项目）的在物理层通过对Payload产生CRC校验比特。
步骤303、当车载设备接收到其他车载设备发送的携带有FI的无线信号时，该车载设备对所接收到的无线信号中的FI进行处理，以保证该车载设备在一个时隙的时长内完成FI的检测以及FI与高层的交互。
具体的，为了保证车载设备能在一个时隙的时长内完成FI的检测以及FI与高层的交互过程，进而保证在下一个时隙的车载设备传输的FI中能够反映前一时隙中的FI的信息，在本发明实施例，当FI占用的时频资源位于高层数据占用的时频资源前面时，车载设备接收到其他设备发送的携带有FI的无线信号时，在当前时隙对接收到的无线信号中的FI进行处理。例如，车载设备可以在接收当前时隙的高层数据之前（接收完FI之后）对所接收到的FI进行处理，也可以在接收当前时隙的高层数据的过程中对所接收到的FI进行处理。当FI占用的时频资源位于高层数据占用的时频资源后面时，车载设备接收到其他设备发送的携带有FI的无线信号后可以立即对接收到的无线信号中的FI进行处理（即在接收下一个时隙的高层数据之前对所接收到的FI进行处理），也可以在接收下一个时隙的高层数据的过程中对接收到的FI进行处理。
需要注意的是，在本发明实施例中，对于接收完当前时隙的FI后，下一个时隙需要发送FI的车载设备来说，在完成FI检测以及FI与高层的交互之后，还需要完成下一时隙的FI信息的预处理；而对于接收完当前时隙的FI，不需要在下一时隙发送FI的车载设备来说，仅需要完成FI检测以及FI与高层的交互即可。此外，在本发明实施例提供的技术方案中，一个时隙中的FI所占用的时频资源还可以位于高层数据所占用的时频资源之间，其具体实现在此不再赘述。
其中，FI与高层的交互以及下一时隙的FI的预处理可以包括但不限于：高层根据当前时隙中的FI对下一时隙中FI的更新，以及物理层对于FI的信道编码、调制等处理过程。
下面结合附图和具体的应用场景的本发明实施例提供的技术方案的设计方式进行详细描述。在本发明实施例中，分别以OFDM（OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分多路复用）系统为物理层承载和以TD-SCDMA系统为物理层承载进行描述。
情况一、以OFDM系统为物理层承载
以LTE（LongTermEvolution，长期演进）系统normalCP（NormalCyclicPrefix,常规的循环前缀）情况下为例，假设本发明中的一个时隙与一个LTE物理层子帧的时长相同，其中FI信息占用一个子帧中的前N个OFDM符号传输，高层数据可以在后续（14-N）个OFDM符号中传输。
在该实施例中，FI的检测可以在接收完前N个OFDM符号之后立即开始进行处理，其具体示意图可以如图4A所示，其中，N=5。
此外，FI的检测还可以是在接收完N+M个OFDM符号之后开始进行处理，其具体示意图可以如图4B所示，其中，N+M=5，如N=4，M=1。
其中，当一个时隙中高层数据在前N个OFDM符号中传输，FI信息在后续（14-N）个OFDM符号中传输时，FI的检测可以在接收完前N+M个OFDM符号之后开始进行处理，其具体示意图可以如图4C所示，其中，N+M=14，如N=9，M=5。
需要注意的是，本发明实施例中的时隙与LTE系统中的时隙含义并不相同。在该实施例中，一个时隙的时长为1ms（LTE系统中时隙的时长为0.5ms）。此外，对于本发明中定义的每个时隙来说，只有一个车载设备处于发射状态，其FI和高层数据的传输是从时域上分开，在频域上映射到整个系统带宽范围内。
情况二、以TD-SCDMA系统为物理层承载
TD-SCDMA子帧结构可以如图5所示。在本实施例中，假设本发明中的一个时隙与一个TD-SCDMA物理层子帧的时长（5ms）相同，其中一个TD-SCDMA的5ms子帧中由7个长度为675us的TD-SCDMA常规时隙（TS0~TS6）和3个特殊时隙（DwPTS（DownlinkPilotTimeSlot，下行导频时隙）、GP（GuardPeriod，保护间隔）、UpPTS（UplinkPilotTimeSlot，上行导频时隙））组成。针对TD-SCDMA的帧结构和本发明实施例提供的数据传输方法，对于TD-SCDMA常规时隙可以做如下分配：根据FI与高层数据部分在调制编码扩频之后的数据包大小确定时隙分配比例，如FI占用TD-SCDMA常规时隙TS1~TS2，高层数据部分占用TD-SCDMA常规时隙TS3~TS6（两部分占用的TD-SCDMA时隙数目此处仅为举例，非固定）。FI部分和高层数据部分分别独立进行编码调制扩频CRC校验。在数据接收时，亦分别接收解调解码。FI的检测可以在接收完FI占用的时隙之后开始进行处理，其具体示意图可以如图6所示。
其中，在该情况下，一个时隙中FI所占用的时频资源也可以在高层数据所占用的时频资源的后面，其具体实现在此不再赘述。
需要注意的时，本发明实施例提供的时隙与TD-SCDMA中的时隙的含义并不相同。在该实施例中，一个时隙的时长是5ms，而TD-SCDMA中一个常规时隙的时长为675us，而特殊时隙DwPTS/GP/UpPTS的时长分别为75/75/125us。同时，对于TD-SCDMA的3个特殊时隙的分配在本发明实施例中并不做限定。
应该认识到，本发明实施例提供的技术方案并不仅限于应用于车辆自组织网络中，也可以应用于其他自组织网络，其具体实现流程在此不再赘述。
通过以上描述可以看出，在本发明实施例提供的技术方案中，通过采用独立的信道编码和/或调制方式对同一个时隙中传输的FI和高层数据进行处理，并采用独立的时频资源传输该FI和高层数据，为FI和高层数据部分提供了不同的可靠性；当无线收发设备接收到其他无线收发设备发送的FI时，对所接收到的FI进行处理，以保证所述无线收发设备在一个时隙的时长内完成FI的检测以及FI与高层的交互，保证了在下一个时隙的无线收发设备传输的FI中能够反映前一时隙的FI的信息，降低了MAC层处理的复杂度。
基于上述方法实施例相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种无线收发设备，可以应用于上述数据传输方法。
如图7所示，为本发明实施例提供的无线收发设备的结构示意图，可以包括：
第一处理模块71，用于采用独立的信道编码和/或调制方式对同一个时隙中传输的帧信息FI和高层数据进行处理；
传输模块72，用于采用独立的时频资源传输所述FI和高层数据；
第二处理模块73，用于当所述无线收发设备接收到其他无线收发设备发送的携带有FI的无线信号时，对所接收到的无线信号中的FI进行处理，以保证所述无线收发设备在一个时隙的时长内完成FI的检测以及FI与高层的交互。
其中，所述同一个时隙中传输的FI和高层数据的信息域中包含相互独立的校验比特。
其中，当所述FI占用的时频资源位于所述高层数据占用的时频资源前面时，
所述第二处理模块具体用于，在接收当前时隙的高层数据之前对所接收到的无线信号中的FI进行处理；或，在接收当前时隙的高层数据的过程中对所接收到的无线信号中的FI进行处理。
其中，当所述FI占用的时频资源位于所述高层数据占用的时频资源后面时，
所述第二处理模块具体用于，在接收下一时隙的高层数据之前对所接收到的无线信号中的FI进行处理；或，在接收下一时隙的高层数据的过程中对所接收到的无线信号中的FI进行处理。
其中，当所述无线收发设备接收完当前时隙的FI后，需要在下一时隙发送FI时，所述无线收发设备对所接收到的FI进行的处理包括：所述FI与高层的交互以及下一时隙的FI信息的预处理；
所述FI与高层的交互以及下一时隙的FI的预处理包括：高层根据当前时隙中的FI对下一时隙中FI的更新，以及物理层对于FI的信道编码和调制。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种数据传输方法，应用于自组织网络，其特征在于，该方法包括：
无线收发设备采用独立的信道编码和/或调制方式对同一个时隙中传输的帧信息FI和高层数据进行处理；
所述无线收发设备采用独立的时频资源传输所述FI和高层数据；
当所述无线收发设备接收到其他无线收发设备发送的携带有FI的无线信号时，所述无线收发设备对所接收到的无线信号中的FI进行处理，以保证所述无线收发设备在一个时隙的时长内完成FI的检测以及FI与高层的交互；
其中，一个时隙与一个LTE物理层子帧的时长相同；
FI信息占用一个子帧中的前N个OFDM符号传输，高层数据在后续的(14-N)个OFDM符号中传输；或，高层数据在前N个OFDM符号中传输，FI信息在后续的(14-N)个OFDM符号中传输；
当FI信息占用一个子帧中的前N个OFDM符号传输，高层数据在后续的(14-N)个OFDM符号中传输时，FI的检测在接收完前N个OFDM符号之后开始进行处理；或，在接收完N+M个OFDM符号之后开始进行处理；
当高层数据在前N个OFDM符号中传输，FI信息在后续的(14-N)个OFDM符号中传输时，FI的检测在接收完前N+M个OFDM符号之后进行处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述同一个时隙中传输的FI和高层数据的信息域中包含相互独立的校验比特。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述FI占用的时频资源位于所述高层数据占用的时频资源前面时，
所述无线收发设备在当前时隙对所接收到的无线信号中的FI进行处理，具体为：
所述无线收发设备在接收当前时隙的高层数据之前对所接收到无线信号中的FI进行处理；或，
所述无线收发设备在接收当前时隙的高层数据的过程中对所接收到无线信号中的FI进行处理。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述FI占用的时频资源位于所述高层数据占用的时频资源后面时，
所述无线收发设备在当前时隙对所接收到的无线信号中的FI进行处理，具体为：
所述无线收发设备在接收下一时隙的高层数据之前对所接收到的无线信号中的FI进行处理；或，
所述无线收发设备在接收下一时隙的高层数据的过程中对所接收到的无线信号中的FI进行处理。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述无线收发设备接收完当前时隙的FI后，需要在下一时隙发送FI时，所述无线收发设备对所接收到的FI进行的处理包括：所述FI与高层的交互以及下一时隙的FI信息的预处理；
所述FI与高层的交互以及下一时隙的FI的预处理包括：高层根据当前时隙中的FI对下一时隙中FI的更新，以及物理层对于FI的信道编码和调制。
6.一种无线收发设备，应用于自组织网络，其特征在于，包括：
第一处理模块，用于采用独立的信道编码和/或调制方式对同一个时隙中传输的帧信息FI和高层数据进行处理；
传输模块，用于采用独立的时频资源传输所述FI和高层数据；
第二处理模块，用于当所述无线收发设备接收到其他无线收发设备发送的携带有FI的无线信号时，对所接收到的无线信号中的FI进行处理，以保证所述无线收发设备在一个时隙的时长内完成FI的检测以及FI与高层的交互；
其中，一个时隙与一个LTE物理层子帧的时长相同；
FI信息占用一个子帧中的前N个OFDM符号传输，高层数据在后续的(14-N)个OFDM符号中传输；或，高层数据在前N个OFDM符号中传输，FI信息在后续的(14-N)个OFDM符号中传输；
当FI信息占用一个子帧中的前N个OFDM符号传输，高层数据在后续的(14-N)个OFDM符号中传输时，FI的检测在接收完前N个OFDM符号之后开始进行处理；或，在接收完N+M个OFDM符号之后开始进行处理；
当高层数据在前N个OFDM符号中传输，FI信息在后续的(14-N)个OFDM符号中传输时，FI的检测在接收完前N+M个OFDM符号之后进行处理。
7.如权利要求6所述的无线收发设备，其特征在于，所述同一个时隙中传输的FI和高层数据的信息域中包含相互独立的校验比特。
8.如权利要求6所述的无线收发设备，其特征在于，当所述FI占用的时频资源位于所述高层数据占用的时频资源前面时，
所述第二处理模块具体用于，在接收当前时隙的高层数据之前对所接收到的无线信号中的FI进行处理；或，在接收当前时隙的高层数据的过程中对所接收到的无线信号中的FI进行处理。
9.如权利要求6所述的无线收发设备，其特征在于，当所述FI占用的时频资源位于所述高层数据占用的时频资源后面时，
所述第二处理模块具体用于，在接收下一时隙的高层数据之前对所接收到的无线信号中的FI进行处理；或，在接收下一时隙的高层数据的过程中对所接收到的无线信号中的FI进行处理。
10.如权利要求6述的无线收发设备，其特征在于，当所述无线收发设备接收完当前时隙的FI后，需要在下一时隙发送FI时，所述无线收发设备对所接收到的FI进行的处理包括：所述FI与高层的交互以及下一时隙的FI信息的预处理；
所述FI与高层的交互以及下一时隙的FI的预处理包括：高层根据当前时隙中的FI对下一时隙中FI的更新，以及物理层对于FI的信道编码和调制。
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