CN108199750A - 无线通信方法及设备、存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种无线通信方法。该方法包括：将服务范围所确定的空间划分为多个互不交叠的角度空间；向各角度空间按照预设顺序发送请求连接信号；接收来自角度空间的相应设备结点的应答信号，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路；根据所述通信链路与应答信号对应的设备结点在相应的角度空间内进行数据传输。本发明还涉及一种无线通信设备及存储介质。该设备包括划分模块、连接模块及传输模块。该存储介质存储有计算机程序，程序被处理器执行时可用于执行上述任一实施例的方法的步骤。上述无线通信方法、设备及存储介质，接入点与设备结点间的连接与数据传输均在相应的角度空间内进行，提高了通信效率，从而提高网络吞吐率。

Description

无线通信方法及设备、存储介质

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种无线通信方法及设备、存储介质。

背景技术

近年来，移动通信成为通信技术的主流。例如，人们用移动终端(比如手机)借助于无线通信技术进行交流或办公。因此，对于同时接入互联网中众多的移动终端，要想各移动终端之间的通信有序进行，就需要先将移动终端接入接入点，由接入点对各移动终端所占的网络进行调度和分配。目前，接入点与移动终端之间的通信效率较低，导致网络吞吐率低。

发明内容

基于此，有必要针对接入点与移动终端之间的通信效率较低，导致网络吞吐率低的问题，提供一种无线通信方法及设备、存储介质。

一种无线通信方法，包括：

将服务范围所确定的空间划分为多个互不交叠的角度空间；

向各所述角度空间按照预设顺序发送请求连接信号；

接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路；

根据所述通信链路与应答信号对应的设备结点在相应的角度空间内进行数据传输。

在其中一个实施例中，一个所述角度空间服务一个设备结点。

在其中一个实施例中，所述向各所述角度空间按照预设顺序发送请求连接信号的步骤包括：

按照预设顺序扫描各所述角度空间，以依次向各所述角度空间发送所述请求连接信号；其中，所述请求连接信号为经过波束赋形的毫米波频段或太赫兹频段的信号，且一束所述请求连接信号只能在一个所述角度空间内传播。

在其中一个实施例中，所述接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路的步骤包括：

接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，并存储各应答信号对应的角度空间的角度信息，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路；其中，所述应答信号为经过波束赋形的毫米波频段或太赫兹频段的信号，且一束所述应答信号只能在一个所述角度空间内传播。

在其中一个实施例中，所述接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，并存储各应答信号对应的角度空间的角度信息，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路的步骤包括：

接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，并在接收到来自一个所述设备结点通过不同的所述角度空间发送的多个所述应答信号的情况下，存储强度最大的应答信号对应的所述角度空间的角度信息，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路。

在其中一个实施例中，所述根据所述通信链路与应答信号对应的设备结点在相应的角度空间内进行数据传输的步骤之后还包括：

在与所述应答信号对应的设备结点间的数据传输完成时，激活重置机制，以继续向各所述角度空间按预设顺序发送请求连接信号；在与所述应答信号对应的设备结点间的数据传输未完成时，继续根据所述通信链路与应答信号对应的设备结点在相应的角度空间内进行数据传输。

一种无线通信设备，包括：

划分模块，用于将服务范围所确定的空间划分为多个互不交叠的角度空间；

连接模块，用于向各所述角度空间按照预设顺序发送请求连接信号，并接收来自角度空间的相应设备结点的应答信号，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路；

传输模块，用于根据所述通信链路与所述应答信号对应的设备结点在相应的角度空间内进行数据传输。

在其中一个实施例中，所述连接模块用于按照预设顺序扫描各所述角度空间，以依次向各所述角度空间发送所述请求连接信号；其中，所述请求连接信号为经过波束赋形的毫米波频段或太赫兹频段的信号，且一束所述请求连接信号只能在一个所述角度空间内传播。

在其中一个实施例中，所述连接模块还用于接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，并存储各应答信号对应的角度空间的角度信息，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路；其中，所述应答信号为经过波束赋形的毫米波频段或太赫兹频段的信号，且一束所述应答信号只能在一个所述角度空间内传播。

一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时可用于执行上述任一实施例所述的方法的步骤。

上述无线通信方法、设备及存储介质，接入点将其服务范围所确定的空间预先划分为多个角度空间。接入点与其服务范围内的设备结点建立连接时，向各角度空间发送请求连接信号，接入点通过角度空间可以快速确定请求连接信号的波束方向，从而可以快速将请求连接信号发送至通信结点。相应地，来自设备结点的应答信号也通过相应的角度空间确定波束的方向，以使应答信号快速地到达接入点。这样，接入点便可以快速的与设备结点成功建立连接。接入点与设备结点建立连接后，接入点与设备结点在对应的角度空间进行数据传输，数据信号也可以快速地确定方向，提高了接入点与设备结点之间的通信效率。因此，接入点与设备结点间的连接与数据传输均在相应的角度空间内进行，提高了通信效率，从而提高网络吞吐率。

附图说明

图1为一实施例的网络结构的示意图；

图2为第一实施例的无线通信方法的流程示意图；

图3为第二实施例的无线通信方法的流程示意图；

图4为第三实施例的无线通信方法的流程示意图；

图5为一实施例的无线通信设备的结构框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

图1为一实施例的网络结构的示意图。图1所示的网络结构为集中式网络，在该网络结构中，接入点110通过网关120连接到路由器130，并最终与因特网相连。在局域网中，接入点110服务于其范围内的所有设备结点140，接入点110负责为设备结点140调度和分配传输资源。设备结点140可以是手机、电脑等终端设备。接入点110可以直接与其服务范围内的所有其他设备结点140进行通信。通过接入点110，设备结点140可以连接到因特网并和网络中任意其他设备结点140进行通信。

图2为第一实施例的无线通信方法的流程示意图。该无线通信方法可应用于图1所示的网络结构中。该无线通信方法包括：

步骤S110，将服务范围所确定的空间划分为多个互不交叠的角度空间。

具体地，将接入点的服务范围所确定的空间划分为多个互不交叠的角度空间。本实施例中，一个角度空间服务一个设备结点。并且一个角度空间仅服务一个设备结点。在通信的某一时刻，一个角度空间中可能存在设备结点，也可能没有设备结点。也就是说，若一个设备结点加入网络中，那么接入点会给该设备结点分配一个角度空间，接入点与设备结点间的连接及通信被限定在该设备结点对应的角度空间进行。这样，在一段通信时间内，接入点与其范围内的多个设备结点之间的通信可以分别在不同的角度空间内进行，实现空间上的多路复用技术(Multiplexing)，这样可充分利用接入点与其范围内的设备结点之间的信道，以满足多设备结点的通信需求。

进一步地，继续参照图1，本实施例中，假设接入点与其服务范围内的所有设备结点均通过一个通信平面进行通信。接入点预先将该通信平面划分为一个个互不重叠的角分槽(Angular Slot)，角分槽为一个角度空间单位。本实施例中，假设角分槽为正方形，一个角分槽的边的两端点与接入点构成的直线的夹角为5°。一个角分槽仅可以通过一束电磁波信号。在其它实施例中，角分槽也可以为其它形状，比如圆形或者矩形。因此，接入点通过划分角分槽的方式，预先将其服务范围所确定的空间划分为多个互不交叠的角度空间，一个角分槽对应一个角度空间，即一个角分槽对应一个角度空间，在接入点与其范围内的设备结点之间的信道上实现角分复用，以满足接入点的范围内的设备结点的通信需求。接入点通过角分槽来划分角度空间，可以使得角度空间更加均匀，可靠性高。

步骤S120，向各角度空间按照预设顺序发送请求连接信号。

具体地，在接入点的服务范围内，会同时存在多个设备结点。接入点会集合多个设备结点所需的数据信息；也有多个设备结点需要向接入点发送数据信息，以通过接入点与其他设备结点进行通信。因此，接入点会按照预设顺序向各角度空间发送请求连接信号，即接入点依次扫描各角度空间，以通过各角度空间将请求连接信号发送至相应的设备结点，试图与该设备结点进行连接。接入点可以按照各角度空间的空间顺序发送请求连接信号。接入点在发送请求连接信号时，可以使用定向的天线扫描设备，天线扫描设备在各角度空间之间迅速切换。一方面，通过定向的天线扫描设备及角度空间，接入点可以在角度空间内通过沿直线信道传播的最强信号与设备结点进行通信，或者是经过反射的非直线信道的最强信号与设备结点进行通信。进一步地，天线扫描设备可使用石墨烯天线技术，以在各角度空间之间实现超快的方向切换。比如，天线扫描设备在各角度空间之间的切换时间可达到0.1ns。

步骤S130，接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路。

具体地，接入点服务范围内的设备结点在接收到请求连接信号后，一方面，接入点等待设备结点的应答信号。另一方面，如果服务范围内的设备结点需要和接入点进行数据传输，那么设备结点向接入点发出应答信号。应答信号可以通过应答帧进行传输。相应地，设备结点发出的应答信号也被限定在相应的角度空间内传输给接入点，以使接入点与应答信号对应的设备结点建立通信链路。一般情况下，设备结点使用多向天线侦听请求连接信号，以确保能够接收到请求连接信号，避免定向通信条件下的设备结点的天线正朝向远离接入点天线的方向而接受不到请求发送信号的情况(deafness problem)。

步骤S140，根据通信链路与应答信号对应的设备结点在相应的角度空间内进行数据传输。

具体地，接入点收到应答信号后，表明接入点与该应答信号对应的设备结点之间成功建立连接。接入点与该设备结点可以进行数据传输，并且传输的数据信号也在相应的角度空间内进行传输。接入点在与设备结点进行数据传输的过程中，与发送请求连接信号的而国产类似，接入点也要扫描各角度空间，在各角度空间之间进行切换，以顺序在与各角度空间内的设备结点进行数据传输。

上述无线通信方法，接入点将其服务范围所确定的空间预先划分为多个角度空间。接入点与其服务范围内的设备结点建立连接时，向各角度空间发送请求连接信号，接入点通过角度空间可以快速确定请求连接信号的波束方向，从而可以快速将请求连接信号发送至通信结点。相应地，来自设备结点的应答信号也通过相应的角度空间确定波束的方向，以使应答信号快速地到达接入点。这样，接入点便可以快速的与设备结点成功建立连接。接入点与设备结点建立连接后，接入点与设备结点在对应的角度空间进行数据传输，数据信号也可以快速地确定方向，提高了接入点与设备结点之间的通信效率。因此，接入点与设备结点间的连接与数据传输均在相应的角度空间内进行，提高了通信效率，从而提高网络吞吐率。

图3为第二实施例的无线通信方法的流程示意图。本实施例中，向各角度空间按照预设顺序发送请求连接信号的步骤，即步骤S120包括：

步骤S121，按照预设顺序扫描各角度空间，以依次向各角度空间发送请求连接信号。

本实施例中，请求连接信号为经过波束赋形的毫米波频段或太赫兹频段的信号，且一束请求连接信号只能在一个角度空间内传播。具体地，接入点在发送请求连接信号前，先将请求连接信号经过波束赋形处理，即请求连接信号为窄毫米波波束或窄太赫兹波束，这样将一束请求连接信号限定在一个角分槽中，从而将请求连接信号快速地传输给该角分槽对应的设备结点中。相应地，接入点使用毫米波或太赫兹定向天线发送请求连接信号。毫米波或太赫兹频段的电磁波具有较高的传输速率，因此，毫米波或太赫兹波段应用于接入点与设备结点之间的通信，将大大提高通信的速率。

接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路的步骤，即步骤S130包括：

步骤S131，接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，并存储各应答信号对应的角度空间的角度信息，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路。

具体地，应答信号为经过波束赋形的毫米波频段或太赫兹频段的信号，且一个角度空间内只能传播一束应答信号。即应答信号为窄毫米波波束或窄太赫兹波束，这样，一束应答信号被限定在一个角分槽中，以快速确定应答信号的方向。因此，接入点接收到应答信号后，并将该应答信号对应的角度空间的角度信息存入内存，即存储应答信号的方向属于的角分槽，这样，便能快速确定设备结点的位置信息。

接入点中存储了各应答信号对应的角分槽的角度信息，这意味着只有存储了角度信息的角度空间内存在设备结点，未存储角度信息的角度空间内没有需要通信的设备结点，即为空槽。接入点只需要依据记录的角度信息与存在于网络中的设备结点进行通信，这样，接入点可以跳过空槽来避免无谓的空扫描。这样，可以减少传输延迟，提高通信效率，并最终提高吞吐率。

一实施例中，接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，并存储各应答信号对应的角度空间的角度信息，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路的步骤，即步骤S131为：接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，并在接收到来自一个设备结点通过不同的角度空间发送的多个应答信号的情况下，存储强度最大的应答信号对应的角度空间的角度信息，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路。

具体地，设备结点在接入点的服务范围内可能移动，设备结点在移动的过程中对应与不同的角分槽，因此，设备结点可能会收到接入点通过不同角分槽发送的请求连接信号。设备结点对每个请求连接信号都发送应答信号作为回应。但是，一般情况下，设备结点会选择信号强度较好的方向发送应答信号，以使得通信效果较好。也即信号强度最大的请求连接信号对应的角分槽对应的角度空间的通信效果较好。因此，设备结点向信号强度最大的请求连接信号对应的角分槽，发送应答信号也较强。因此，接入点会收到来自同一设备结点的多个应答信号，接入点选择强度最大的应答信号对应的角分槽并存储该角分槽对应的角度信息，以使后续的通信效果较好。

图4为第三实施例的无线通信方法的流程示意图。根据通信链路与应答信号对应的设备结点在相应的角度空间内进行数据传输的步骤之后，即步骤S140之后还包括：

步骤S160，判断与各应答信号对应的设备结点间的数据传输是否完成。

在与各应答信号对应的设备结点间的数据传输完成时，执行步骤S170，激活重置机制。激活重置机制以继续向各角度空间按预设顺序发送请求连接信号。也即继续执行步骤S120。

在与各应答信号对应的设备结点间的数据传输未完成时，继续根据通信链路与应答信号对应的设备结点在相应的角度空间内进行数据传输，即继续执行步骤S140。

具体地，如前述，接入点在与各设备结点进行通信时，接入点为每一个设备结点分配一个角分槽。因此，在一段时间后，接入点范围内的整个网络可能趋于饱和，即所有角分槽都被占用。当有新加入网络的设备结点时，接入点中已经没有空闲的角分槽来分配给这些新的设备结点。而接入点与设备结点进行数据传输时，接入点存储的设备结点的角度信息会持续一段时间，比如会持续数帧的时间。因此，在这段时间内，接入点会不断检测与应答信号对应的设备结点间的数据传输是否完成；如果未完成，则接入点与各设备结点间继续进行数据传输，以使通信完整；如果已经完成，接入点激活重置机制，接入点将重新开始发送新一轮的请求连接信号，以重新与其范围内的设备结点建立连接。这样，接入点可以及时为新加入网络中的设备结点提供建立连接的机会，为新加入的设备结点分配角分槽，进而与新加入的设备结点进行数据传输。与此同时，接入点还会更新内存中存储的设备结点的对应信息，包括设备结点的网络地址和该设备结点对应的角分槽的角度信息。因此，接入点通过重置机制，可以保证网络分配的公平性，并提高网络分配的效率，最终提高网络的吞吐率。

一种存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行时可用于执行如上述任一项的方法的步骤。

图5为一实施例的无线通信设备的结构框图。该无线通信设备包括划分模块510、连接模块520和通信模块530。

划分模块510，用于将服务范围所确定的空间划分为多个互不交叠的角度空间。

连接模块520，向各角度空间按照预设顺序发送请求连接信号，并接收来自角度空间的相应设备结点的应答信号，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路。

传输模块530，用于根据通信链路与应答信号对应的设备结点在相应的角度空间内进行数据传输。

上述无线通信设备，接入点将其服务范围所确定的空间预先划分为多个角度空间。接入点与其服务范围内的设备结点建立连接时，向各角度空间发送请求连接信号，接入点通过角度空间可以快速确定请求连接信号的波束方向，从而可以快速将请求连接信号发送至通信结点。相应地，来自设备结点的应答信号也通过相应的角度空间确定波束的方向，以使应答信号快速地到达接入点。这样，接入点便可以快速的与设备结点成功建立连接。接入点与设备结点建立连接后，接入点与设备结点在对应的角度空间进行数据传输，数据信号也可以快速地确定方向，提高了接入点与设备结点之间的通信效率。因此，接入点与设备结点间的连接与数据传输均在相应的角度空间内进行，提高了通信效率，从而提高网络吞吐率。

一实施例中，连接模块520还用于按照预设顺序扫描各角度空间，以依次向各角度空间发送请求连接信号；其中，请求连接信号为经过波束赋形的毫米波频段或太赫兹频段的信号，且一束请求连接信号只能在一个角度空间内传播。

一实施例中，连接模块520还用于接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，并存储各应答信号对应的角度空间的角度信息，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路；其中，应答信号为经过波束赋形的毫米波频段或太赫兹频段的信号，且一束应答信号只能在一个角度空间内传播。

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)

1.一种无线通信方法，包括：

将服务范围所确定的空间划分为多个互不交叠的角度空间；

向各所述角度空间按照预设顺序发送请求连接信号；

接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路；

根据所述通信链路与应答信号对应的设备结点在相应的角度空间内进行数据传输。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，一个所述角度空间服务一个设备结点。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述向各所述角度空间按照预设顺序发送请求连接信号的步骤包括：

按照预设顺序扫描各所述角度空间，以依次向各所述角度空间发送所述请求连接信号；其中，所述请求连接信号为经过波束赋形的毫米波频段或太赫兹频段的信号，且一束所述请求连接信号只能在一个所述角度空间内传播。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路的步骤包括：

接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，并存储各应答信号对应的角度空间的角度信息，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路；其中，所述应答信号为经过波束赋形的毫米波频段或太赫兹频段的信号，且一束所述应答信号只能在一个所述角度空间内传播。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，并存储各应答信号对应的角度空间的角度信息，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路的步骤包括：

接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，并在接收到来自一个所述设备结点通过不同的所述角度空间发送的多个所述应答信号的情况下，存储强度最大的应答信号对应的所述角度空间的角度信息，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述通信链路与应答信号对应的设备结点在相应的角度空间内进行数据传输的步骤之后还包括：

在与所述应答信号对应的设备结点间的数据传输完成时，激活重置机制，以继续向各所述角度空间按预设顺序发送请求连接信号；在与所述应答信号对应的设备结点间的数据传输未完成时，继续根据所述通信链路与应答信号对应的设备结点在相应的角度空间内进行数据传输。

7.一种无线通信设备，其特征在于，包括：

划分模块，用于将服务范围所确定的空间划分为多个互不交叠的角度空间；

连接模块，用于向各所述角度空间按照预设顺序发送请求连接信号，并接收来自角度空间的相应设备结点的应答信号，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路；

传输模块，用于根据所述通信链路与所述应答信号对应的设备结点在相应的角度空间内进行数据传输。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述连接模块用于按照预设顺序扫描各所述角度空间，以依次向各所述角度空间发送所述请求连接信号；其中，所述请求连接信号为经过波束赋形的毫米波频段或太赫兹频段的信号，且一束所述请求连接信号只能在一个所述角度空间内传播。

9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述连接模块还用于接收来自各角度空间的相应设备结点的应答信号，并存储各应答信号对应的角度空间的角度信息，以与应答信号对应的设备结点建立通信链路；其中，所述应答信号为经过波束赋形的毫米波频段或太赫兹频段的信号，且一束所述应答信号只能在一个所述角度空间内传播。

10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时可用于执行如权利要求1～6任一项所述的方法的步骤。