CN110809319B - 一种物联网中的数据传输方法及数据传输系统 - Google Patents

一种物联网中的数据传输方法及数据传输系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种物联网中的数据传输方法及数据传输系统，数据传输方法包括：基站确定终端设备所需求的业务为非对称业务还是为对称业务；如果为对称业务，基站确定当前服务小区的基本帧结构，并根据基本帧结构在当前服务小区上与终端设备进行数据传输；如果为非对称业务，基站确定当前服务小区的扩展帧结构，并根据扩展帧结构在当前服务小区上与终端设备进行数据传输；在基本帧结构中，上、下行子帧的数量比为1:1，在扩展帧结构中，上、下行子帧的数量不相等。实施本发明能够充分利用空口资源。

Description

一种物联网中的数据传输方法及数据传输系统
技术领域
本发明涉及物联网通信技术领域，尤其是一种物联网中的数据传输方法及数据传输系统。
背景技术
在通信系统中，由于不同的应用场景下，上下行业务量的需求存在差异。比如，对于纯语音业务，通常上下行的业务需求是基本对等的，但是对于视频回传业务，通常大多为上行传输，在这样的应用下，仍然使用上下行完全对称的帧结构，会造成空口资源的极大浪费。而在物联网中，大多数业务都不是对称业务，然而几乎所有的物联网通信系统均采用上下行完全对称的帧结构。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种物联网中的数据传输方法及数据传输系统，能够充分利用空口资源。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种物联网中的数据传输方法，所述数据传输方法包括：基站获取终端设备所需求的业务，并确定所述业务为非对称业务还是为对称业务；如果所述业务为对称业务，所述基站确定当前服务小区的基本帧结构，并根据所述基本帧结构在当前服务小区上与所述终端设备进行数据传输；如果所述业务为非对称业务，所述基站确定当前服务小区的扩展帧结构，并根据所述扩展帧结构在当前服务小区上与所述终端设备进行数据传输；其中，在所述基本帧结构中，一个无线帧包括8个下行子帧和8个上行子帧，所述下行子帧和上行子帧交错排布，且下行子帧位于首位；在所述扩展帧结构中，一个无线帧包括至少一个下行子帧组和至少一个上行子帧组，所述下行子帧组和上行子帧组交错排布，且下行子帧组位于首位，所述下行子帧组包括至少一个下行子帧，所述上行子帧组包括至少一个上行子帧，所述下行子帧组包含的下行子帧与上行子帧组包含的上行子帧的数量不相等，且下行子帧和上行子帧的总数量为16。
优选的，在所述扩展帧结构中，所述下行子帧组包含的下行子帧与上行子帧组包含的上行子帧的数量比为15:1、7:1、3:1、1:3、1:7或1:15。
优选的，在所述基本帧结构或扩展帧结构中，一个无线帧的时间为524288Ts，下行子帧或上行子帧的时间为32768Ts，一个下行子帧或上行子帧包括8个时隙，1个时隙包括8个符号，一个时隙的时间为512Ts，其中，Ts＝1/(15000×2048)s。
优选的，所述基站在与所述终端设备进行数据传输时，所述基站在所述扩展帧结构的一个无线帧的第一个下行子帧组中的第一个下行子帧发送下行公共控制信道，所述下行公共控制信道用于指示无线帧的帧号。
优选的，所述基站在与所述终端设备进行数据传输时，所述基站在所述扩展帧结构的一个无线帧的第一个上行子帧组中的第一个上行子帧接收上行公共控制信道，所述上行公共控制信道包括循环前缀，所述循环前缀的长度随所述上行公共控制信道的信道条件变化。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种物联网中的数据传输系统，所述数据传输系统包括基站和与所述基站进行通信的至少一个终端设备，所述基站包括业务确认模块和数据传输模块；所述业务确认模块用于获取终端设备所需求的业务，并确定所述业务为非对称业务还是为对称业务；所述数据传输模块用于在确定所述业务为对称业务时，确定当前服务小区的基本帧结构，并根据所述基本帧结构在当前服务小区上与所述终端设备进行数据传输；以及用于在确定所述业务为非对称业务时，确定当前服务小区的扩展帧结构，并根据所述扩展帧结构在当前服务小区上与所述终端设备进行数据传输；其中，在所述基本帧结构中，一个无线帧包括8个下行子帧和8个上行子帧，所述下行子帧和上行子帧交错排布，且下行子帧位于首位；在所述扩展帧结构中，一个无线帧包括至少一个下行子帧组和至少一个上行子帧组，所述下行子帧组和上行子帧组交错排布，且下行子帧组位于首位，所述下行子帧组包括至少一个下行子帧，所述上行子帧组包括至少一个上行子帧，所述下行子帧组包含的下行子帧与上行子帧组包含的上行子帧的数量不相等，且下行子帧和上行子帧的总数量为16。
优选的，在所述扩展帧结构中，所述下行子帧组包含的下行子帧与上行子帧组包含的上行子帧的数量比为15:1、7:1、3:1、1:3、1:7或1:15。
优选的，在所述基本帧结构或扩展帧结构中，一个无线帧的时间为524288Ts，下行子帧或上行子帧的时间为32768Ts，一个下行子帧或上行子帧包括8个时隙，1个时隙包括8个符号，一个时隙的时间为512Ts，其中，Ts＝1/(15000×2048)s。
优选的，所述数据传输模块在与所述终端设备进行数据传输时，所述数据传输模块在所述扩展帧结构的一个无线帧的第一个下行子帧组中的第一个下行子帧发送下行公共控制信道，所述下行公共控制信道用于指示无线帧的帧号。
优选的，所述数据传输模块在与所述终端设备进行数据传输时，所述数据传输模块在所述扩展帧结构的一个无线帧的第一个上行子帧组中的第一个上行子帧接收上行公共控制信道，所述上行公共控制信道包括循环前缀，所述循环前缀的长度随所述上行公共控制信道的信道条件变化
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出基本帧结构和扩展帧结构，在基本帧结构中，上、下行子帧的数量比为1:1，在扩展帧结构中，上、下行子帧的数量不相等，在面对对称业务时，基站根据基本帧结构与终端设备进行数据传输，在面对非对称业务时，基站根据扩展帧结构与终端设备进行数据传输，从而不会造成空口资源的浪费，能够充分利用空口资源。
附图说明
图1是本发明实施例中的基本帧结构的结构示意图。
图2是本发明实施例中的扩展帧结构的结构示意图。
图3是本发明实施例的物联网中的数据传输系统的信令交互示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
在本发明实施例中，物联网中的数据传输方法包括：
基站获取终端设备所需求的业务，并确定业务为非对称业务还是为对称业务。
其中，对称业务的上下行的业务需求是基本对等的，而非对称业务的上行的业务需求大于下行的业务需求，或者下行的业务需求大于上行的业务需求。基站可以在与终端设备组网时，根据工作人员的输入来获取终端设备所需求的业务。工作人员可以预先设置非对称业务和对称业务包含的业务种类，当输入某种业务后，基站可以将其与预设的业务种类进行比对，从而确定该业务为对称业务还是非对称业务。
如果业务为对称业务，基站确定当前服务小区的基本帧结构，并根据基本帧结构在当前服务小区上与终端设备进行数据传输。
如果业务为非对称业务，基站确定当前服务小区的扩展帧结构，并根据扩展帧结构在当前服务小区上与终端设备进行数据传输。
其中，在基本帧结构中，一个无线帧包括8个下行子帧和8个上行子帧，下行子帧和上行子帧交错排布，且下行子帧位于首位。
在扩展帧结构中，一个无线帧包括至少一个下行子帧组和至少一个上行子帧组，下行子帧组和上行子帧组交错排布，且下行子帧组位于首位，下行子帧组包括至少一个下行子帧，上行子帧组包括至少一个上行子帧，下行子帧组包含的下行子帧与上行子帧组包含的上行子帧的数量不相等，且下行子帧和上行子帧的总数量为16。
下面将结合图1和图2说明本发明的数据传输方法的实施方式。
参阅图1和图2，图中，frame表示无线帧，subframe表示子帧，DL表示该子帧为下行子帧，UL表示该子帧为上行子帧，slot表示时隙，symbol表示符号。
图1中示出了一个基本帧结构的无线帧，该无线帧中先后依次交错排布8个上行子帧和8个下行子帧，无线帧的时间为524288Ts，大约为273.0667ms，下行子帧或上行子帧的时间为32768Ts，大约为17.067ms，一个下行子帧或上行子帧包括8个时隙，1个时隙包括8个符号，一个时隙的时间为512Ts，其中，Ts＝1/(15000×2048)s，
图2中示出了一个扩展帧结构的无线帧，该无线帧中先后依次交错排布4个上行子帧组和4个下行子帧组，每个下行子帧组包括1个下行子帧，每个上行子帧组包括3个上行子帧，无线帧的时间为524288Ts，大约为273.0667ms，下行子帧或上行子帧的时间为32768Ts，大约为17.067ms，一个下行子帧或上行子帧包括8个时隙，1个时隙包括8个符号，一个时隙的时间为512Ts，其中，Ts＝1/(15000×2048)s。
在该应用中，下行子帧组包含的下行子帧与上行子帧组包含的上行子帧的数量比为1:3，当然，在其他应用中，下行子帧组包含的下行子帧与上行子帧组包含的上行子帧的数量比为还可以为15:1、7:1、3:1、1:7、1:15或其它比值。具体实施时，可以预先设置多个业务等级，不同业务等级对应一个比值，基站在确定业务属于非对称业务后，可以先确定非对称业务的业务等级，再根据业务等级选用一个比值，最终确定扩展帧结构。
在本实施例中，基站在与终端设备进行数据传输时，基站在扩展帧结构的一个无线帧的第一个下行子帧组中的第一个下行子帧发送下行公共控制信道，下行公共控制信道用于指示无线帧的帧号，以及基站在扩展帧结构的一个无线帧的第一个上行子帧组中的第一个上行子帧接收上行公共控制信道，上行公共控制信道包括循环前缀，循环前缀的长度随上行公共控制信道的信道条件变化。
在本发明中，提高业务等级，基站将会获得更好的覆盖范围，但同时效率会降低，反之亦然。基站可以配置固定的业务等级，也可以配置成灵活的业务等级。如果配置成灵活的业务等级，业务等级主要与终端设备的信道条件(例如终端设备与基站的距离、终端设备与基站之间是否有遮挡等)有关，终端设备可以选择适合的业务等级来传输，一般是根据下行公共控制信道的测量结果(测量结果例如是信噪比)来判断上行公共控制信道需要使用的业务等级，进而来发送随机接入信道,基站正确接收后上行公共控制信道会采用同样的业务等级。通常来说，不同用户可以使用不同的业务等级，例如远距离的用户采用高的业务等级，而近距离的用户采用低的业务等级。
上行公共控制信道中的循环前缀(cyclic-prefix)的长度有多种，而且是预先定义好的，具体来说循环前缀的长度与小区ID、用户ID有关，这样，在面对不同的上行公共控制信道时，循环前缀的长度可以自适应变化。例如在城区环境，信道变化剧烈，可以安排更长的循环前缀，来起到抗多径的作用。同时，由于循环前缀是预先定义的符号，循环前缀将作为信道估计的参考序列使用。
通过上述方式，本发明的数据传输方法提出基本帧结构和扩展帧结构，在基本帧结构中，上、下行子帧的数量比为1:1，在扩展帧结构中，上、下行子帧的数量不相等，在面对对称业务时，基站根据基本帧结构与终端设备进行数据传输，在面对非对称业务时，基站根据扩展帧结构与终端设备进行数据传输，从而不会造成空口资源的浪费，能够充分利用空口资源。
如图3所示，是本发明实施例的物联网中的数据传输系统的信令交互示意图。在本发明实施例中，数据传输系统包括基站10和与基站10进行通信的至少一个终端设备20，基站10包括业务确认模块11和数据传输模块12。
业务确认模块11用于获取终端设备10所需求的业务，并确定业务为非对称业务还是为对称业务。其中，对称业务的上下行的业务需求是基本对等的，而非对称业务的上行的业务需求大于下行的业务需求，或者下行的业务需求大于上行的业务需求。业务确认模块11可以在与终端设备20组网时，根据工作人员的输入来获取终端设备20所需求的业务。工作人员可以预先设置非对称业务和对称业务包含的业务种类，当输入某种业务后，业务确认模块11可以将其与预设的业务种类进行比对，从而确定该业务为对称业务还是非对称业务。
数据传输模块12用于在确定业务为对称业务时，确定当前服务小区的基本帧结构，并根据基本帧结构在当前服务小区上与终端设备20进行数据传输；以及用于在确定业务为非对称业务时，确定当前服务小区的扩展帧结构，并根据扩展帧结构在当前服务小区上与终端设备20进行数据传输。
其中，在基本帧结构中，一个无线帧包括8个下行子帧和8个上行子帧，下行子帧和上行子帧交错排布，且下行子帧位于首位；在扩展帧结构中，一个无线帧包括至少一个下行子帧组和至少一个上行子帧组，下行子帧组和上行子帧组交错排布，且下行子帧组位于首位，下行子帧组包括至少一个下行子帧，上行子帧组包括至少一个上行子帧，下行子帧组包含的下行子帧与上行子帧组包含的上行子帧的数量不相等，且下行子帧和上行子帧的总数量为16。
在本实施例中，下行子帧组包含的下行子帧与上行子帧组包含的上行子帧的数量比为15:1、7:1、3:1、1:3、1:7或1:15。具体实施时，可以预先设置多个业务等级，不同业务等级对应一个比值，业务确认模块11在确定业务属于非对称业务后，可以先确定非对称业务的业务等级，再根据业务等级选用一个比值，最终确定扩展帧结构。
在基本帧结构或扩展帧结构中，一个无线帧的时间为524288Ts，下行子帧或上行子帧的时间为32768Ts，一个下行子帧或上行子帧包括8个时隙，1个时隙包括8个符号，一个时隙的时间为512Ts，其中，Ts＝1/(15000×2048)s。
在本实施例中，数据传输模块12在与终端设备20进行数据传输时，数据传输模块12在扩展帧结构的一个无线帧的第一个下行子帧组中的第一个下行子帧发送下行公共控制信道，下行公共控制信道用于指示无线帧的帧号，以及数据传输模块12在扩展帧结构的一个无线帧的第一个上行子帧组中的第一个上行子帧接收上行公共控制信道，上行公共控制信道包括循环前缀，循环前缀的长度随上行公共控制信道的信道条件变化。
在本发明中，提高业务等级，基站10将会获得更好的覆盖范围，但同时效率会降低，反之亦然。基站10可以配置固定的业务等级，也可以配置成灵活的业务等级。如果配置成灵活的业务等级，业务等级主要与终端设备20的信道条件(例如终端设备20与基站10的距离、终端设备20与基站10之间是否有遮挡等)有关，终端设备20可以选择适合的业务等级来传输，一般是根据下行公共控制信道的测量结果(测量结果例如是信噪比)来判断上行公共控制信道需要使用的业务等级，进而来发送随机接入信道,基站正确接收后上行公共控制信道会采用同样的业务等级。通常来说，不同用户可以使用不同的业务等级，例如远距离的用户采用高的业务等级，而近距离的用户采用低的业务等级。
上行公共控制信道中的循环前缀(cyclic-prefix)的长度有多种，而且是预先定义好的，具体来说循环前缀的长度与小区ID、用户ID有关，这样，在面对不同的上行公共控制信道时，循环前缀的长度可以自适应变化。例如在城区环境，信道变化剧烈，可以安排更长的循环前缀，来起到抗多径的作用。同时，由于循环前缀是预先定义的符号，循环前缀将作为信道估计的参考序列使用。
通过上述方式，本发明实施例的物联网中的数据传输系统提出基本帧结构和扩展帧结构，在基本帧结构中，上、下行子帧的数量比为1:1，在扩展帧结构中，上、下行子帧的数量不相等，在面对对称业务时，基站根据基本帧结构与终端设备进行数据传输，在面对非对称业务时，基站根据扩展帧结构与终端设备进行数据传输，从而不会造成空口资源的浪费，能够充分利用空口资源。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims (6)

1.一种物联网中的数据传输方法，其特征在于，所述数据传输方法包括：
基站获取终端设备所需求的业务，并依据上下行业务量需求是否对等，确定所述业务为非对称业务还是为对称业务；
如果所述业务为对称业务，所述基站确定当前服务小区的基本帧结构，并根据所述基本帧结构在当前服务小区上与所述终端设备进行数据传输；
如果所述业务为非对称业务，所述基站确定非对称业务的业务等级，根据业务等级确定下行子帧组包含的下行子帧与上行子帧组包含的上行子帧的数量比，确定当前服务小区的扩展帧结构，并根据所述扩展帧结构在当前服务小区上与所述终端设备进行数据传输；
所述基站在与所述终端设备进行数据传输时，所述基站在所述扩展帧结构的一个无线帧的第一个上行子帧组中的第一个上行子帧接收上行公共控制信道，所述上行公共控制信道包括循环前缀，所述循环前缀为预先定义好的多种长度的符号，所述循环前缀的长度随所述上行公共控制信道的信道条件变化；
其中，在所述基本帧结构中，一个无线帧包括8个下行子帧和8个上行子帧，所述下行子帧和上行子帧交错排布，且下行子帧位于首位；在所述扩展帧结构中，一个无线帧包括至少一个下行子帧组和至少一个上行子帧组，所述下行子帧组和上行子帧组交错排布，且下行子帧组位于首位，所述下行子帧组包括至少一个下行子帧，所述上行子帧组包括至少一个上行子帧，所述下行子帧组包含的下行子帧与上行子帧组包含的上行子帧的数量不相等，且下行子帧和上行子帧的总数量为16；在所述扩展帧结构中，所述下行子帧组包含的下行子帧与上行子帧组包含的上行子帧的数量比为15:1、7:1、3:1、1:3、1:7或1:15，所述下行子帧组包含的下行子帧与上行子帧组包含的上行子帧的数量比，与预先设置的多个业务等级相对应，不同业务等级对应有一个比值。
2.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，在所述基本帧结构或扩展帧结构中，一个无线帧的时间为524288Ts，下行子帧或上行子帧的时间为32768Ts，一个下行子帧或上行子帧包括8个时隙，1个时隙包括8个符号，一个时隙的时间为512Ts，其中，Ts＝1/(15000×2048)s。
3.根据权利要求1或2所述的数据传输方法，其特征在于，所述基站在与所述终端设备进行数据传输时，所述基站在所述扩展帧结构的一个无线帧的第一个下行子帧组中的第一个下行子帧发送下行公共控制信道，所述下行公共控制信道用于指示无线帧的帧号。
4.一种物联网中的数据传输系统，其特征在于，所述数据传输系统包括基站和与所述基站进行通信的至少一个终端设备，所述基站包括业务确认模块和数据传输模块；
所述业务确认模块用于获取终端设备所需求的业务，并依据上下行业务量需求是否对等，确定所述业务为非对称业务还是为对称业务，所述业务确认模块在确定所述业务属于非对称业务后，先确定非对称业务的业务等级，根据业务等级确定下行子帧组包含的下行子帧与上行子帧组包含的上行子帧的数量比；
所述数据传输模块用于在确定所述业务为对称业务时，确定当前服务小区的基本帧结构，并根据所述基本帧结构在当前服务小区上与所述终端设备进行数据传输；以及用于在确定所述业务为非对称业务时，确定当前服务小区的扩展帧结构，并根据所述扩展帧结构在当前服务小区上与所述终端设备进行数据传输，所述数据传输模块在与所述终端设备进行数据传输时，所述数据传输模块在所述扩展帧结构的一个无线帧的第一个上行子帧组中的第一个上行子帧接收上行公共控制信道，所述上行公共控制信道包括循环前缀，所述循环前缀为预先定义好的多种长度的符号，所述循环前缀的长度随所述上行公共控制信道的信道条件变化；
其中，在所述基本帧结构中，一个无线帧包括8个下行子帧和8个上行子帧，所述下行子帧和上行子帧交错排布，且下行子帧位于首位；在所述扩展帧结构中，一个无线帧包括至少一个下行子帧组和至少一个上行子帧组，所述下行子帧组和上行子帧组交错排布，且下行子帧组位于首位，所述下行子帧组包括至少一个下行子帧，所述上行子帧组包括至少一个上行子帧，所述下行子帧组包含的下行子帧与上行子帧组包含的上行子帧的数量不相等，且下行子帧和上行子帧的总数量为16；在所述扩展帧结构中，所述下行子帧组包含的下行子帧与上行子帧组包含的上行子帧的数量比为15:1、7:1、3:1、1:3、1:7或1:15，所述下行子帧组包含的下行子帧与上行子帧组包含的上行子帧的数量比，与预先设置的多个业务等级相对应，不同业务等级对应有一个比值。
5.根据权利要求4所述的数据传输系统，其特征在于，在所述基本帧结构或扩展帧结构中，一个无线帧的时间为524288Ts，下行子帧或上行子帧的时间为32768Ts，一个下行子帧或上行子帧包括8个时隙，1个时隙包括8个符号，一个时隙的时间为512Ts，其中，Ts＝1/(15000×2048)s。
6.根据权利要求4或5所述的数据传输系统，其特征在于，所述数据传输模块在与所述终端设备进行数据传输时，所述数据传输模块在所述扩展帧结构的一个无线帧的第一个下行子帧组中的第一个下行子帧发送下行公共控制信道，所述下行公共控制信道用于指示无线帧的帧号。
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