CN111629331A - 物联网中的数据传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种物联网中的数据传输方法，包括：第二通信节点给第一通信节点反馈位置信息，第一通信节点基于位置信息计算当两节点存在直射径时的PL1；第一通信节点给第二通信节点发送第一路径损耗测量参考信号及其发送功率信息；第二通信节点根据上述信息测量计算得到PL2，并将PL2和自己剩余电量信息反馈给第一通信节点进行比较，满足条件时第一通信节点要求可飞行的第三通信节点移动到第一特定位置，第一通信节点和第三通信节点使用相同的时频资源将物理层数据比特序列发送给第二通信节点；第二通信节点确定发送接收成功反馈信息的功率并发送反馈信息。本发明解决了窄带宽的物联网网络中数据的高效、可靠传输问题，避免减低网络的性能。

Description

物联网中的数据传输方法
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及一种物联网中的数据传输方法。
背景技术
5G将满足人们在居住、工作、休闲和交通等各种区域的多样化业务需求，即便在密集住宅区、办公室、体育场、露天集会、地铁、快速路、高铁和广域覆盖等具有超高流量密度、超高连接数密度、超高移动性特征的场景，也可以为用户提供超高清视频、虚拟现实、增强现实、云桌面、在线游戏等极致业务体验。与此同时，5G还将渗透到物联网及各种行业领域，与工业设施、医疗仪器、交通工具等深度融合，有效满足工业、医疗、交通等垂直行业的多样化业务需求，实现真正的“万物互联”。
5G应用场景可以分为两大类，即移动宽带(MBB，Mobile Broad band)和物联网(IoT，Internet of Things)。其中，移动宽带接入的主要技术需求是高容量，提供高数据速率，以满足数据业务需求的不断增长。物联网主要是受机器通信(MTC，MachineTypeCommunication)需求的驱动，可以进一步分为两种类型，包括低速率的海量机器通信(MMC，Massive Machine Communication)和低时延高可靠的机器通信。其中，对于低速率的海量机器通信，海量节点低速率接入，传输的数据包通常较小，间隔时间会相对较长，这类节点的成本和功耗通常也会很低；对于低时延高可靠的机器通信，主要面向实时性和可靠性要求比较高的机器通信，例如实时警报、实时监控等。
第五代移动通信系统中，一个需要解决的问题是物联网场景中数据的高效、可靠传输问题，特别是使用窄带宽的物联网网络中，常用的解决方案会在信道估计精度比较低的情况下严重降低网络的性能。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种物联网中的数据传输方法，以解决物联网场景中、特别是使用窄带宽的物联网网络中数据的高效、可靠传输问题，避免减低网络的性能。
为实现上述目的，本发明提出一种物联网中的数据传输方法，包括以下步骤：
第二通信节点给第一通信节点反馈位置信息，所述第一通信节点基于自己的位置信息以及所述第二通信节点的位置信息，计算当所述第一通信节点和所述第二通信节点存在直射径时的传播路径损耗PL1；
所述第一通信节点给所述第二通信节点发送第一路径损耗测量参考信号及其发送功率信息；
所述第二通信节点根据所述第一路径损耗测量参考信号及其发送功率信息，测量计算得到传播路径损耗PL2，并将PL2和自己的剩余电量信息反馈给所述第一通信节点；
所述第一通信节点对PL1和PL2进行比较，若比较结果满足预设条件，或者所述第二通信节点的剩余电量满足预设条件，则所述第一通信节点要求可飞行的第三通信节点移动到第一特定位置，所述第一通信节点和所述第三通信节点使用相同的时频资源将物理层数据比特序列发送给所述第二通信节点；
所述第二通信节点尝试接收所述物理层数据比特序列，并根据接收成功或失败情况，以及所述第二通信节点反馈的剩余电量情况，对应确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息。
其中，所述第一通信节点对PL1和PL2进行比较，若比较结果满足预设条件，或者所述第二通信节点的剩余电量满足预设条件，则所述第一通信节点要求可飞行的第三通信节点移动到第一特定位置，所述第一通信节点和所述第三通信节点使用相同的时频资源将物理层数据比特序列发送给所述第二通信节点的步骤包括：
所述第一通信节点对PL1和PL2进行比较，如果两者差值在［－X，X]范围外或所述第二通信节点的剩余电量小于等于满载电量的30%，则所述第一通信节点要求可飞行的第三通信节点移动到第一特定位置，所述第一通信节点和所述第三通信节点使用相同的时频资源将物理层数据比特序列发送给所述第二通信节点，其中，所述第一特定位置为与所述第一通信节点和所述第二通信节点都存在直射径的位置，且到所述第一通信节点和所述第二通信节点的距离之和最小，所述第一特定位置到所述第二通信节点的距离为L，所述时频资源由若干个子载波构成，X为大于等于3的实数。
其中，所述第二通信节点尝试接收所述物理层数据比特序列，并根据接收成功或失败情况，以及所述第二通信节点反馈的剩余电量情况，对应确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息的步骤包括：
所述第二通信节点尝试接收所述物理层数据比特序列，如果接收成功，且所述第二通信节点反馈的剩余电量小于等于满载电量的30%，则所述第二通信节点根据min((PL2+SNRACK+NI)，Pmax*30%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收成功，且所述第二通信节点反馈的剩余电量大于满载电量的30%，则所述第二通信节点根据max((PL2+SNRACK+NI)，Pmax*30%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收失败，且所述第二通信节点反馈的剩余电量小于等于满载电量的30%，则所述第二通信节点根据min((PL2+SNRNACK+NI)，Pmax*20%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收失败，且所述第二通信节点反馈的剩余电量大于满载电量的30%，则所述第二通信节点根据max((PL2+SNRNACK+NI)，Pmax*20%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息，其中，所述SNRACK和SNRNACK的取值是由所述第一通信节点和所述第二通信节点协商确定的，所述SNRACK的取值比所述SNRNACK的取值大3dB以上，所述Pmax为所述第二通信节点的最大发送功率，NI为环境热噪声功率。
其中，所述方法还包括：
所述第一通信节点或所述第三通信节点接收所述第二通信节点发送的反馈信息，如果接收到所述第二通信节点反馈的接收成功信息，则流程结束；如果接收到所述第二通信接节点反馈的接收失败信息，则所述第三通信节点飞行到与所述第二通信节点距离为L/2、与所述第二通信节点存在距离最短的直射径的第二特定位置，所述第三通信节点发送第二路径损耗测量参考信号及其发送功率信息、所述物理层数据比特序列的重传包给所述第二通信节点；
所述第二通信节点接收所述第二路径损耗测量参考信号，并根据发送功率信息得到传播路径损耗PL3；所述第二通信节点接收所述物理层数据比特序列的重传包，所述第二通信节点尝试接收所述物理层数据比特序列，如果接收成功，则所述第二通信节点根据(PL3+SNRACK+NI)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息：如果接收失败，则所述第二通信节点(PL3+SNRNACK+NI)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息。
其中，所述方法还包括：
所述第三通信节点接收所述第二通信节点发送的反馈信息，如果接收到所述第二通信节点反馈的接收成功信息，则流程结束；如果接收到所述第二通信接节点反馈的接收失败信息，则所述第三通信节点根据接收到的所述反馈信息的信噪比SNRF确定给所述第二通信节点发送所述物理层数据比特序列的重传包的次数N，所述第三通信节点发送N次所述物理层数据比特序列的重传包给所述第二通信节点，其中N为大于等于2的整数；
所述第二通信节点尝试接收所述物理层数据比特序列的重传包，如果接收成功，则所述第二通信节点根据(PL3+SNRACK+NI)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收失败，则所述第二通信节点根据(PL3+SNRNACK+NI)确定的功率发送能量传输信令给所述第三通信节点，要求所述第三通信节点给自己进行能量传输，所述第二通信节点打开能量接收装置；
所述第三通信节点接收到所述第二通信节点发送的反馈信息，如果接收到所述第二通信节点反馈的接收成功信息，则流程结束；如果所述第三通信节点接收到所述能量传输信令，则所述第三通信节点对所述第二通信节点进行能量传输，直到所述第二通信节点反馈电量达到满载电量的80%为止；
所述第三通信节点重复发送所述物理层数据比特序列的重传包，直到收到所述第二通信节点反馈的接收成功信息为止，其中，传输第一个重传包的时频资源中，解调参考信号占用的资源开销为3%，后续的每个重传包的时频资源中解调参考信号占用的资源开销为(3+Y)%，且所述解调参考信号占用的每个重传包的时频资源开销不超过50%，其中，Y为大于等于1的自然数。
其中，当PL1的取值大于100dB时，X的取值为10dB；当PL1的取值小于等于100dB、大于60dB时，X的取值为7.5dB；当PL1的取值小于等于60dB时，X的取值为4.5dB。
其中，当SNRF的取值大于5dB时，N的取值为3，但SNRF的取值小于等于5dB时，N的取值为6。
其中，所述能量传输信令包含所述第二通信节点可以进行的能量传输的频率、带宽、所述第二通信节点当前的电量信息以及所述第二通信节点支持的接收波束个数信息R。
其中，所述第三通信节点与所述第二通信节点进行能量传输使用的频率高于所述第三通信节点与所述第二通信节点进行所述物理层数据比特序列传输使用的频率。
其中，所述第三通信节点收到能量传输信令后，在所述能量传输的频率上发送T个发送波束，每个发送波束传输R*Z次，所述第二通信节点从所述T个发送波束中选出接收质量最好的一个发送波束信息反馈给所述第三通信节点，所述第三通信节点基于所述发送波束信息选择对应的发送波束给所述第二通信节点传输能量，其中，Z为大于等于2的整数。
本发明的有益效果为：本发明解决了物联网场景中、特别是使用窄带宽的物联网网络中数据的高效、可靠传输问题，避免减低网络的性能。
附图说明
图1是本发明一种物联网中的数据传输方法的流程图。
具体实施方式
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。
参照图1，图1为本发明物联网中的数据传输方法的流程图。
本发明提出一种物联网中的数据传输方法，包括以下步骤：
第二通信节点给第一通信节点反馈位置信息，所述第一通信节点基于自己的位置信息以及所述第二通信节点的位置信息，计算当所述第一通信节点和所述第二通信节点存在直射径时的传播路径损耗PL1；
所述第一通信节点给所述第二通信节点发送第一路径损耗测量参考信号及其发送功率信息；
所述第二通信节点根据所述第一路径损耗测量参考信号及其发送功率信息，测量计算得到传播路径损耗PL2，并将PL2和自己的剩余电量信息反馈给所述第一通信节点；
所述第一通信节点对PL1和PL2进行比较，若比较结果满足预设条件，或者所述第二通信节点的剩余电量满足预设条件，则所述第一通信节点要求可飞行的第三通信节点移动到第一特定位置，所述第一通信节点和所述第三通信节点使用相同的时频资源将物理层数据比特序列发送给所述第二通信节点；
所述第二通信节点尝试接收所述物理层数据比特序列，并根据接收成功或失败情况，以及所述第二通信节点反馈的剩余电量情况，对应确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息。
其中，所述第一通信节点对PL1和PL2进行比较，若比较结果满足预设条件，或者所述第二通信节点的剩余电量满足预设条件，则所述第一通信节点要求可飞行的第三通信节点移动到第一特定位置，所述第一通信节点和所述第三通信节点使用相同的时频资源将物理层数据比特序列发送给所述第二通信节点的步骤包括：
所述第一通信节点对PL1和PL2进行比较，如果两者差值在［－X，X]范围外或所述第二通信节点的剩余电量小于等于满载电量的30%，则所述第一通信节点要求可飞行的第三通信节点移动到第一特定位置，所述第一通信节点和所述第三通信节点使用相同的时频资源将物理层数据比特序列发送给所述第二通信节点，其中，所述第一特定位置为与所述第一通信节点和所述第二通信节点都存在直射径的位置，且到所述第一通信节点和所述第二通信节点的距离之和最小，所述第一特定位置到所述第二通信节点的距离为L，所述时频资源由若干个子载波构成，X为大于等于3的实数。
其中，所述第二通信节点尝试接收所述物理层数据比特序列，并根据接收成功或失败情况，以及所述第二通信节点反馈的剩余电量情况，对应确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息的步骤包括：
所述第二通信节点尝试接收所述物理层数据比特序列，如果接收成功，且所述第二通信节点反馈的剩余电量小于等于满载电量的30%，则所述第二通信节点根据min((PL2+SNRACK+NI)，Pmax*30%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收成功，且所述第二通信节点反馈的剩余电量大于满载电量的30%，则所述第二通信节点根据max((PL2+SNRACK+NI)，Pmax*30%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收失败，且所述第二通信节点反馈的剩余电量小于等于满载电量的30%，则所述第二通信节点根据min((PL2+SNRNACK+NI)，Pmax*20%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收失败，且所述第二通信节点反馈的剩余电量大于满载电量的30%，则所述第二通信节点根据max((PL2+SNRNACK+NI)，Pmax*20%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息，其中，所述SNRACK和SNRNACK的取值是由所述第一通信节点和所述第二通信节点协商确定的，所述SNRACK的取值比所述SNRNACK的取值大3dB以上，所述Pmax为所述第二通信节点的最大发送功率，NI为环境热噪声功率。
其中，所述方法还包括：
所述第一通信节点或所述第三通信节点接收所述第二通信节点发送的反馈信息，如果接收到所述第二通信节点反馈的接收成功信息，则流程结束；如果接收到所述第二通信接节点反馈的接收失败信息，则所述第三通信节点飞行到与所述第二通信节点距离为L/2、与所述第二通信节点存在距离最短的直射径的第二特定位置，所述第三通信节点发送第二路径损耗测量参考信号及其发送功率信息、所述物理层数据比特序列的重传包给所述第二通信节点；
所述第二通信节点接收所述第二路径损耗测量参考信号，并根据发送功率信息得到传播路径损耗PL3；所述第二通信节点接收所述物理层数据比特序列的重传包，所述第二通信节点尝试接收所述物理层数据比特序列，如果接收成功，则所述第二通信节点根据(PL3+SNRACK+NI)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息：如果接收失败，则所述第二通信节点(PL3+SNRNACK+NI)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息。
其中，所述方法还包括：
所述第三通信节点接收所述第二通信节点发送的反馈信息，如果接收到所述第二通信节点反馈的接收成功信息，则流程结束；如果接收到所述第二通信接节点反馈的接收失败信息，则所述第三通信节点根据接收到的所述反馈信息的信噪比SNRF确定给所述第二通信节点发送所述物理层数据比特序列的重传包的次数N，所述第三通信节点发送N次所述物理层数据比特序列的重传包给所述第二通信节点，其中N为大于等于2的整数；
所述第二通信节点尝试接收所述物理层数据比特序列的重传包，如果接收成功，则所述第二通信节点根据(PL3+SNRACK+NI)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收失败，则所述第二通信节点根据(PL3+SNRNACK+NI)确定的功率发送能量传输信令给所述第三通信节点，要求所述第三通信节点给自己进行能量传输，所述第二通信节点打开能量接收装置；
所述第三通信节点接收到所述第二通信节点发送的反馈信息，如果接收到所述第二通信节点反馈的接收成功信息，则流程结束；如果所述第三通信节点接收到所述能量传输信令，则所述第三通信节点对所述第二通信节点进行能量传输，直到所述第二通信节点反馈电量达到满载电量的80%为止；
所述第三通信节点重复发送所述物理层数据比特序列的重传包，直到收到所述第二通信节点反馈的接收成功信息为止，其中，传输第一个重传包的时频资源中，解调参考信号占用的资源开销为3%，后续的每个重传包的时频资源中解调参考信号占用的资源开销为(3+Y)%，且所述解调参考信号占用的每个重传包的时频资源开销不超过50%，其中，Y为大于等于1的自然数。
其中，当PL1的取值大于100dB时，X的取值为10dB；当PL1的取值小于等于100dB、大于60dB时，X的取值为7.5dB；当PL1的取值小于等于60dB时，X的取值为4.5dB。
其中，当SNRF的取值大于5dB时，N的取值为3，但SNRF的取值小于等于5dB时，N的取值为6。
其中，所述能量传输信令包含所述第二通信节点可以进行的能量传输的频率、带宽、所述第二通信节点当前的电量信息以及所述第二通信节点支持的接收波束个数信息R。
其中，所述第三通信节点与所述第二通信节点进行能量传输使用的频率高于所述第三通信节点与所述第二通信节点进行所述物理层数据比特序列传输使用的频率。
其中，所述第三通信节点收到能量传输信令后，在所述能量传输的频率上发送T个发送波束，每个发送波束传输R*Z次，所述第二通信节点从所述T个发送波束中选出接收质量最好的一个发送波束信息反馈给所述第三通信节点，所述第三通信节点基于所述发送波束信息选择对应的发送波束给所述第二通信节点传输能量，其中，Z为大于等于2的整数。
本发明解决了物联网场景中、特别是使用窄带宽的物联网网络中数据的高效、可靠传输问题，避免减低网络的性能。
以下以第一通信节点为基站，第二通信节点为终端，第三通信节点为无人机为例，对本发明方案进行详细阐述。
如图1所示，该数据传输方法流程包括：
S102，终端给基站反馈位置信息，然后基站基于自己的位置信息以及终端的位置信息，计算当基站和终端存在直射径时的传播路径损耗PL1；
S104，基站给终端发送第一路径损耗测量参考信号及其发送功率信息；
S106，终端根据第一路径损耗测量参考信号及其发送功率信息，测量计算得到传播路径损耗PL2，并将PL2和自己的剩余电量信息反馈给基站；
S108，基站对PL1和PL2进行比较，如果两者差值在［－X，X]范围外或终端的剩余电量小于等于满载电量的30%，则基站要求可飞行的无人机移动到第一特定位置，基站和无人机使用相同的时频资源将物理层数据比特序列发送给终端，其中，第一特定位置为与基站和终端都存在直射径的位置，且到基站和终端的距离之和最小，第一特定位置到终端的距离为L，时频资源由若干个子载波构成，X为大于等于3的实数；
S110，终端尝试接收物理层数据比特序列，如果接收成功，且在步骤S106中终端反馈的剩余电量小于等于满载电量的30%，则终端根据min((PL2+SNRACK+NI)，Pmax*30%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收成功，且在步骤S106中终端反馈的剩余电量大于满载电量的30%，则终端根据max((PL2+SNRACK+NI)，Pmax*30%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收失败，且在步骤S106中终端反馈的剩余电量小于等于满载电量的30%，则终端根据min((PL2+SNRNACK+NI)，Pmax*20%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收失败，且在步骤S106中终端反馈的剩余电量大于满载电量的30%，则终端根据max((PL2+SNRNACK+NI)，Pmax*20%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息，其中，SNRACK和SNRNACK的取值是由基站和终端协商确定的，SNRACK的取值比SNRNACK的取值大3dB以上，Pmax为终端的最大发送功率，NI为环境热噪声功率；
S112，基站或无人机接收到终端发送的反馈信息，如果接收到终端反馈的接收成功信息，则流程结束；如果接收到第二通信接节点反馈的接收失败信息，则无人机飞行到与终端距离为L/2与终端存在距离最短的直射径的第二特定位置，无人机发送第二路径损耗测量参考信号及其发送功率信息、物理层数据比特序列的重传包给终端；
S114，终端接收第二路径损耗测量参考信号，并根据发送功率信息得到传播路径损耗PL3；终端接收物理层数据比特序列的重传包，终端尝试接收物理层数据比特序列，如果接收成功，则终端根据(PL3+SNRACK+NI)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收失败，则终端(PL3+SNRNACK+NI)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；
S116，无人机接收到终端发送的反馈信息，如果接收到终端反馈的接收成功信息，则流程结束；如果接收到第二通信接节点反馈的接收失败信息，则无人机根据接收到的反馈信息的信噪比SNRF确定给终端发送物理层数据比特序列的重传包的次数N，无人机发送N次物理层数据比特序列的重传包给终端，其中N为大于等于2的整数；
S118，终端尝试接收物理层数据比特序列的重传包，如果接收成功，则终端根据(PL3+SNRACK+NI)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收失败，则终端根据(PL3+SNRNACK+NI)确定的功率发送能量传输信令给无人机，要求无人机给自己进行能量传输，终端打开能量接收装置；
S120，无人机接收到终端发送的反馈信息，如果接收到终端反馈的接收成功信息，则流程结束；如果无人机接收到能量传输信令，则无人机对终端进行能量传输，直到终端反馈电量达到满载电量的80%为止；
S122，无人机重复发送物理层数据比特序列的重传包，直到收到终端反馈的接收成功信息为止，其中，传输第一个重传包的时频资源中，解调参考信号占用的资源开销为3%，后续的每个重传包的时频资源中解调参考信号占用的资源开销为(3+Y)%，且解调参考信号占用的每个重传包的时频资源开销不超过50%，其中，Y为大于等于1的自然数。
实施例1
终端给基站反馈位置信息，然后基站基于自己的位置信息以及终端的位置信息，计算当基站和终端存在直射径时的传播路径损耗PL1。
基站给终端发送第一路径损耗测量参考信号及其发送功率信息。
终端根据第一路径损耗测量参考信号及其发送功率信息，测量计算得到传播路径损耗PL2，并将PL2和自己的剩余电量信息反馈给基站。
基站对PL1和PL2进行比较，如果两者差值在［－X，X]范围外或终端的剩余电量小于等于满载电量的30%，则基站要求可飞行的无人机移动到第一特定位置，基站和无人机使用相同的时频资源将物理层数据比特序列发送给终端，其中，第一特定位置为与基站和终端都存在直射径的位置，且到基站和终端的距离之和最小，第一特定位置到终端的距离为L，时频资源由若干个子载波构成，X为大于等于3的实数。这样做的好处是当PL2与PL1之间的差值比较大时，说明基站和终端之间有很大可能是不存在直射径的，因此需要让无人机移动到和终端存在直射径的位置，从而提高终端成功接收物理层数据比特序列的概率。需要说明，无人机判定与终端之间是否存在直射径的方法与上述基站和终端之间判断是否存在直射径的方法类似，这里不再赘述。另外，当终端的剩余电量比较少时，通过无人机进行下行数据传输也可以有效降低终端的解码功耗，增加终端的待机时间。终端尝试接收物理层数据比特序列，如果接收成功，且在步骤S106中终端反馈的剩余电量小于等于满载电量的30%，则终端根据min((PL2+SNRACK+NI)，Pmax*30%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息，这样做的好处是在节省电量比较低的终端上行发射功率的同时，尽可能满足反馈信息成功传输需求；如果接收成功，且在步骤S106中终端反馈的剩余电量大于满载电量的30%，则终端根据max((PL2+SNRACK+NI)，Pmax*30%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息，这样做的好处是可以充分满足反馈信息成功传输的需求；如果接收失败，且在步骤S106中终端反馈的剩余电量小于等于满载电量的30%，则终端根据min((PL2+SNRNACK+NI)，Pmax*20%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息，这样做的好处是在节省电量比较低的终端上行发射功率的同时，尽可能满足反馈信息成功传输需求；如果接收失败，且在步骤S106中终端反馈的剩余电量大于满载电量的30%，则终端根据max((PL2+SNRNACK+NI)，Pmax*20%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息，这样做的好处是可以充分满足反馈信息成功传输的需求。其中，SNRACK和SNRNACK的取值是由基站和终端协商确定的，SNRACK的取值比SNRNACK的取值大3dB以上，Pmax为终端的最大发送功率，NI为环境热噪声功率，这样做的好处是让反馈接收成功信息比反馈接收失败信息获得更好的传输质量保证，避免基站或无人机无法成功接收终端发送的接收成功信息。
基站或无人机接收到终端发送的反馈信息，如果接收到终端反馈的接收成功信息，则流程结束；如果接收到第二通信接节点反馈的接收失败信息，则无人机飞行到与终端距离为L/2与终端存在距离最短的直射径的第二特定位置，无人机发送第二路径损耗测量参考信号及其发送功率信息、物理层数据比特序列的重传包给终端，这样做的好处是让无人机更加接近基站，从而尽可能地增加终端成功接收物理层数据比特序列的概率，同时也可以降低终端发送反馈信息时使用的上行发射功率。
终端接收第二路径损耗测量参考信号，并根据发送功率信息得到传播路径损耗PL3；终端接收物理层数据比特序列的重传包，终端尝试接收物理层数据比特序列，如果接收成功，则终端根据(PL3+SNRACK+NI)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收失败，则终端(PL3+SNRNACK+NI)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息。这样做的好处是终端基于与无人机之间的距离确定上行发射功率，从而有效减少了终端的功率消耗。
无人机接收到终端发送的反馈信息，如果接收到终端反馈的接收成功信息，则流程结束；如果接收到第二通信接节点反馈的接收失败信息，则无人机根据接收到的反馈信息的信噪比SNRF确定给终端发送物理层数据比特序列的重传包的次数N，无人机发送N次物理层数据比特序列的重传包给终，其中N为大于等于2的整数。这样做的原因是如果无人机单独第一次发送重传包时，终端没有成功解码，说明无人机与终端之间的无线传输环境存在异常变化，因此需要基于接收到的反馈信息的信噪比确定无人机后续给终端发送重传包时使用的重传次数，通过多次重传的方式进一步提高终端成功接收物理层数据比特序列的概率。
终端尝试接收物理层数据比特序列的重传包，如果接收成功，则终端根据(PL3+SNRACK+NI)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收失败，则终端根据(PL3+SNRNACK+NI)确定的功率发送能量传输信令给无人机，要求无人机给自己进行能量传输，终端打开能量接收装置，这样做的原因是此时终端已经进行了大量的电量消耗，而且终端可能自身也存在电量问题，因此需要无人机对其进行能量传输(即无线充电)。
无人机接收到终端发送的反馈信息，如果接收到终端反馈的接收成功信息，则流程结束；如果无人机接收到能量传输信令，则无人机对终端进行能量传输，直到终端反馈电量达到满载电量的80%为止。
无人机重复发送物理层数据比特序列的重传包，直到收到终端反馈的接收成功信息为止，其中，传输第一个重传包的时频资源中，解调参考信号占用的子载波资源开销为3%，后续的每个重传包的时频资源中解调参考信号占用的子载波资源开销为(3+Y)%，且解调参
考信号占用的每个重传包的时频资源开销不超过50%，其中，Y为大于等于1的自然数。这样做的原因是终端进行无线充电后，可以有很大能量进行数据接收，所以无人机可以多次进行物理层数据比特序列的重传包的发送。另外，随着重传次数的增多，通过适当增加解调参考信号占用的子载波开销，可以有效增强终端对下行信道估计的精度，从而提高物理层数据比特序列的重传包成功接收的概率。
实施例2
在实施例1的基础上，当PL1的取值大于100dB时，X的取值为10dB；当PL1的取值小于等于100dB、大于60dB时，X的取值为7.5dB；当PL1的取值小于等于60dB时，X的取值为4.5dB。这样做的好处是通过实际环境测量发现，当基站与终端的距离比较远时，无线信道的抖动会比较大，因此X的取值可以大一些，当基站与终端之间的距离比较近时，无线信道的抖动会比较小，因此X的取值可以小一些。
实施例3
在实施例1的基础上，当SNRF的取值大于5dB时，N的取值为3，但SNRF的取值小于等于5dB时，N的取值为6。这样做的原因是当无人机接收到的反馈信息的功率比较大时，说明无人机与终端之间的信道比较好，因此下行重传的次数可以少一些，当无人机接收到的反馈信息的功率比较小时，说明无人机与终端之间的信道比较差，因此下行重传的次数可以多一些。
实施例4
在实施例1的基础上，能量传输信令包含终端可以进行的能量传输的频率、带宽、终端当前的电量信息以及终端支持的接收波束个数信息R，这些信息可以帮助无人机确定与终端进行能量传输时使用的频率以及发送波束的重复传输次数信息。
实施例5
在实施例4的基础上，无人机与终端进行能量传输使用的频率高于无人机与终端进行物理层数据比特序列传输使用的频率。这样做的原因的高频段可以使用比较窄的波束进行能量发送，从而有效提升能量传输的效率。
实施例6
在实施例4的基础上，无人机收到能量传输信令后，会在能量传输的频率上发送T个发送波束，每个发送波束传输R*Z次，终端从T个发送波束中选出接收质量最好的一个发送波束信息反馈给无人机，无人机基于发送波束信息选择对应的发送波束给终端传输能量，其中，Z为大于等于2的整数。这样做的好处是可以让终端测量所有与基站可能进行波束传输的波束链路对，从而确定一个最优的波束链路对，提升能量传输效率。
实施例7
在实施例6的基础上，当L大于300米时，Z的取值为8，当L小于等于300米、大于200米时，Z的取值为4，当L小于等于200米时，Z的取值为2。从外场测试结果看，这样做的好处是根据终端与无人机之间的距离确定发送波束重复的次数，距离近时，重复次数少一些，距离远时，重复次数大一些，从而有效提高终端选择最优发送波束的概率。
实施例8
在实施例1的基础上，当解调参考信号占用的资源开销小于等于20%时，解调参考信号所在的子载波发射功率与重传包数据所在的子载波发送功率相同；当解调参考信号占用的资源开销大于20%、且小于等于35%时，解调参考信号所在的子载波发射功率比重传包数据所在的发送功率大3dB；当解调参考信号占用的资源开销大于35%时，解调参考信号所在的子载波发射功率比重传包数据所在的发送功率大6dB。这样做的原因是当重复发送多次后，如果终端还不能成功获取重传包，此时很大的可能是信道估计不准确，因此通过增加解调参考信号的密度以及增加其发送功率的方式，可有效提升终端基于解调参考信号估计无线信道的精度，进而提升终端成功解码重传包的概率。
实施例9
在实施例1的基础上，在步骤S122中，终端发送接收成功信息使用的功率为(PL1+SNRACK+NI)。这样做的好处是让终端基于与基站测量的路径损耗确定反馈信息传输的功率，从而极大地提升了反馈信息的发送功率，以确保无人机可成功接收对应的反馈信息。
实施例10
在实施例1的基础上，当重传包在子载波上传输的数据调制符号对应的数据比特个数大于等于4时，Y的取值为3；当重传包在子载波上传输的数据调制符号对应的数据比特个数大于等于1时，Y的取值为1。这样做的原因是每个数据子载波上发送是系统对物理层数据比特序列进行调制后获得的调制符号，不同的调制方式会导致每个调制符号对应的数据比特个数不同，例如使用16QAM的调制方式，每个调制符号会对应4个数据比特，使用64QAM的调制方式，每个调制符号会对应6个数据比特，BPSK的调制方式，每个调制符号会对应1个数据比特，不同调制方式对信道估计的精度要求不同，每个调制符号对应数据比特多的调制方式需要的信道估计精度更高，因此最好使用更多的解调参考信号。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种物联网中的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
第二通信节点给第一通信节点反馈位置信息，所述第一通信节点基于自己的位置信息以及所述第二通信节点的位置信息，计算当所述第一通信节点和所述第二通信节点存在直射径时的传播路径损耗PL1；
所述第一通信节点给所述第二通信节点发送第一路径损耗测量参考信号及其发送功率信息；
所述第二通信节点根据所述第一路径损耗测量参考信号及其发送功率信息，测量计算得到传播路径损耗PL2，并将PL2和自己的剩余电量信息反馈给所述第一通信节点；
所述第一通信节点对PL1和PL2进行比较，若比较结果满足预设条件，或者所述第二通信节点的剩余电量满足预设条件，则所述第一通信节点要求可飞行的第三通信节点移动到第一特定位置，所述第一通信节点和所述第三通信节点使用相同的时频资源将物理层数据比特序列发送给所述第二通信节点；
所述第二通信节点尝试接收所述物理层数据比特序列，并根据接收成功或失败情况，以及所述第二通信节点反馈的剩余电量情况，对应确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；
所述第一通信节点对PL1和PL2进行比较，若比较结果满足预设条件，或者所述第二通信节点的剩余电量满足预设条件，则所述第一通信节点要求可飞行的第三通信节点移动到第一特定位置，所述第一通信节点和所述第三通信节点使用相同的时频资源将物理层数据比特序列发送给所述第二通信节点的步骤包括：
所述第一通信节点对PL1和PL2进行比较，如果两者差值在［－X，X]范围外或所述第二通信节点的剩余电量小于等于满载电量的30%，则所述第一通信节点要求可飞行的第三通信节点移动到第一特定位置，所述第一通信节点和所述第三通信节点使用相同的时频资源将物理层数据比特序列发送给所述第二通信节点，其中，所述第一特定位置为与所述第一通信节点和所述第二通信节点都存在直射径的位置，且到所述第一通信节点和所述第二通信节点的距离之和最小，所述第一特定位置到所述第二通信节点的距离为L，所述时频资源由若干个子载波构成，X为大于等于3的实数。
2.根据权利要求1所述的物联网中的数据传输方法，其特征在于，所述第二通信节点尝试接收所述物理层数据比特序列，并根据接收成功或失败情况，以及所述第二通信节点反馈的剩余电量情况，对应确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息的步骤包括：
所述第二通信节点尝试接收所述物理层数据比特序列，如果接收成功，且所述第二通信节点反馈的剩余电量小于等于满载电量的30%，则所述第二通信节点根据min((PL2+SNRACK+NI)，Pmax*30%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收成功，且所述第二通信节点反馈的剩余电量大于满载电量的30%，则所述第二通信节点根据max((PL2+SNRACK+NI)，Pmax*30%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收失败，且所述第二通信节点反馈的剩余电量小于等于满载电量的30%，则所述第二通信节点根据min((PL2+SNRNACK+NI)，Pmax*20%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收失败，且所述第二通信节点反馈的剩余电量大于满载电量的30%，则所述第二通信节点根据max((PL2+SNRNACK+NI)，Pmax*20%)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息，其中，所述SNRACK和SNRNACK的取值是由所述第一通信节点和所述第二通信节点协商确定的，所述SNRACK的取值比所述SNRNACK的取值大3dB以上，所述Pmax为所述第二通信节点的最大发送功率，NI为环境热噪声功率。
3.根据权利要求2所述的物联网中的数据传输方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述第一通信节点或所述第三通信节点接收所述第二通信节点发送的反馈信息，如果接收到所述第二通信节点反馈的接收成功信息，则流程结束；如果接收到所述第二通信接节点反馈的接收失败信息，则所述第三通信节点飞行到与所述第二通信节点距离为L/2、与所述第二通信节点存在距离最短的直射径的第二特定位置，所述第三通信节点发送第二路径损耗测量参考信号及其发送功率信息、所述物理层数据比特序列的重传包给所述第二通信节点；
所述第二通信节点接收所述第二路径损耗测量参考信号，并根据发送功率信息得到传播路径损耗PL3；所述第二通信节点接收所述物理层数据比特序列的重传包，所述第二通信节点尝试接收所述物理层数据比特序列，如果接收成功，则所述第二通信节点根据(PL3+SNRACK+NI)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息：如果接收失败，则所述第二通信节点(PL3+SNRNACK+NI)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息。
4.根据权利要求3所述的物联网中的数据传输方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述第三通信节点接收所述第二通信节点发送的反馈信息，如果接收到所述第二通信节点反馈的接收成功信息，则流程结束；如果接收到所述第二通信接节点反馈的接收失败信息，则所述第三通信节点根据接收到的所述反馈信息的信噪比SNRF确定给所述第二通信节点发送所述物理层数据比特序列的重传包的次数N，所述第三通信节点发送N次所述物理层数据比特序列的重传包给所述第二通信节点，其中N为大于等于2的整数；
所述第二通信节点尝试接收所述物理层数据比特序列的重传包，如果接收成功，则所述第二通信节点根据(PL3+SNRACK+NI)确定发送接收成功反馈信息的功率，并发送反馈信息；如果接收失败，则所述第二通信节点根据(PL3+SNRNACK+NI)确定的功率发送能量传输信令给所述第三通信节点，要求所述第三通信节点给自己进行能量传输，所述第二通信节点打开能量接收装置；
所述第三通信节点接收到所述第二通信节点发送的反馈信息，如果接收到所述第二通信节点反馈的接收成功信息，则流程结束；如果所述第三通信节点接收到所述能量传输信令，则所述第三通信节点对所述第二通信节点进行能量传输，直到所述第二通信节点反馈电量达到满载电量的80%为止；
所述第三通信节点重复发送所述物理层数据比特序列的重传包，直到收到所述第二通信节点反馈的接收成功信息为止，其中，传输第一个重传包的时频资源中，解调参考信号占用的资源开销为3%，后续的每个重传包的时频资源中解调参考信号占用的资源开销为(3+Y)%，且所述解调参考信号占用的每个重传包的时频资源开销不超过50%，其中，Y为大于等于1的自然数。
5.根据权利要求4所述的物联网中的数据传输方法，其特征在于，当PL1的取值大于100dB时，X的取值为10dB；当PL1的取值小于等于100dB、大于60dB时，X的取值为7.5dB；当PL1的取值小于等于60dB时，X的取值为4.5dB。
6.根据权利要求4所述的物联网中的数据传输方法，其特征在于，当SNRF的取值大于5dB时，N的取值为3，但SNRF的取值小于等于5dB时，N的取值为6。
7.根据权利要求4所述的物联网中的数据传输方法，其特征在于，所述能量传输信令包含所述第二通信节点可以进行的能量传输的频率、带宽、所述第二通信节点当前的电量信息以及所述第二通信节点支持的接收波束个数信息R。
8.根据权利要求4所述的物联网中的数据传输方法，其特征在于，所述第三通信节点与所述第二通信节点进行能量传输使用的频率高于所述第三通信节点与所述第二通信节点进行所述物理层数据比特序列传输使用的频率。
9.根据权利要求4所述的物联网中的数据传输方法，其特征在于，所述第三通信节点收到能量传输信令后，在所述能量传输的频率上发送T个发送波束，每个发送波束传输R*Z次，所述第二通信节点从所述T个发送波束中选出接收质量最好的一个发送波束信息反馈给所述第三通信节点，所述第三通信节点基于所述发送波束信息选择对应的发送波束给所述第二通信节点传输能量，其中，Z为大于等于2的整数。
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Denomination of invention: Data transmission methods in the Internet of Things

Effective date of registration: 20231204

Granted publication date: 20201201

Pledgee: Shenzhen Huitong Zhirong Financing Guarantee Co.,Ltd.

Pledgor: Shenzhen chaote Technology Co.,Ltd.

Registration number: Y2023980069056