CN111432490A - 基于fsk上行多载波多用户通信方法、装置及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于FSK上行多载波多用户通信方法、装置及存储介质，本发明在信道分配上，采用相同信道间隔进行信道分配，在FSK调制方式上，所有的相邻符号频率差均相等，用符号Δfn表示，使所有符号载波频率以相同的Δfn间隔平均分布在整个通信的频段上。本发明在多载波M阶FSK调制中，通过平均分布来自不同信道的符号频率，使得带宽资源最大化利用，提升了系统的吞吐量，同时方便使用FFT等成熟计算方式以最低系统资源开销进行解调，进而提高了系统的效率，降低功耗。

Description

基于FSK上行多载波多用户通信方法、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于FSK上行多载波多用户通信方法、装置及存储介质。
背景技术
现有的物联网小无线(非蜂窝)系统中，主要通过预先约定的固定频点完成组网，即单载波组网：同时同频的情况下，网关/基站只能使用一个频点与网络中的节点完成通信。应用的网络拓扑类型包括星形，网状等。
目前的小无线系统，无法有效实现多载波的有效利用，降低了网络的吞吐率，无法提高节点通信的效率。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明公开了一种基于FSK上行多载波多用户通信方法、装置及存储介质，本发明旨在解决现有物联网小无线(非蜂窝)系统中，通过多载波方式提升系统吞吐率，提高通信的效率。同时通过优化频率分配策略，降低系统的资源开销和功耗。
本发明通过以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明提供了一种基于FSK上行多载波多用户通信方法，其特征在于，所述方法在信道分配上，采用相同信道间隔进行信道分配，在FSK调制方式上，所有的相邻符号频率差均相等，用符号Δfn表示，使所有符号载波频率以相同的Δfn间隔平均分布在整个通信的频段上。
更进一步的，定义当前载波的频点为fn，则相邻频率更低的载波频点为fn-1，相邻频率更高的载波频点为fn+1，其余频点依次类推，则所有的fn-fn-1和fn+1-fn都相等。n可以为2的幂的边界，也可以不是。在n不等于2的幂的边界值的时候，信号处理的边界将向最小2的幂边界对齐。
更进一步的，相同信道中，所有的相邻符号频率差均相等，即fn,1–fn,0＝fn,2-fn,1＝…＝fn,m–fn,m-1＝Δfn。
更进一步的，相邻信道中，低载波信道的最高符号频率和高载波信道的最低符号频率也保持Δfn。即fn,0-fn-1,m-1＝fn+1,0-fn,m-1＝Δfn-1＝Δfn＝Δfn+1。
更进一步的，所述方法将每个信道通过时分TDMA和频分FDMA的方式分配给不同用户使用，基站/网关侧使用同一个发信机使用IFFT调制，将发送给不同用户的信息使用宽带调制的方式发送在一个宽频的频段上。
第二方面，本发明提供了一种基于FSK上行多载波多用户通信装置，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，该所述计算机程序被所述处理器执行时，实现第一方面所述的基于FSK上行多载波多用户通信方法。
更进一步的，所述处理器包括获取模块，用于根据待分配信道的一个或多个次用户的数据流对各个收益属性的要求，获取所述次用户的数据流的各个收益属性的收益权重。
更进一步的，所述处理器包括计算模块，根据该次用户的各个可选信道的信道综合收益值计算该次用户的标签值。
更进一步的，所述处理器包括分配模块，用于按照待分配信道的次用户的标签值进行排序，选择最大标签值对应的信道和次用户，将选择的所述信道分配给选择的次用户。
第三方面，本发明提供了一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现第一方面所述的基于FSK上行多载波多用户通信方法。
本发明的有益效果为：
本发明在多载波m阶FSK调制中，通过平均分布来自不同信道的符号频率，使得带宽资源最大化利用，提升了系统的吞吐量，同时方便使用FFT等成熟计算方式以最低系统资源开销进行解调，进而提高了系统的效率，降低功耗。
通过不同信道分配给不同用户，基站/网关侧使用同一个发信机使用IFFT调制，将发送给不同用户的信息使用宽带调制的方式发送在一个宽频的频段上。同时使用一个宽带接收机，使用FFT并行接收所有用户的信号。和OFDM调制不同的是，这里每个载波上的数据是可以给不同用户的。而OFDM调制，一次FFT/IFFT载波上的数据是分配给同一个用户的。
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，下面将对实施例或现有技术描述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是本发明实施例基站侧反应图；
图2是本发明实施例频率分配图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参照图2，本实施例公开一种基于FSK的多载波组网方式。基本定义：多载波系统通过使用多个频点进行数据通信。当前载波的频点为fn，则相邻频率更低的载波频点为fn-1，相邻频率更高的载波频点为fn+1，其余频点依次类推。相邻载波之间的频率差称为信道间隔(Channel Spacing)。
FSK通过不同频率表示不同的符号。如，采用二进制的FSK，即2FSK。表示数字符号0或1的分别用fn,0和fn,1表示各符号对应的频率。如果采用更高阶的FSK调制，如4FSK，本发明亦适用，可以表征为Δfn,0,Δfn,1,Δfn,2和Δfn,3。推而广之，对于m个符号的FSK的符号频率可以表示为fn,0，fn,1，fn,2，…,fn,m-1。通过M个符号载波调制的FSK称为FSK调制。
本发明实施例采用相同信道间隔进行信道分配，即所有的fn-fn-1和fn+1-fn都相等。在FSK调制方式上，所有的相邻符号频率差均相等，用符号Δfn表示。即fn,1–fn,0＝fn,2-fn,1＝…＝fn,m–fn,m-1＝Δfn
相邻信道中，低载波信道的最高符号频率和高载波信道的最低符号频率也保持Δfn。即fn,0-fn-1,m-1＝fn+1,0-fn,m-1＝Δfn-1＝Δfn＝Δfn+1。最终，使得所有系统中所有的符号载波频率以相同的Δfn间隔平均分布在整个通信的频段上。
每个信道可以通过时分(TDMA)或者频分(FDMA)的方式分配给不同用户使用，这样，大大提高了系统的容量和通信的效率。
实施例2
本实施例公开一种基于FSK上行多载波多用户通信装置，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，该所述计算机程序被所述处理器执行时，实现上述实施例所述的基于FSK上行多载波多用户通信方法。
所述处理器包括获取模块，用于根据待分配信道的一个或多个次用户的数据流对各个收益属性的要求，获取所述次用户的数据流的各个收益属性的收益权重。
所述处理器包括计算模块，根据该次用户的各个可选信道的信道综合收益值计算该次用户的标签值。
所述处理器包括分配模块，用于按照待分配信道的次用户的标签值进行排序，选择最大标签值对应的信道和次用户，将选择的所述信道分配给选择的次用户。
实施例3
本实施例公开一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述实施例所述的基于FSK上行多载波多用户通信方法。
本发明在多载波m阶FSK调制中，通过平均分布来自不同信道的符号频率，使得带宽资源最大化利用，提升了系统的吞吐量，同时方便使用FFT等成熟计算方式以最低系统资源开销进行解调，进而提高了系统的效率，降低功耗。
通过不同信道分配给不同用户，参照图1基站/网关侧使用同一个发信机使用IFFT调制，将发送给不同用户的信息使用宽带调制的方式发送在一个宽频的频段上。同时使用一个宽带接收机，使用FFT并行接收所有用户的信号。和OFDM调制不同的是，这里每个载波上的数据是可以给不同用户的。而OFDM调制，一次FFT/IFFT载波上的数据是分配给同一个用户的。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种基于FSK上行多载波多用户通信方法，其特征在于，所述方法在信道分配上，采用相同信道间隔进行信道分配，在FSK调制方式上，所有的相邻符号频率差均相等，用符号Δfn表示，使所有符号载波频率以相同的Δfn间隔平均分布在整个通信的频段上。
2.根据权利要求1所述的基于FSK上行多载波多用户通信方法，其特征在于，定义当前载波的频点为fn，则相邻频率更低的载波频点为fn-1，相邻频率更高的载波频点为fn+1，其余频点依次类推，则所有的fn-fn-1和fn+1-fn都相等，在n不等于2的幂的边界值的时候，信号处理的边界将向最小2的幂边界对齐。
3.根据权利要求2所述的基于FSK上行多载波多用户通信方法，其特征在于，相同信道中，所有的相邻符号频率差均相等，即fn,1–fn,0＝fn,2-fn,1＝…＝fn,m–fn,m-1＝Δfn。
4.根据权利要求2所述的基于FSK上行多载波多用户通信方法，其特征在于，相邻信道中，低载波信道的最高符号频率和高载波信道的最低符号频率也保持Δfn。即fn,0-fn-1,m-1＝fn+1,0-fn,m-1＝Δfn-1＝Δfn＝Δfn+1。
5.根据权利要求2所述的基于FSK上行多载波多用户通信方法，其特征在于，所述方法将每个信道通过时分TDMA和频分FDMA的方式分配给不同用户使用，基站/网关侧使用同一个发信机使用IFFT调制，将发送给不同用户的信息使用宽带调制的方式发送在一个宽频的频段上。
6.一种基于FSK上行多载波多用户通信装置，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，该所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1至5中任一项所述的基于FSK上行多载波多用户通信方法。
7.根据权利要求6所述的基于FSK上行多载波多用户通信装置，其特征在于，所述处理器包括获取模块，用于根据待分配信道的一个或多个次用户的数据流对各个收益属性的要求，获取所述次用户的数据流的各个收益属性的收益权重。
8.根据权利要求6所述的基于FSK上行多载波多用户通信装置，其特征在于，所述处理器包括计算模块，根据该次用户的各个可选信道的信道综合收益值计算该次用户的标签值。
9.根据权利要求6所述的基于FSK上行多载波多用户通信装置，其特征在于，所述处理器包括分配模块，用于按照待分配信道的次用户的标签值进行排序，选择最大标签值对应的信道和次用户，将选择的所述信道分配给选择的次用户。
10.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1至5中任一项所述的基于FSK上行多载波多用户通信方法。
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