CN105451362A - 自组网的数据发送方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自组网的数据发送方法和装置，该自组网的数据发送方法包括：节点以全双工的方式在预定时隙发送第一同步序列，并同时检测所述节点的接收通道，其中，所述第一同步序列用于完成接收增益的调整和粗频偏估计；所述节点基于射频干扰抵消的方式来确定所述预定时隙的冲突情况。本发明基于全双工射频干扰抵消技术，在节点发送第一同步序列的时候，同时检测该节点的接收通道，并根据检测结果来确定节点所使用的时隙是否发生冲突，实现了节点使用时隙冲突情况的自检，提高了检测冲突的准确性，并且大大降低了节点信息的重传时延，提高了网络的性能。

Description

自组网的数据发送方法和装置

技术领域

本发明涉及数据处理领域，具体来说，涉及一种自组网的数据发送方法和装置。

背景技术

在基于TDAdhoc技术的DSRC(DedicatedShortRangeCommunications)网络中，通信节点处于自组织状态，TDAdhoc技术的无线自组网被大规模的应用于车联网，自组网的传输时延要短，且可靠性要高，以此来保证车辆之间即时通信，能够做出快速反应，其中每辆车可以看作一个节点，

其中，TDAdhoc车联网的技术特性如下：

1、车与车之间通过GNSS(全球卫星导航系统)授时同步，以GNSS授时为基准划分时隙，每辆车单独占用一个时隙的时频资源，不同用户使用不同的时隙，多个时隙组成无线帧。

2、自组网每个时隙结构如图1所示，时隙由3部分构成：

AGCT：完成时隙频率同步、定时同步、接收增益调整等功能；

PCCH：完成监听广播信息的接收与发送；

PDCH：完成节点的业务数据传输。

其中，AGCT由GP、第一同步序列、第二同步序列组成；

其中，GP是用来保护时隙之间的间隔的，避开相邻时隙的干扰；

第一同步序列用来完成接收增益调整、粗频偏估计；

第二同步序列用来完成定时同步和精细频率同步。

3、自组网所有组网节点通过监听其他节点广播来维护一份时隙资源占用表，在节点的发送时隙，广播出本节点维护的资源占用表。TDAdhoc车联网中待发送数据节点通过监听完整无线帧的广播来维护时隙资源占用表，并确认空闲时隙，在监听之后的下一个无线帧，随机选取空闲时隙来发送数据，发送完毕后再继续监听其他节点的广播信息，并通过其他节点广播信息获知本节点是否发送成功。

4、节点根据接收到的其他节点发送的SINR(信号干扰比)等测量值与自身预设门限比较，来判断时隙是否产生冲突，即节点当前用来发送消息的时隙是否还有其他节点使用。如果产生冲突则在节点维护的时隙资源占用表中标识，节点持续维护时隙资源占用表，直到节点的发送时隙到来，节点把本节点维护的资源占用表广播出去。此时冲突时隙的门限设定是一个难点，门限不准确则会影响判定结果，而且干扰信号是否存在是很难判断出来的。

由于车联网的大部分节点是车辆组成的，车辆的移动性很强，所以车联网的Adhoc网络拓扑结构变化非常快。一些特定的网络拓扑结构会使得节点对网络认识不完整，导致发送节点选定的空闲时隙与其他节点产生时隙冲突。节点想要发送数据，必须通过监听网络其他节点的发送信息获知空闲的时隙资源，从而在空闲时隙完成本节点的发送。但由于Adhoc网络的自组织特性，各节点监听到的信息可能会出现不一致、不完整的情况。节点对于空闲时隙的信息不一致，就可能导致节点发送数据时产生时隙冲突，即多个节点采用相同的空闲时隙发送数据。

此外，现有的自组网技术还存在如下问题：

1、节点只有在监听其他节点广播之后，才能知道自己之前发送的数据冲突了，节点判断时隙冲突往往依靠信干比门限等方法，但门限的设定也存在难度，不准确的门限设定会导致不准确的冲突判断。而且一些场景下则无法判断出冲突，例如“孤立节点场景”。场景具体为：两个恰好使用相同时隙的车辆，从距离很远开始靠近，由于采用了相同时隙，产生时隙冲突，靠近的过程中两个节点都没有监听到对方发送的时隙资源占用信息，两个节点都认为自己是“孤立节点”，只有自己存在于网络中。于是两个节点继续采用相同的时隙发送时隙占用信息，这就会导致持续的时隙冲突产生，且两个节点都无法发现冲突。

2、现有技术各网络节点维护时隙资源占用表，节点通过监听其他节点广播的时隙资源占用表来获知本节点之前发送的数据是否产生时隙冲突。如果产生冲突则选则随机空闲子帧重传。产生冲突的数据会有非常大的重传时延，尤其是在TdAdhoc车联网中，需要监听完整无线帧才能确认是否冲突。

图2示出了现有技术时隙冲突检测与重传的示意图，其流程如下：

1)图中节点A、B分别占用了时隙a、b，其他时隙空闲；

2)节点C、D监听了无线帧SFN＝N的节点A、B资源广播，获知时隙c是空闲的；

3)节点C、D决定在SFN＝N+1的时隙c发送本节点数据，造成时隙c产生冲突；

4)节点C、D在监听了SFN＝N+2的A、B节点广播之后获知时隙c的占用冲突了；

5)节点C、D重新随机选择空闲时隙重传。

针对相关技术中无法准确发现冲突时隙，判定冲突的门限不好设定，发现冲突的过程耗时长，导致重传传输时延增大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明提出一种自组网的数据发送方法和装置。

本发明的技术方案是这样实现的：

根据本发明的一个方面，提供了一种自组网的数据发送方法。

该自组网的数据发送方法，包括：

节点以全双工的方式在预定时隙发送第一同步序列，并同时检测节点的接收通道，其中，第一同步序列用于完成接收增益的调整和粗频偏估计；

节点基于射频干扰抵消的方式来确定预定时隙的冲突情况。

其中，当节点的接收通道存在其他节点发送的第一同步序列的情况下，确定预定时隙发生冲突。

其中，当多个节点在使用预定时隙发生冲突的情况下，多个节点通过预定的竞争方法，竞争预定时隙。

其中，当节点竞争预定时隙失败的情况下，立即停止后续消息的发送，并重新选择其他空闲时隙。

其中，预定的竞争方法包括：

对多个节点中每个节点发送的第一同步序列划分检测窗，根据检测窗的排序来确定多个节点对预定时隙的竞争结果。

此外，在节点基于射频干扰抵消的方式来确定预定时隙的冲突情况时，节点基于多天线和正交频分复用OFDM的方式，将第一同步序列随机的映射到OFDM信号频域的奇数子载波或者偶数子载波上，实现射频干扰抵消。

根据本发明的另一个方面，提供了一种自组网的数据发送装置，该装置包括：

发送模块，用于节点以全双工的方式在预定时隙发送第一同步序列；

检测模块，用于节点以全双工的方式在预定时序发送第一同步序列的时候，同时检测节点的接收通道；

确定模块，用于节点基于射频干扰抵消的方式来确定预定时隙的冲突情况。

其中，确定模块进一步用于，当节点的接收通道存在其他节点发送的第一同步序列的情况下，确定预定时隙发生冲突。

此外，该装置还包括：

竞争模块，用于当多个节点在使用预定时隙发生冲突的情况下，多个节点通过预定的竞争方法，竞争预定时隙。

此外，该装置进一步包括：

停止模块，用于当节点竞争预定时隙失败的情况下，立即停止后续消息的发送，并重新选择其他空闲时隙。

其中，该装置进一步包括：

划分模块，用于对多个节点中每个节点发送的第一同步序列划分检测窗，其中，确定模块进一步用于根据检测窗的排序来确定多个节点对预定时隙的竞争结果。

其中，该装置还可以包括：

映射模块，用于在节点基于射频干扰抵消的方式来确定预定时隙的冲突情况时，节点基于多天线和正交频分复用OFDM的方式，将第一同步序列随机的映射到OFDM信号频域的奇数子载波或者偶数子载波上，实现射频干扰抵消。

本发明基于全双工射频干扰抵消技术，在节点发送第一同步序列的时候，同时检测该节点的接收通道，并根据检测结果来确定节点所使用的时隙是否发生冲突，实现了节点使用时隙冲突情况的自检，提高了检测冲突的准确性，并且大大降低了节点信息的重传时延，提高了网络的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本发明实施例的时隙的结构示意图；

图2是现有技术时隙冲突检测与重传的示意图；

图3是现有技术全双工射频干扰抵消技术的示意图；

图4是根据本发明实施例的自组网的数据发送方法的流程图；

图5是根据本发明一具体实施例实现射频干扰抵消技术的示意图；

图6是根据本发明一具体实施例的时隙冲突检测与重传的示意图；

图7是根据本发明实施例的自组网的数据发送装置的框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在实现本发明的过程中，发明人发现，全双工射频干扰抵消技术得到了很多研究人员的注意，现有技术中有研发人员发明了基于天线隔离的全双工无线电技术，如图3所示，在收发信机端非对称放置3副天线，其中2副发送天线与1副接收天线间距分别为1λ和(1+1/2)λ，这使得发射信号在接收天线端口相差180，这样在接收天线端口处就形成了干扰自抵消，发送信号是无法进入接收通道的，即实现了射频干扰抵消。但是上述方法还存在很多问题，目前各种技术方案都在不断的完善双全工干扰抵消技术，但是这些技术都是通过全双工提高系统业务容量，由于诸多限制全双工干扰抵消技术并没有应用到通信产品中。

根据本发明的实施例，提供了一种自组网的数据发送方法。

如图4所示，根据本发明实施例的自组网的数据发送方法包括：

步骤S401，节点以全双工的方式在预定时隙发送第一同步序列，并同时检测节点的接收通道，其中，第一同步序列用于完成接收增益的调整和粗频偏估计；

步骤S403，节点基于射频干扰抵消的方式来确定预定时隙的冲突情况。

需要说明的是，通过全双工的方式传输的第一同步序列仅仅用来做同步而不用做解调，这样对第一同步序列的检测信噪比的要求低于解调信噪比的要求，并且随着同步序列的加长还可以进一步的降低检测信噪比要求，从而使得将全双工射频抵消技术应用于本发明变得可实现了。

其中，当节点的接收通道存在其他节点发送的第一同步序列的情况下，确定预定时隙发生冲突。此时，多个节点通过预定的竞争方法，竞争预定时隙。

其中，当节点竞争预定时隙失败的情况下，立即停止后续消息的发送，并重新选择其他空闲时隙。

其中，预定的竞争方法可以为：

对多个节点中每个节点发送的第一同步序列划分检测窗，根据检测窗的排序来确定多个节点对预定时隙的竞争结果。

此外，在节点基于射频干扰抵消的方式来确定预定时隙的冲突情况时，节点可以基于多天线和正交频分复用OFDM的方式，将第一同步序列随机的映射到OFDM信号频域的奇数子载波或者偶数子载波上，实现射频干扰抵消。

在一具体实施例中，可以采用多天线技术来提高抵消效果，由于天线间距与λ匹配的限制，因此可以采用正交频分复用OFDM的技术，把第一同步序列映射到OFDM信号频域的奇数字载波或者偶数子载波上面。如图5所示，第一同步序列占用了3个OFDM符号，以偶数占用为例说明(奇数占用同理)：symbol0、symbol2占用偶数子载波，symbol1占用奇数子载波。由OFDM子载波正交的特点可知，symbol0的s0波长为λ、s1波长为λ/3、s2波长为λ/5。由图3可知TX0与TX1发送的相同第一同步序列经过λ与1+1/2λ到达接收天线RX时：

TX0的子载波s0相位与TX1的子载波s0反向；

TX0的子载波s1相位(λ/3)％λ＝0,TX1的子载波s1相位(λ/3)％(1+1/2λ)＝λ/6。这里％表示取余数，可以看出TX0、TX1的子载波s1在RX处反向，因为s1的波长是λ/3；

同理TX0、TX1的s2、s3等子载波在RX处也是反向的。利用OFDM子载波正交的特点，可以实现OFDM宽带信号的间隔子载波在接收天线口的射频干扰抵消。

此外，还可以同时把第一同步序列所在的symbol0、symbol1、symbol2的子载波奇偶占用错开，不同节点发送第一同步序列时随机选择子载波偶数占用或奇数占用，这样就可以在冲突检测中进一步降低其他节点第一同步序列的干扰。例如节点C选择偶数占用，节点D选择奇数占用，节点C在检测奇数子载波是否有第一同步序列时会避开节点C自己在偶数子载波发送的同步序列，这样会进一步降低全双工射频干扰抵消的要求。

由于射频干扰抵消技术的效果，节点会抵消本身发送的第一同步序列，即接收通道接收的信息不存在自身发送的第一同步序列，但是实际上并不能理想的全部抵消其自身发送的第一同步序列，本发明提出的“OFDM调制方式下，第一同步序列子载波占用奇偶分开”的方法，可以加强抵消效果，使得多天线射频干扰抵消技术可以应用在宽带系统中，并且还可以通过随机选择子载波的奇偶占用，降低了抵消效果的要求和冲突检测时的干扰，从而可以更加准确的判断节点接收通道是否存在其他节点发送的第一同步序列。

如果节点的接收通道存在其他节点发送的第一同步序列则确定，节点使用的时隙发生了冲突。在判断冲突发生的情况下，再根据事先预定的规则进行时隙竞争。节点根据竞争结果来决定是否立刻停止本时隙的占用。如判定本时隙竞争优先使用，则继续后续发送；如判定本时隙竞争放弃使用，则立刻停止后续发送，并重新选择空闲时隙发送，其中，第一同步序列为全双工收发态，在第一同步序列发送完毕之后，第二同步序列采用半双工发送态。

其中，预定的竞争规则可以通过对多个节点中每个节点发送的第一同步序列划分检测窗，根据检测窗的排序来确定多个节点对预定时隙的竞争结果。

例如，可以把第一同步序列设计为ZC(Zadoff-Chu)序列，然后按循环移位划分检测窗，竞争依据可以是检测窗的排序，根据检测窗排序约定来让某一个节点使用冲突时隙，继续发送PCCH、PDCH，同时判定重传的节点，也可以在冲突时隙之后随机选择空闲时隙重传。这样使得冲突时隙也被利用了起来，减少了系统资源浪费，使得冲突重传的时延变得非常小。另外检测窗的区分也可以采取上述提到的奇偶子载波分开的方式，形成奇偶子载波分窗，即奇数子载波一个检测窗、偶数子载波另外一个检测窗。

如图6示出了根据本发明一具体实施例的时隙冲突检测与重传的示意图，其步骤如下：

1)图中节点A、B分别占用了时隙a、b，其他时隙空闲；

2)节点C、D监听了无线帧SFN＝N的节点A、B资源广播，获知时隙c是空闲的；

3)节点C、D决定在SFN＝N+1的时隙c发送本节点数据，造成时隙c产生冲突；

4)节点C经过第一同步序列的检测窗判定，竞争获得时隙c的使用权；

5)节点D经过第一同步序列的检测窗判定，选择重传；

6)由于节点D在时隙c发送的时候就获知了冲突，所以可以立刻选择重传时隙；

7)节点D占用时隙d发送数据。

可以看出冲突的时隙c没有被浪费，并且节点D的重传也可以立刻进行。

图7示出了本发明实施例的一种自组网的数据传输装置，该装置包括：

发送模块71，用于节点以全双工的方式在预定时隙发送第一同步序列；

检测模块72，用于节点以全双工的方式在预定时序发送第一同步序列的时候，同时检测节点的接收通道；

确定模块73，用于节点基于射频干扰抵消的方式来确定预定时隙的冲突情况。

其中，确定模块73进一步用于，当节点的接收通道存在其他节点发送的第一同步序列的情况下，确定预定时隙发生冲突。

此外，该装置还包括：

竞争模块(未示出)，用于当多个节点在使用预定时隙发生冲突的情况下，多个节点通过预定的竞争方法，竞争预定时隙。

此外，该装置进一步包括：

停止模块(未示出)，用于当节点竞争预定时隙失败的情况下，立即停止后续消息的发送，并重新选择其他空闲时隙。

其中，该装置进一步包括：

划分模块(未示出)，用于对多个节点中每个节点发送的第一同步序列划分检测窗，其中，确定模块进一步用于根据检测窗的排序来确定多个节点对预定时隙的竞争结果。

其中，该装置还可以包括：

映射模块(未示出)，用于在节点基于射频干扰抵消的方式来确定预定时隙的冲突情况时，节点基于多天线和正交频分复用OFDM的方式，将第一同步序列随机的映射到OFDM信号频域的奇数子载波或者偶数子载波上，实现射频干扰抵消。

综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过将“全双工射频干扰抵消技术”应用于自组网中，实现了节点使用时隙冲突情况的自检，大大提高了检测冲突的准确性，并且在发生时隙冲突的场景下引入了竞争发送机制，从而避免了冲突时隙的浪费，大大降低了节点信息的重传时延，提高了网络的性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种自组网的数据发送方法，其特征在于，包括：

节点以全双工的方式在预定时隙发送第一同步序列，并同时检测所述节点的接收通道，其中，所述第一同步序列用于完成接收增益的调整和粗频偏估计；

所述节点基于射频干扰抵消的方式来确定所述预定时隙的冲突情况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节点基于射频干扰抵消的方式来确定所述预定时隙的冲突情况，包括：

当所述节点的接收通道存在其他节点发送的第一同步序列的情况下，确定所述预定时隙发生冲突。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当多个节点在使用所述预定时隙发生冲突的情况下，所述多个节点通过预定的竞争方法，竞争所述预定时隙。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当节点竞争所述预定时隙失败的情况下，立即停止后续消息的发送，并重新选择其他空闲时隙。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预定的竞争方法包括：

对所述多个节点中每个节点发送的第一同步序列划分检测窗，根据检测窗的排序来确定所述多个节点对所述预定时隙的竞争结果。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述节点基于射频干扰抵消的方式来确定所述预定时隙的冲突情况时，所述节点基于多天线和正交频分复用OFDM的方式，将所述第一同步序列随机的映射到OFDM信号频域的奇数子载波或者偶数子载波上，实现射频干扰抵消。

7.一种自组网的数据发送装置，其特征在于，包括：

发送模块，用于节点以全双工的方式在预定时隙发送第一同步序列；

检测模块，用于节点以全双工的方式在预定时序发送所述第一同步序列的时候，同时检测所述节点的接收通道；

确定模块，用于所述节点基于射频干扰抵消的方式来确定所述预定时隙的冲突情况。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述确定模块进一步用于，当所述节点的接收通道存在其他节点发送的第一同步序列的情况下，确定所述预定时隙发生冲突。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，包括：

竞争模块，用于当多个节点在使用所述预定时隙发生冲突的情况下，所述多个节点通过预定的竞争方法，竞争所述预定时隙。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，包括：

停止模块，用于当节点竞争所述预定时隙失败的情况下，立即停止后续消息的发送，并重新选择其他空闲时隙。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，进一步包括：

划分模块，用于对所述多个节点中每个节点发送的第一同步序列划分检测窗，其中，所述确定模块进一步用于根据检测窗的排序来确定所述多个节点对所述预定时隙的竞争结果。

12.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，进一步包括：

映射模块，用于在所述节点基于射频干扰抵消的方式来确定所述预定时隙的冲突情况时，所述节点基于多天线和正交频分复用OFDM的方式，将所述第一同步序列随机的映射到OFDM信号频域的奇数子载波或者偶数子载波上，实现射频干扰抵消。