CN106059654A - 终端无线通信方法和装置 - Google Patents

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CN106059654A CN201610632950.5A CN201610632950A CN106059654A CN 106059654 A CN106059654 A CN 106059654A CN 201610632950 A CN201610632950 A CN 201610632950A CN 106059654 A CN106059654 A CN 106059654A
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姚建可
丁庆
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Abstract

本发明涉及一种终端无线通信方法，通过向通信卫星发送数据传输请求；获取至少一个通信卫星配置的成员载波的传输特性参数；根据成员载波的传输特性参数为每个成员载波分配数据块，所有分配的数据块构成待传输的数据，其中，成员载波的传输特性参数所反映的传输速率越高，所分配的数据块的长度越长；使用成员载波将所分配的数据块传送至对应的通信卫星，进而经通信卫星传输至接收终端；使用户终端传送的信息通过多个成员载波进行传送，多个成员载波进行数据的传输提高了卫星上行和下行传输速率，终端传输的数据可直接到达通信卫星，无需经由地面端，实现了通信卫星与用户终端的直接点对点通信。

Description

终端无线通信方法和装置
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，特别是涉及一种终端无线通信方法和装置。
背景技术
卫星通信系统实际上是一种微波通信，它以卫星作为中继站转发微波信号，在多个地面站之间通信，卫星通信的主要目的是实现对地面的“无缝隙”覆盖。
传统的卫星通信系统由通信卫星、地面端、用户端三部分组成。通信卫星在空中起中继站的作用，即发送用户端将信息发送到一地面站上，该地面站再将信息传送给通信卫星，通信卫星把地面站发上来的电磁波放大后再返送回另一地面站，该地面站再将信息转发给接收用户端。传统技术中地面站是卫星系统与地面公众网的接口，用户端需要通过地面站与卫星进行通信，不能进行用户端与卫星的直接点对点信息交换。
发明内容
基于此，有必要针对上述的问题，提供一种能够实现卫星与用户端的直接点对点信息交换的无线终端通信方法和装置。
一种终端无线通信方法，所述方法包括：
向通信卫星发送数据传输请求；
获取至少一个所述通信卫星配置的成员载波的传输特性参数；
根据所述成员载波的传输特性参数为每个所述成员载波分配数据块，所有分配的所述数据块构成待传输的数据，其中，所述成员载波的传输特性参数所反映的传输速率越高，所分配的数据块的长度越长；
使用所述成员载波将所分配的数据块传送至对应的所述通信卫星，进而经所述通信卫星传输至接收终端。
在一个实施例中，所述根据所述成员载波的传输特性参数为每个所述成员载波分配数据块的步骤为：
根据所述成员载波的传输特性参数在物理层为每个所述成员载波分配数据块，每个所述成员载波共用一个HARQ进程且每个成员载波采用相同的编码调制算法进行编码调制。
在一个实施例中，所述根据所述成员载波的传输特性参数为每个所述成员载波分配数据块的步骤包括：
根据所述成员载波的传输特性参数计算每个所述成员载波的单位时间传输的数据点数；
计算所有所述成员载波的单位时间传输的数据点数的最小公倍数，将计算得到的所述最小公倍数作为子帧长度；
计算所述子帧长度对应的每个所述成员载波的数据点数，将计算得到的数据点数分配给对应的所述成员载波。
在一个实施例中，在所述使用所述成员载波将所分配的数据块传送至对应的所述通信卫星的步骤之前，还包括：
按照每个所述数据块在所述待传输的数据中的排序生成每个所述数据块的排序码；
所述使用所述成员载波将分配的数据块传送至对应的所述通信卫星，进而经所述通信卫星传输至接收终端的步骤为：
使用所述成员载波将分配的数据块以及所述数据块对应的排序码传送至所述通信卫星，进而经所述通信卫星传输至接收终端。
在一个实施例中，所述方法还包括：
接收ACK/NACK控制信令；
当接收到ACK控制信令时，标志所述数据传送完成，设定时间后进行下一个数据的传送；
当接收到NACK控制信令时，启动所有所述成员载波共享的HARQ进程，重传所述数据。
一种终端无线通信装置，所述装置包括：
传输请求发送模块，用于向通信卫星发送数据传输请求；
成员载波确认模块，用于获取至少一个所述通信卫星配置的成员载波的传输特性参数；
数据分配模块，根据所述成员载波的传输特性参数为每个所述成员载波分配数据块，所有分配的所述数据块构成待传输的数据，其中，所述成员载波的传输特性参数所反映的传输速率越高，所分配的数据块的长度越长；
数据传送模块，用于使用所述成员载波将所分配的数据块传送至对应的所述通信卫星，进而经所述通信卫星传输至接收终端。
在一个实施例中，所述数据分配模块，还用于根据所述成员载波的传输特性参数在物理层为每个所述成员载波分配数据块，每个所述成员载波共用一个HARQ进程且每个成员载波采用相同的编码调制算法进行编码调制。
在一个实施例中，所述数据分配模块，还用于根据所述成员载波的传输特性参数计算每个所述成员载波的单位时间传输的数据点数；计算所有所述成员载波的单位时间传输的数据点数的最小公倍数，将计算得到的所述最小公倍数作为子帧长度；计算所述子帧长度对应的每个所述成员载波的数据点数，将计算得到的数据点数分配给对应的所述成员载波。
在一个实施例中，所述装置还包括：
排序码生成模块，用于按照每个所述数据块在所述待传输的数据中的排序生成每个所述数据块对应的排序码；
所述数据传送模块，还用于使用所述成员载波将分配的数据块以及所述数据块排序码传送至所述通信卫星，进而经所述通信卫星传输至接收终端。
在一个实施例中，所述装置还包括：
数据重传判定模块，用于接收ACK/NACK控制信令；当接收到ACK控制信令时，标志所述数据传送完成，设定时间后进行下一个数据的传送；当接收到NACK控制信令时，启动所有所述成员载波共享的HARQ进程，重传所述数据。
上述终端无线通信方法，用户终端通过向通信卫星发送数据传输请求获取通信卫星根据自身通信状态配置的成员载波以及成员载波的传输特性参数，并利用配置的至少一个成员载波进行待传输数据的传输，即用户终端根据成员载波的传输特性参数将待传输的数据分配到各成员载波上。用户终端传送的数据通过多个成员载波进行传送，多个成员载波进行数据的传输提高了通信卫星上行和下行传输速率，终端传输的数据可直接到达通信卫星，无需经由地面站，实现了通信卫星与用户终端的直接点对点通信。
附图说明
图1为一个实施例中终端无线通信方法的应用环境图；
图2为一个实施例中终端无线通信方法的流程图；
图3为一个实施例中在物理层进行数据分配的示意图；
图4为一个实施例中根据所述成员载波的传输特性参数为每个所述成员载波分配数据块步骤的流程图；
图5为一个实施例中数据分配的原理图；
图6为另一个实施例中终端无线通信方法的流程图；
图7为一个实施例中终端无线通信装置的结构框图；
图8为另一个实施例中终端无线通信装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，在一个实施例中，提供了一种终端无线通信方法运行的应用环境图，该应用环境包括发射终端102、通信卫星104、接收终端106以及调制解调器108。发射终端102产生已经调制解调器108调制的高频振荡电流(能量)经馈电设备输入发射天线(馈电设备可随频率和形式不同，直接传输电流波或电磁波)，发射天线将高频电流或导波(能量)转变为无线电波—自由电磁波(能量)向周围空间辐射，通信卫星作为空中的中继站将发射终端发送的电磁波导向地面的接收终端106，接收终端106对接收到的电磁波经调制解调器108解调处理得到原始数据，进而实现了发射终端与接收终端之间的无线通信。其中，发射终端102和接收终端106可以是智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式计算机。
在一个实施例中，如图2所示，提供了一种终端无线通信方法，该方法应用在图1所示应用环境中的发射终端102中，该方法包括：
步骤S202：向通信卫星发送数据传输请求。
步骤S204：获取至少一个通信卫星配置的成员载波的传输特性参数。
具体的，载波或者载频(载波频率)是一个物理概念，是一个特定频率的无线电波，单位Hz，是一种可在频率、调幅或相位方面被调制以传输语言、音乐、图像或其它信号的电磁波。
发射终端在进行数据传输之前，首先向周围空间辐射数据传输请求，通信卫星能够接收到发送终端发送的数据传输请求，并根据该请求为发送终端配置载波，包括配置载波的传输特征参数，通信卫星将配置的载波的传输特征参数反馈给发射终端。
发射终端接收至少一个通信卫星反馈的载波的传输特征参数。发射终端将接收到的通信卫星反馈的传输特性参数对应的载波作为数据传输的成员载波，当接收到一个通信卫星配置的载波传输特性参数时，发送终端进行数据传输的成员载波的数量为1个，当接收到多个通信卫星配置的载波传输特性时，发送终端进行数据传输的成员载波的数量与接收到的配置的载波数量相同，如图1，发射终端接收到通信卫星配置的载波数量为两个，也就是发射终端传输数据所使用的成员载波为两个。
步骤S206：根据成员载波的传输特性参数为每个成员载波分配数据块，所有分配的数据块构成待传输的数据，其中，成员载波的传输特性参数所反映的传输速率越高，所分配的数据块的长度越长。
具体的，发射终端将接收通信卫星配置的成员载波的传输特性参数，并根据各个成员载波的传输特性参数将待传输的数据分配成多个数据块，每个成员载波对应一个数据块，针对不同成员载波的不同的传输特性参数，每个成员载波被分配的数据块所包含的数据符号数也不相同。
步骤S208：使用成员载波将分配的数据块传送至对应的通信卫星，进而经通信卫星传输至接收终端。
数据分配后，将分配的数据块映射到对应的成员载波上，成员载波携带被分配的数据块通过无线信道传输至通信卫星，通信卫星再将成员载波信号转发给发送终端指定的接收终端，接收终端接收所有成员载波信号，并将成员载波信号还原成发射终端发射的原始数据。
本实施例中，用户终端(发射终端)通过将待传输的数据分配成多个数据块，使用多个成员载波进行数据块的传送，提高了数据上行和下行的传输速率，无需通过地面站即可实现用户终端与通信卫星的直接点对点通信。
在一个实施例中，步骤S206中的根据成员载波的传输特性参数为每个成员载波分配数据块的步骤为：
根据成员载波的传输特性参数在物理层为每个成员载波分配数据块，每个成员载波共用一个HARQ进程且每个成员载波采用相同的编码调制算法进行编码调制。
具体的，HARQ(Hybrid Automatic Repeat reQuest，HARQ)混合自动重传请求。HARQ的关键词是存储、请求重传、合并解调。接收终端在解码失败或者经验证接收到的数据不完整的情况下，保存接收到的数据，并通过HARQ进程发送数据重传请求，通信卫星根据该重传指令，生成重传信令，发射终端根据该通信卫星的重传信令进行数据重传，直至接收终端将重传的数据和先前接收到的数据进行合并后再解码得到发射终端发出的原始数据。
如图3为两个成员载波时，成员载波在进行数据传送前，数据在物理层分配的原理图。如图3所示，待传输的数据在物理层进行分配，待传输的数据在MAC层共用一个HARQ进程，以及在成员载波承载分配的数据块前，每个成员载波采用相同的编码调制算法进行编码调制。
需要说明的是，当成员载波的数量为多个时，选用的编码调制算法为适应所有成员载波的编码调制算法。
本实施例中，将数据的分配在物理层进行，MAC层所有的成员载波共用一个HARQ以及采用相同的编码调制算法进行编码调制，极大的减少了通信卫星的信令开销，提高了卫星上行、下行的传输效率，进一步提高了用户终端与通信卫星直接点对点通信的可靠性。
在一个实施例中，如图4所示，步骤S206中的根据成员载波的传输特性参数为每个成员载波分配数据块的步骤包括：
步骤S302：根据成员载波的传输特性参数计算每个成员载波的单位时间传输的数据点数。
具体的，成员载波的传输特性参数包括子载波间隔和CP长度，其中CP的英文全称为CyclicPrefix，即循环前缀长度。
首先，根据成员载波的传输特性参数计算成员载波的符号长度，成员载波的符号长度如下公式所示：
Tsymboli＝1/Δfi+TCPi，其中，Tsymboli为i成员载波的符号长度、Δfi为i成员载波的子载波间隔，TCPi为i成员载波的CP长度。
其次，根据计算的成员载波的符号长度计算成员载波单位时间内传输的数据点数，计算公式如下：
Nsymboli＝Tsymboli/Ts,其中，Nsymboli为i成员载波单位时间传输的数据点数、Ts为采样间隔。
步骤S304：计算所有成员载波的单位时间传输的数据点数的最小公倍数，将计算得到的最小公倍数作为子帧长度。
步骤S306：计算子帧长度对应的每个成员载波的数据点数，将计算得到的数据点数分配给对应的成员载波。
具体的，确定子帧长度为：Nsubframe＝[Nsymbol1,Nsymbol2]。
这里以确定子帧长度为单位分配数据。一个子帧长度对应成员载波Ni＝Nsubframe/Nsymboli个单位数据点数，i成员载波分配的数据块Bi＝Ni·Mi，其中，Mi为频域数据点数，Mi＝BWi/Δfi，BWi为i成员载波的工作带宽。
本实施例中，根据成员载波的传输特性不同分配不同的数据块是在保证每个成员载波的子帧长度包含的时域数据总点数相同，均为Nsubframe的前提下进行的，保证了不同成员载波传输数据块在时间上的对齐与同步，也就是，最大程度保证数据块同步传送到接收终端，数据传输的同步性保证了数据传输的可靠性，减少了接收终端得到原始数据的时延，并且使成员载波的传输资源利用达到最大化。
如图5为针对两个成员载波的数据分配。
具体的，不同频段的子帧长度相同，但每个子帧长度中包含的符号数目不同。如图5所示，一个子帧长度对应N1＝Nsubframe/Nsymbol1个频段1的符号，或N2＝Nsubframe/Nsymbol2个频段2的符号。这里以子帧长度为单位分配数据。每个子帧包含的时域数据总点数相同，均为Nsubframe，不同频段的有用数据点数不同，分别为B1＝N1·M1，和B2＝N2·M2。将待传输数据划分为长度为B＝B1+B2的块，再将其分配到两个成员载波上。
在一个实施例中，如图6所示，在步骤S208：使用成员载波将对应的数据块传送至对应的通信卫星之前，还包括：步骤S402：按照每个数据块在待传输的数据中的排序生成每个数据块排序码。
本实施例中，步骤S208使用成员载波将所分配的数据块传送至对应的通信卫星，进而经通信卫星传输至接收终端为：使用成员载波将所分配的数据块以及数据块对应的排序码传送至通信卫星，进而经通信卫星传输至接收终端。
本实施例中，数据分配后，按照数据块在数据中的排序或者数据块之间的相互位置关系生成每个数据块的排序码。该排序码与对应的数据块具有关联关系，成员载波传输数据块的同时也传送数据块的排序码，相应的接收终端接收数据块的同时也获知了数据块的排序码，接收终端将根据排序码对所有接收到的数据块进行整合重组，以更加准确快速的进行数据的还原。
在一个实施例中，终端无线通信方法还包括：
接收ACK/NACK控制信令；当接收到ACK控制信令时，标志数据传送完成，设定时间后进行下一个数据的传送；当接收到NACK控制信令时，启动所有成员载波共享的HARQ进程，重传数据。
具体的，接收终端通过对接收到的数据块进行重组解码还原数据，并校验还原的数据的完整性，若经校验，接收到的数据为完整的数据，则接收终端上报ACK确认信息至通信卫星，通信卫星生成ACK控制信令下发至发射终端，发射终端于设定时候后进行下一个数据的传送。若经校验，接收到的数据不完整，则接收终端上报NACK确认信息至通信卫星，通信卫星通过HARQ进程发送数据重传信令，发射终端根据该重传信息进行数据的重传，即重新执行步骤S208：使用成员载波将所分配的数据块传送至对应的通信卫星，进而经通信卫星传输至接收终端。
进一步的，数据重传后，接收终端将几次传输的数据进行合并后解码，利用分集增益得到准确无误的原始数据，减少了重传次数，进而减少了时延。
本实施例中，通过接收终端对接收的数据的校验结果，可进行数据的重传，确保了接收终端接收的数据的完整性，降低了数据丢失和出错的可能，提高了通信质量。
另外，本实施例中，数据的重传使用一个HARQ进程，大大的减少了卫星以及发送终端的信令开销，降低了对通信卫星性能的要求。
在一个实施例中，如图7所示，提供了一种终端无线通信装置，装置包括：
传输请求发送模块510，用于向通信卫星发送数据传输请求。
成员载波确认模块520，用于获取至少一个通信卫星配置的成员载波的传输特性参数。
数据分配模块530，根据成员载波的传输特性参数为每个成员载波分配数据块，所有分配的数据块构成待传输的数据，其中，成员载波的传输特性参数所反映的传输速率越高，所分配的数据块的长度越长。
数据传送模块540，用于使用成员载波将所分配的数据块传送至对应的通信卫星，进而经通信卫星传输至接收终端。
在一个实施例中，数据分配模块530，还用于根据成员载波的传输特性参数在物理层为每个成员载波分配数据块，每个成员载波共用一个HARQ进程且每个成员载波采用相同的编码调制算法进行编码调制。
在一个实施例中，数据分配模块530，还用于根据成员载波的传输特性参数计算每个成员载波的单位时间传输的数据点数；计算所有成员载波的单位时间传输的数据点数的最小公倍数，将计算得到的最小公倍数作为子帧长度；计算子帧长度对应的每个成员载波的数据点数，将计算得到的数据点数分配给对应的成员载波。
在一个实施例中，如图8所示，装置还包括：
排序码生成模块610，用于按照每个数据块在待传输的数据中的排序生成每个数据块的排序码。
数据传送模块540，还用于使用成员载波将分配的数据块以及数据块对应的排序码传送至通信卫星，进而经通信卫星传输至接收终端。
在一个实施例中，装置还包括：
数据重传判定模块，用于接收ACK/NACK控制信令；当接收到ACK控制信令时，标志数据传送完成，设定时间后进行下一个数据的传送；当接收到NACK控制信令时，启动所有成员载波共享的HARQ进程，重传数据。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，如本发明实施例中，该程序可存储于计算机系统的存储介质中，并被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种终端无线通信方法，所述方法包括：
向通信卫星发送数据传输请求；
获取至少一个所述通信卫星配置的成员载波的传输特性参数；
根据所述成员载波的传输特性参数为每个所述成员载波分配数据块，所有分配的所述数据块构成待传输的数据，其中，所述成员载波的传输特性参数所反映的传输速率越高，所分配的数据块的长度越长；
使用所述成员载波将所分配的数据块传送至对应的所述通信卫星，进而经所述通信卫星传输至接收终端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述成员载波的传输特性参数为每个所述成员载波分配数据块的步骤为：
根据所述成员载波的传输特性参数在物理层为每个所述成员载波分配数据块，每个所述成员载波共用一个HARQ进程且每个成员载波采用相同的编码调制算法进行编码调制。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述成员载波的传输特性参数为每个所述成员载波分配数据块的步骤包括：
根据所述成员载波的传输特性参数计算每个所述成员载波的单位时间传输的数据点数；
计算所有所述成员载波的单位时间传输的数据点数的最小公倍数，将计算得到的所述最小公倍数作为子帧长度；
计算所述子帧长度对应的每个所述成员载波的数据点数，将计算得到的数据点数分配给对应的所述成员载波。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述使用所述成员载波将所分配的数据块传送至对应的所述通信卫星的步骤之前，还包括：
按照每个所述数据块在所述待传输的数据中的排序生成每个所述数据块的排序码；
所述使用所述成员载波将分配的数据块传送至对应的所述通信卫星，进而经所述通信卫星传输至接收终端的步骤为：
使用所述成员载波将分配的数据块以及所述数据块对应的排序码传送至所述通信卫星，进而经所述通信卫星传输至接收终端。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
接收ACK/NACK控制信令；
当接收到ACK控制信令时，标志所述数据传送完成，设定时间后进行下一个数据的传送；
当接收到NACK控制信令时，启动所有所述成员载波共享的HARQ进程，重传所述数据。
6.一种终端无线通信装置，其特征在于，所述装置包括：
传输请求发送模块，用于向通信卫星发送数据传输请求；
成员载波确认模块，用于获取至少一个所述通信卫星配置的成员载波的传输特性参数；
数据分配模块，根据所述成员载波的传输特性参数为每个所述成员载波分配数据块，所有分配的所述数据块构成待传输的数据，其中，所述成员载波的传输特性参数所反映的传输速率越高，所分配的数据块的长度越长；
数据传送模块，用于使用所述成员载波将所分配的数据块传送至对应的所述通信卫星，进而经所述通信卫星传输至接收终端。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据分配模块，还用于根据所述成员载波的传输特性参数在物理层为每个所述成员载波分配数据块，每个所述成员载波共用一个HARQ进程且每个成员载波采用相同的编码调制算法进行编码调制。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述数据分配模块，还用于根据所述成员载波的传输特性参数计算每个所述成员载波的单位时间传输的数据点数；计算所有所述成员载波的单位时间传输的数据点数的最小公倍数，将计算得到的所述最小公倍数作为子帧长度；计算所述子帧长度对应的每个所述成员载波的数据点数，将计算得到的数据点数分配给对应的所述成员载波。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
排序码生成模块，用于按照每个所述数据块在所述待传输的数据中的排序生成每个所述数据块对应的排序码；
所述数据传送模块，还用于使用所述成员载波将分配的数据块以及所述数据块排序码传送至所述通信卫星，进而经所述通信卫星传输至接收终端。
10.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
数据重传判定模块，用于接收ACK/NACK控制信令；当接收到ACK控制信令时，标志所述数据传送完成，设定时间后进行下一个数据的传送；当接收到NACK控制信令时，启动所有所述成员载波共享的HARQ进程，重传所述数据。
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