CN109618294B - 一种无线通信系统中广播信息的传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无线通信系统中广播信息的传输方法，包括：上级节点在空闲的频率点发送广播信息，广播信息包括：前导符号序列、频偏字段、广播数据，频偏字段中存储空闲的频率点与载频频点之间的频偏；当前节点对广播信息进行解析，当广播信息为上级节点发送的信息时，根据本地存储的前导符号序列与广播信息中的前导符号序列获取测量频偏；根据频偏字段中存储的频偏以及测量频偏计算上级节点的本地频偏，并根据本地频偏对当前节点接收机的性能参数进行校正。本发明提供的无线通信系统中广播信息的传输方法，可以提高网络的数据传输效率。

Description

一种无线通信系统中广播信息的传输方法
技术领域
本发明是关于无线通信系统，特别是关于一种无线通信系统中广播信息的传输方法。
背景技术
电力系统的用户信息采集系统是对电力用户的用电信息进行采集、处理和实时监控的系统。
目前在电力系统中，大量使用的集中抄表终端采用的远程抄表通信方式微功率无线通信组网。由于电网中应用得微功率无线通信网络的各个节点的发射功率受限，为了满足用户信息采集的覆盖率要求，通常采用如图1所示的多级中继的树形网络拓扑结构图。其中，T1为集中器，G1为第一级终端节点，G2为第二级终端节点，以此类推。每级终端节点都是其子节点的中继器。中继器把子节点的信息和自身的信息汇总，上报给自己的上级中继器或集中器。
电网中的一个台区采用一个集中器，下面带分级的树形网络，本台区的所有节点的路由和工作时隙，工作频点统一由集中器分配调度。相邻台区的节点异步工作，互相之间不通信。在树形组网结构中，除了集中器需要发射广播信息，各级中继节点也要给其子节点发射广播信息。本申请中的台区指的是以集中器为中心的树形分级网络。
在每个台区的树形组网结构中通常采用同频组网。在同频组网中，Chirp信号是时频扩展信号，解调灵敏度很高，可以对抗大于100dB的路损，但是，会引起邻小区也就是相邻台区干扰严重的问题。目前的解决方法，为了避免邻台区的干扰，需要相邻台区严格同步，每个节点发射广播信道的时候在时域上互相避开。
但是，基于此，本申请的发明人发现，首先相邻台区同步需要集中器之间有同步信道，才能保证相邻台区严格同步。其次，如果用电信息采集系统的网络中继级数很高，网络中集线器和所有的中继节点的广播信道都必须安排独立的时隙发送广播信息，对网络的负担过重，严重影响网络效率。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无线通信系统中广播信息的传输方法，其能够减轻网络的负担，提高网络效率。
为实现上述目的，本发明提供了一种无线通信系统中广播信息的传输方法，包括：上级节点确定空闲频率点，其中，所述频率点为组网时划分的与载频频点间隔预设频率的频率点；所述上级节点在所述空闲的频率点发送广播信息，其中，所述广播信息包括：前导符号序列、频偏字段、广播数据，其中，频偏字段中存储所述空闲的频率点与载频频点之间的频偏；当前节点接收广播信息并对所述广播信息进行解析；当所述广播信息为当前节点的上级节点发送的信息时，所述当前节点根据本地存储的前导符号序列与所述广播信息中的前导符号序列获取测量频偏；所述当前节点根据解析得到的频偏字段中存储的频偏以及所述测量频偏，计算与上级节点对应的发射机的本地频偏；所述当前节点根据所述发射机的本地频偏，对所述当前节点接收机的性能参数进行校正。
在一优选的实施方式中，所述接收所述广播信息并对所述广播信息进行解析之后，还包括：判断所述广播信息是否为所述当前节点的上级节点发送的信息；若所述广播信息不是所述当前节点的上级节点发送的信息，则丢弃该广播信息。
在一优选的实施方式中，所述当前节点根据本地存储的前导符号序列与所述广播信息中的前导符号序列获取测量频偏包括：将所述广播信息中的前导符号序列与本地存储的前导符号序列做相关；通过所述广播信息中的前导符号序列与本地存储的前导符号序列相关峰的位置，计算出所述广播信息的测量频偏。
在一优选的实施方式中，所述前导符号序列中包括发射机标识；所述当前节点根据解析得到的频偏字段中存储的频偏以及所述测量频偏，计算与上级节点对应的发射机的本地频偏包括：根据所述发射机标识确认上级节点；与所述上级节点对应的发射机的本地频偏为所述测量频偏与所述频偏字段中存储的频偏的差值。
在一优选的实施方式中，所述前导符号序列为Chirp信号与二进制序列经过乘法器后的序列，其中，所述二进制序列包括至少一个+1以及至少一个-1。
在一优选的实施方式中，所述预设频率为：与载频频点间隔k/T的频率，其中，k为整数，T为扫频周期。
与现有技术相比，根据本发明的无线通信系统中广播信息的传输方法，包括：上级节点在广播信道带宽内的各个预设的频率点进行探测，确定空闲频率点，其中，所述频率点为组网时划分的与载频频点间隔预设频率的频率点，并在所述空闲频率点发送广播信息；当前节点接收所述广播信息并对所述广播信息进行解析；当所述广播信息为当前节点的上级节点发送的信息时，当前节点根据本地存储的前导符号序列与广播信息中的前导符号序列获取测量频偏；根据解析得到的频偏字段中存储的频偏以及测量频偏，计算与上级节点对应的发射机的本地频偏；根据所述发射机的本地频偏，对当前节点接收机的性能参数进行校正，实现不需要邻小区同步，不考虑碰撞问题；网络中的集中器和中继节点可以占用同样的时隙发射广播信道，以及提高网络的数据传输效率。
附图说明
图1是根据本发明现有技术的多级中继的树形网络拓扑结构图。
图2是根据本发明一实施方式的正Chirp信号的时频图。
图3是根据本发明一实施方式的负Chirp信号的时频图。
图4是根据本发明一实施方式的一种无线通信系统中广播信息的传输方法的流程图。
图5是根据本发明一实施方式的正负Chirp信号的时频图。
图6是根据本发明一实施方式的相关峰位置示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
本实施例中的台区是电网中的称呼，一个变压器带的所有的电表，构成一个台区，与通信系统的小区属相同含义。本实施例中的无线台区实际上以集中器为中心。
本实施例中，采用线性调频Chirp信号也叫扫频信号做基带调制信号，将一个信息bit调制在一个Chirp信号上，信号的频率从-B/2线性扫到+B/2，然后再把信号整体上变频到载频fc上。射频信号也就是载波信号的载频为fc，Chirp调制的带宽为B，符号周期为T，扫频的速度为
Figure BDA0001963715830000041
如图2所示，根据本发明优选实施方式的正Chirp信号的时频图，正Chirp信号频率在时刻0的时候，频率为
Figure BDA0001963715830000051
然后随着时间增长，信号频率按照斜率μ线性增长，到T时刻，频率变为
Figure BDA0001963715830000052
如图3所示，根据本发明优选实施方式的负Chirp信号的时频图，负Chirp信号则相反，频率在时刻0的时候，频率为
Figure BDA0001963715830000053
然后随着时间增长，信号频率按照斜率-μ线性降低，到T时刻，频率变为
Figure BDA0001963715830000054
如图4所示，根据本发明优选实施方式的一种无线通信系统中广播信息的传输方法的流程图，包括步骤S1-S6。
在步骤S1中，上级节点在广播信道带宽内的各个预设的频率点进行探测，确定空闲的频率点，其中，所述频率点为组网时划分的与载频频点fc间隔预设频率的频率点。
具体地，本申请中采用chirp信号作为扫频信号，集中器组网时先在载频频点fc周围预设N个频率点，为了保证正交性，频点之间的间隔为
Figure BDA0001963715830000055
其中，k为整数，T为扫频周期。当节点需要发送广播信号时，首先在广播信道带宽内的各个预设的频率点进行探测，当当前频率点占用时搜索下一频率点，直至搜索到空闲频率点为止。
在步骤S2中，上级节点在在所述空闲的频率点发送广播信息，其中，所述广播信息包括：前导符号序列、频偏字段、广播数据，频偏字段中存储所述空闲频率点与载频频点fc之间的频偏。
其中，前导符号序列中可以包括发射机标识。前导符号序列为chirp信号与二进制序列经过乘法器后的序列。
在一种优选的实施方式中，如图5所示，根据本发明优选实施方式的正负Chirp信号的时频图，本申请中采用正负chirp信号作为扫频信号，所述前导符号序列为chirp信号与二进制序列经过乘法器后的序列，其中，所述二进制序列的前导数据包括至少一个+1以及至少一个-1。其中，二进制序列包括前导数据和待调制数据，图5中的二进制数据的前导数据为(+1，-1)。
在步骤S3中，当前节点在频偏搜索范围内进行探测，接收所述广播信息并对所述广播信息进行解析。
具体地，接收时，各节点在广播时隙内探测周围的广播信号，本实施例中以当前节点为例进行说明。当前节点进行探测时可以接收多个节点发送的多条广播信息，并对多条广播信息分别进行解析。
在步骤S4中，当所述广播信息为当前节点的上级节点发送的信息时，当前节点根据本地存储的前导符号序列与广播信息中的前导符号序列获取测量频偏。
其中，根据本地存储的前导符号序列与广播信息中的前导符号序列获取测量频偏包括步骤S41-S42。
在步骤S41中，将广播信息中的前导符号序列与本地存储的前导符号序列做相关。
在步骤S42中，通过所述广播信息中的前导符号序列与本地存储的前导符号序列相关峰的位置，计算出所述广播信息的测量频偏。
如图6所示，根据本发明优选实施方式的相关峰位置示意图，接收时，当前节点用本地存储的正负Chirp本地信号做相关，得到当前节点和解析后的广播信息中的正负Chirp的相关峰，通过比较相关峰的位置，计算出广播信号的测量频偏。其中，曲线1为本地存储的正负Chirp前导符号序列，曲线2为上级节点发送的正负Chirp前导符号序列，其他曲线为其他广播信号的前导符号序列。
相应的，当前节点接收多个广播信息，则需要计算所有广播信息的测量频偏。
需要说明的是，本申请中的图5，图6给出的仅仅是前导部分的时频图，并不是整条二进制序列的视频图。
在步骤S5中，当前节点根据解析得到的频偏字段中存储的频偏以及测量频偏，计算与上级节点对应的发射机的本地频偏。
具体的，步骤S5可以包括步骤S51-步骤S52。
在步骤S51中，当前节点可以根据所述发射机标识确认上级节点。
具体可以通过获取解析后的广播信息中前导符号序列中包括的发射机标识确认上级节点。例如，通过上述方法将图6中的曲线2确认为上级节点发送的正负Chirp前导符号序列。
在步骤S52中，所述测量频偏与所述频偏字段中存储的频偏的差值为与所述上级节点对应的发射机的本地频偏。
若通过发射机标识确认该广播信息是当前节点的上级节点发送的，则根据步骤S42中计算的测量频偏与广播信息中存储的频偏的差值，计算上级节点的本地频偏。
在步骤S6中，当前节点根据所述发射机的本地频偏，对当前节点接收机的性能参数进行校正。
具体地，接收机根据所述发射机的本地频偏矫正自己的本振，以便接收业务信道。
在一种可能的实现方式中，步骤S3之后，还可以包括步骤S401-步骤S402。
在步骤S401中，当前节点判断所述广播信息是否为当前节点的上级节点发送的信息。
在步骤S402中，若所述广播信息不是当前节点的上级节点发送的信息，则丢弃该广播信息。
若广播信号不是正交就不能同时发送，所以小区需要知道周围各邻小区的广播信道发射时间，这样就需要各邻小区之间有同步。本实施例中，因为广播信道之间正交，同时发送也不会干扰，所以可以不用考虑碰撞问题，且各节点的广播信道不需要在时隙上隔离。
由此，本实施例提供的无线通信系统中广播信息的传输方法，包括：上级节点在广播信道带宽内的各个预设的频率点进行探测，确定空闲频率点，其中，所述频率点为组网时划分的与载频频点间隔预设频率的频率点，并在所述空闲频率点发送广播信息；当前节点接收所述广播信息并对所述广播信息进行解析；当所述广播信息为当前节点的上级节点发送的信息时，当前节点根据本地存储的前导符号序列与广播信息中的前导符号序列获取测量频偏；根据解析得到的频偏字段中存储的频偏以及测量频偏，计算与上级节点对应的发射机的本地频偏；根据所述发射机的本地频偏，对当前节点接收机的性能参数进行校正，实现不需要邻小区同步，不考虑碰撞问题；网络中的集中器和中继节点可以占用同样的时隙发射广播信道，以及提高网络的数据传输效率。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (5)

1.一种无线通信系统中广播信息的传输方法，其特征在于，包括：
上级节点确定空闲的频率点，其中，所述频率点为组网时划分的多个与载频频点间隔预设频率的频率点；
所述上级节点在所述空闲的频率点发送广播信息，其中，所述广播信息包括：前导符号序列、频偏字段、广播数据，其中，频偏字段中存储所述空闲的频率点与载频频点之间的频偏；
当前节点接收广播信息并对所述广播信息进行解析；
当所述广播信息为所述当前节点的上级节点发送的信息时，所述当前节点根据本地存储的前导符号序列与所述广播信息中的前导符号序列获取测量频偏；
所述当前节点根据解析得到的频偏字段中存储的频偏以及所述测量频偏，计算与上级节点对应的发射机的本地频偏；以及
所述当前节点根据所述发射机的本地频偏，对所述当前节点接收机的性能参数进行校正；
所述前导符号序列中包括发射机标识；
所述当前节点根据解析得到的频偏字段中存储的频偏以及所述测量频偏，计算与上级节点对应的发射机的本地频偏包括：
根据所述发射机标识确认上级节点；
与所述上级节点对应的发射机的本地频偏为所述测量频偏与所述频偏字段中存储的频偏的差值。
2.如权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述接收所述广播信息并对所述广播信息进行解析之后，还包括：
判断所述广播信息是否为所述当前节点的上级节点发送的信息；
若所述广播信息不是所述当前节点的上级节点发送的信息，则丢弃该广播信息。
3.如权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述当前节点根据本地存储的前导符号序列与所述广播信息中的前导符号序列获取测量频偏包括：
将所述广播信息中的前导符号序列与本地存储的前导符号序列做相关；
通过所述广播信息中的前导符号序列与本地存储的前导符号序列相关峰的位置，计算出所述广播信息的测量频偏。
4.如权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述前导符号序列为Chirp信号与二进制序列经过乘法器后的序列，其中，所述二进制序列包括至少一个+1以及至少一个-1。
5.如权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述预设频率为：与载频频点间隔k/T的频率，其中，k为整数，T为扫频周期。
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Denomination of invention: A transmission method of broadcast information in wireless communication system

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