CN111817834B - 无线通信系统及其时域、频域资源复用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无线通信系统及其时域、频域资源复用方法,所述系统包括:多级节点;其中,具有父子关系的节点为同一级节点,根节点与其子节点构成第一级节点,上一级节点中的子节点为下一级节点中的父节点;同一级节点中,父节点与其各子节点之间采用相同频谱、时分复用的方式通信;相邻两级节点之间采用频分复用方式通信。应用本发明能够保证通信质量且避免无线资源的浪费。
Description
技术领域
本发明涉及无线电技术领域,特别涉及一种无线通信系统及其时域、频域资源复用方法。
背景技术
无线频谱资源是一种珍贵的自然资源,随着无线技术的飞速发展,移动高速数据网,无线多媒体应用等高数据率需求的无线应用已广泛部署。无线用户数量呈爆发式增长,这对频谱的需求也随之增长。如何利用有限的频谱资源满足各种无线的应用频谱需求已成为当前热门的研究课题。
为提高无线资源的利用率,通常采用信道复用方式进行通信。常用的信道复用方式包括:时分复用与频分复用。
时分复用方式下网络中的所有节点采用相同的频点通信,通过严格的时隙划分来避免碰撞,父节点对其每一个子节点负责,为其分配可用时隙。该方式的优点是每个节点充分利用了频谱资源,缺点是在多级中继与重传时难以确定保护时延,容易造成数据包传输中断,频繁重传,造成通信质量下降以及无线资源的浪费。
频分复用方式是将用于传输信道的总带宽划分成若干个子频带(或称子信道),每一个子信道传输一路信号,该方式的优点是每个子信道可以并行通信,缺点是需要较多的频谱资源。
因此,有必要提供一种可以提高无线资源利用率的通信系统和方法,同时尽量避免数据包的传输中断,以免浪费无线资源。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提出一种无线通信系统及其时域、频域资源复用方法,能够保证通信质量且避免无线资源的浪费,即达到既提高频谱利用率,又保证通信质量的目的。
基于上述目的,本发明提供一种无线通信系统,包括:多级节点;其中,具有父子关系的节点为同一级节点,根节点与其子节点构成第一级节点,上一级节点中的子节点为下一级节点中的父节点;
同一级节点中,父节点与其各子节点之间采用相同频谱、时分复用的方式通信;
相邻两级节点之间采用频分复用方式通信。
较佳地,所述节点具体为两级;其中,
第一级节点中,父节点与其各子节点之间采用第一频谱资源通信;
第二级节点中,父节点与其各子节点之间采用第二频谱资源通信。
或者,所述节点具体为三级;其中,
第一级节点中,父节点与其各子节点之间采用第一频谱资源通信;
第二级节点中,父节点与其各子节点之间采用第二频谱资源通信;
第三级节点中,父节点与其各子节点之间采用第一频谱资源通信。
进一步,所述多级节点属于同一子网;以及所述系统还包括其它子网。
进一步,若同一级节点中的一个子节点在所述其它子网中还有一个父节点,则:
所述子节点还用于判断其各父节点为其分配的时隙资源是否冲突;若判断是,则向其至少一个父节点申请改变分配的时隙资源。
本发明还提供一种无线通信系统中时域、频域资源复用方法,包括:
在所述无线通信系统的同一级节点中,父节点与其各子节点之间采用相同频谱、时分复用的方式通信;
在所述无线通信系统的相邻两级节点之间采用频分复用方式通信;
其中,所述无线通信系统包括多级节点;其中,具有父子关系的节点为同一级节点,根节点与其子节点构成第一级节点,上一级节点中的子节点为下一级节点中的父节点。
其中,所述相邻两级节点之间采用频分复用方式通信,具体包括:
相邻两级节点中,对于同时具有父节点与子节点的节点,该节点采用频分复用方式与其父节点、子节点通信。
较佳地,所述节点具体为两级;以及
所述相邻两级节点之间采用频分复用方式通信,具体包括:
第一级节点中,父节点与其各子节点之间采用第一频谱资源通信;
第二级节点中,父节点与其各子节点之间采用第二频谱资源通信。
或者,所述节点具体为三级;以及
所述相邻两级节点之间采用频分复用方式通信,具体包括:
第一级节点中,父节点与其各子节点之间采用第一频谱资源通信;
第二级节点中,父节点与其各子节点之间采用第二频谱资源通信;
第三级节点中,父节点与其各子节点之间采用第一频谱资源通信。
本发明还提供一种通信节点,包括:
父节点工作模式模块,用于使用第一频谱资源与本节点的子节点通信;并以时分复用方式与本节点的各子节点通信;
子节点工作模式模块,用于使用第二频谱资源与本节点的父节点通信;并在所述父节点为本节点分配的工作时隙内与所述父节点通信。
本发明的技术方案中,由于同一级的父、子节点之间采用时分复用方式可以提高频谱利用率,同时,相邻两级节点之间采用频分复用方式,则可以避免以时分复用方式进行多级中继,避免数据包的传输中断,从而保证通信质量避免无线资源的浪费;由此达到既提高频谱利用率,又保证通信质量的目的。
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为本发明实施例提供的一种无线通信系统架构示意图;;
图2为本发明实施例提供的一种通信节点的内部结构框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。
需要说明的是,除非另外定义,本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同,而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。
本发明的发明人考虑到,行业无线通信系统,例如电力无线通信系统,通常需要实现多级路由,同时又面临无线资源的稀缺,因此,研究时分与频分相结合的方式进行资源分配,从而提高频谱利用率。由此,本发明提供了一种无线通信系统及其时域、频域资源复用方法,在无线通信系统的同一级节点中,父节点与其各子节点之间采用相同频谱、时分复用的方式通信;在通信系统的相邻两级节点之间采用频分复用方式通信。由于同一级的父、子节点之间采用时分复用方式可以提高频谱利用率,而相邻两级节点之间采用频分复用方式,则可以避免以时分复用方式进行多级中继,避免数据包的传输中断,从而保证通信质量,避免无线资源的浪费。
下面结合附图详细说明本发明的技术方案。
本发明提供的一种无线通信系统,如图1所示,包括多级节点。其中,具有父子关系的节点为同一级节点,根节点与其子节点构成第一级节点,上一级节点中的子节点为下一级节点中的父节点。
例如,在图1所示的系统中,在第一级节点中包括:节点1和节点2;其中,节点1为根节点,同时又为节点2的父节点,节点2为节点1的子节点。
第二级节点中包括:节点2、节点3和节点4;其中,节点2为节点3和4的父节点,节点3和4为节点2的子节点。也就是说,节点2为第一级节点中的子节点,同时也是第二级节点中的父节点。在第二级节点中,由于节点2有多个子节点,因此,作为父节点的节点2与其各子节点之间采用时分复用方式通信。
如图1所示,节点2与节点4之间在b0、b2、b4、b6……的工作时隙间进行通信;节点2与节点3之间在在b1、b3、b5、b7……的工作时隙间进行通信;从而实现父节点与其各子节点之间的时分复用通信方式。
具体地,父节点为其各子节点分配时隙资源;例如,作为父节点的节点2为其子节点的节点3分配了工作时隙b1、b3、b5、b7……;作为父节点的节点2为其子节点的节点4分配了工作时隙b0、b2、b4、b6……。
子节点则在为其分配的工作时隙与其父节点通信。例如,节点3在其分配的工作时隙b1、b3、b5、b7……中与其父节点的节点2进行通信;节点4在其分配的工作时隙b0、b2、b4、b6……中与其父节点的节点2进行通信。
进一步,如图1所示的无线通信系统中还可包括第三级节点;第三级节点中包括:节点4和节点5;其中,节点4为节点5的父节点,节点5为节点4的子节点。也就是说,节点4为第二级节点中的子节点,同时也是第三级节点中的父节点。
本发明提供的一种无线通信系统的时域、频域资源复用方法中,同一级节点中,父节点与其各子节点之间采用相同频谱、时分复用的方式通信;相邻两级节点之间采用频分复用方式通信。也就是说,相邻两级节点中,对于同时具有父节点与子节点的节点,该节点采用频分复用方式与其父节点、子节点通信。例如,如图1所示,第一级节点的父、子节点之间采用第一频谱资源即频率f1、时分复用的方式进行通信,第二级节点父、子节点之间采用第二频谱资源即频率f2、时分复用的方式进行通信,第三级节点的父、子节点之间采用第一频谱资源即频率f1、时分复用的方式进行通信。
也就是说,相邻两级节点中,比如第一、二级节点中,对于同时具有父节点与子节点的节点即节点2,该节点采用频分复用方式与其父节点的节点1、子节点的节点3、4通信。即节点2采用第一频谱资源与其父节点的节点1通信,采用第二频谱资源与其子节点的节点3、4通信。
由上可以看出,虽然第一级节点和第三级节点均采用频率f1进行通信,但是,由于第一级节点与第三级节点之间间隔了第二级节点,相互之间具有较大的间隔,因此利用空间距离,第一级节点和第三级节点均采用频率f1进行通信并不会干扰彼此,从而到达重复利用频谱资源的目的。
本发明的无线通信系统中,在相邻两级节点的一级节点中包括父节点与多个子节点;所述父节点与其各子节点之间采用时分复用方式通信;
例如,相邻的第一、二级节点中,第二级节点采用时分复用通信方式,提高了频谱利用率,同时,由于与第二级节点相邻的第三级节点不再采用时分复用的通信方式,从而避免了因多级时分复用方式通信的路由而导致的传输中断,从而提高了传输的可靠性,避免了无线资源的浪费。
更优地,本发明的无线通信系统中可以包括多个子网;例如,上述的至少两级节点属于同一子网;那么所述无线通信系统还可以包括其它子网。而子节点还可以在其它子网中有父节点。
这样,针对不同子网的父节点,子节点需要进行资源冲突的判断:子节点判断其各父节点为其分配的时隙资源是否冲突;若判断是,则向其至少一个父节点申请改变分配的时隙资源。
例如,一个节点的父节点A分配的时隙资源中包括工作时隙b7,该节点的父节点B分配的时隙资源中也包括工作时隙b7,则该节点判断其各父节点为其分配的时隙资源相冲突,则向其父节点A或者父节点B申请改变分配的工作时隙b7。
在父节点为其各子节点分配时隙资源时,较佳地,父节点为具有下一级节点的子节点分配多于一个工作时隙的资源。例如,节点4还具有下一级节点-节点5(即节点4还具有子节点-节点5),则父节点-节点2为其子节点-节点4分配多于一个工作时隙的资源。
较佳地,本发明的时域和频域相结合的资源复用方法中还可以包括如下的资源分配方法:
1、动态时间片管理:网关根据(连续可用)信道组为每个节点在该信道组按需分配若干时间片(时隙),子节点继承共享父节点时隙,并保留足够的管理时隙。
2、不同的信道组可以有不同的时隙管理。
3、一个子网内所有时隙组同步,不同子网的时隙组不相关。
4、时隙数总是远大于节点数,以便于动态分配时隙,实现动态带宽调节和多跳时隙管理,一个节点可以有多个(8、16、32)时隙和多级子孙(即多个下一级节点)。
5、具有孙节点的子节点,即具有下一级节点的节点需向其父节点申请多于一个时隙的时隙资源。
6、每个节点在其工作时隙与其父节点通信,由父节点决定资源的整定。
7、子节点可以有多个父节点,这些父节点可以来自与不同子网。
8、子节点必须分别记住每个父节点与自己通信的时隙,在该时隙与父节点完成数据交换。
9、对不同子网的父节点,他们的工作时隙可能会冲突,子节点必须判断是否有冲突,如果时隙有冲突,应该申请父节点改变可用时隙,以避免父节点间互相干扰。
基于上述的时域和频域相结合的资源复用方法,以及无线通信系统中的节点的功能,本发明提供的一种通信节点的内部结构框图,如图2所示,包括如下模块:父节点工作模式模块301、子节点工作模式模块302。
父节点工作模式模块301用于使用第一频谱资源与本节点的子节点通信;并以时分复用方式与本节点的各子节点通信。具体地,父节点工作模式模块301在其子节点为多个时,为各子节点分配时隙资源;之后,使用第一频谱资源并根据时隙资源的分配结果与各子节点进行通信。
子节点工作模式模块302用于使用第二频谱资源与本节点的父节点通信;并在所述父节点为本节点分配的工作时隙内与所述父节点通信。进一步,子节点工作模式模块302还可以在其拥有多个父节点的时候,判断其各父节点为其分配的时隙资源是否冲突;若判断是,则向其至少一个父节点申请改变分配的时隙资源。
上述父节点工作模式模块301中具体可以包括:资源分配单元311、第一通信单元312。
其中,资源分配单元311在本节点的子节点为多个时,为各子节点分配时隙资源,并将分配结果发送给各子节点。
第一通信单元312根据时隙资源的分配结果、使用第一频谱资源与本节点的各子节点进行时分复用方式的通信。
上述子节点工作模式模块302中具体可以包括:第二通信单元321、资源协调单元322。
其中,第二通信单元321在本节点的父节点所分配的工作时隙内使用第二频谱资源与父节点进行通信。
资源协调单元322用于在本节点的父节点为多个时,判断其各父节点为其分配的时隙资源是否冲突;若判断是,则向其至少一个父节点申请改变分配的时隙资源。
第二通信单元321进一步可以根据资源协调单元322的协调结果,采用新分配的工作时隙与父节点进行通信。
本发明实施例的技术方案中,由于同一级的父、子节点之间采用时分复用方式可以提高频谱利用率,同时,相邻两级节点之间采用频分复用方式,则可以避免以时分复用方式进行多级中继,避免数据包的传输中断,从而保证通信质量避免无线资源的浪费;由此达到既提高频谱利用率,又保证通信质量的目的。
本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括,但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带,磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质,可用于存储可以被计算设备访问的信息。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。
另外,为简化说明和讨论,并且为了不会使本发明难以理解,在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外,可以以框图的形式示出装置,以便避免使本发明难以理解,并且这也考虑了以下事实,即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即,这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如,电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下,对本领域技术人员来说显而易见的是,可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此,这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述,但是根据前面的描述,这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如,其它存储器架构(例如,动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种无线通信系统,其特征在于,包括:多级节点;其中,具有父子关系的节点为同一级节点,根节点与其子节点构成第一级节点,上一级节点中的子节点为下一级节点中的父节点;
同一级节点中,父节点与其各子节点之间采用相同频谱、时分复用的方式通信;
相邻两级节点之间采用频分复用方式通信;
所述节点具体包括两级;其中,
第一级节点中,父节点与其各子节点之间采用第一频谱资源通信;
第二级节点中,父节点与其各子节点之间采用第二频谱资源通信。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述节点还包括:
第三级节点,其中父节点与其各子节点之间采用第一频谱资源通信。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述多级节点属于同一子网;以及所述系统还包括其它子网。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,若同一级节点中的一个子节点在所述其它子网中还有一个父节点,则:
所述子节点还用于判断其各父节点为其分配的时隙资源是否冲突;若判断是,则向其至少一个父节点申请改变分配的时隙资源。
5.一种无线通信系统的时域、频域资源复用方法,其特征在于,包括:
在所述无线通信系统的同一级节点中,父节点与其各子节点之间采用相同频谱、时分复用的方式通信;
在所述无线通信系统的相邻两级节点之间采用频分复用方式通信;
其中,所述无线通信系统包括多级节点;其中,具有父子关系的节点为同一级节点,根节点与其子节点构成第一级节点,上一级节点中的子节点为下一级节点中的父节点;
所述多级节点的第一级节点中,父节点与其各子节点之间采用第一频谱资源通信;
所述多级节点的第二级节点中,父节点与其各子节点之间采用第二频谱资源通信。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述相邻两级节点之间采用频分复用方式通信,具体包括:
相邻两级节点中,对于同时具有父节点与子节点的节点,该节点采用频分复用方式与其父节点、子节点通信。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述多级节点还包括第三级节点;以及
所述相邻两级节点之间采用频分复用方式通信,还包括:
第三级节点中,父节点与其各子节点之间采用第一频谱资源通信。
8.一种应用于如权利要求1所述的无线通信系统中的通信节点,其特征在于,包括:
父节点工作模式模块,用于使用第一频谱资源与本节点的子节点通信;并以时分复用方式与本节点的各子节点通信;
子节点工作模式模块,用于使用第二频谱资源与本节点的父节点通信;
并在所述父节点为本节点分配的工作时隙内与所述父节点通信。
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- 2020-05-14 CN CN202010408629.5A patent/CN111817834B/zh active Active
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