CN112187321A - 一种mimo数据传输同步方法及装置 - Google Patents

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黄宏华
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    • H04L7/0033—Correction by delay

Abstract

本发明提供一种MIMO数据传输同步方法，具体包括：获取接收侧的多个终端B的性能和数据参数以及当前数据发送端的设备A的天线数量；根据多个终端B的数据传输需求进行设备A的天线分组；将终端各个天线传输数据的时长与高时长组对应数据的传输时长中最大的数值进行比较计算，得到每个天线传输数据时所需的延时，最后根据延时信息和实际数据进行针对多个终端B的同步数据传输。本发明还提供一种MIMO数据传输同步装置。利用上述方法和系统可以根据终端性能和数据需求动态调整天线数量，从而使得不同状态的终端可以同步接收数据，并且同步播放，提高了数据传输效率，同时满足数据同步的需要。

Description

一种MIMO数据传输同步方法及装置
技术领域
本发明涉及MIMO通信领域，特别涉及MIMO数据传输同步方法和装置。
背景技术
传输信号的时频同步在无线通信系统中起重要作用。在MIMO系统中，接收信号的时频同步通常在天线域实施，不同天线上信号所采用的时频同步参数相同。对于高移动性或者高载频(例如毫米波/太赫兹频段)通信场景，无线信道的多普勒扩展可能显著提升，而信道的时延扩展可能不会明显变化。对于采用普通调制的通信系统，循环前缀长度通常需要被设置为略大于信道的时延扩展以缓解信道时间弥散，而同时符号长度通常需要被设置为远小于信道多普勒扩展的倒数以缓解信道频率弥散，这可能导致无线传输系统瓶颈。
在针对多终端的MIMO数据传输时，由于终端处理能力或者网速等不同，导致数据传输时间差别较大，并且在天线数量有限的情况下，当数据传输分段需求较大时，也会使得部分数据发送不畅。
发明内容
鉴于以上现有技术中存在的问题，本发明提供一种MIMO数据传输同步方法，具体包括：
(1)获取接收侧的多个终端B的性能和数据参数以及当前数据发送端的设备A的天线数量；
(2)根据多个终端B的数据传输需求进行设备A的天线分组；
(3)将终端各个天线传输数据的时长与高时长组对应数据的传输时长中最大的数值进行比较计算，得到每个天线传输数据时所需的延时，最后根据延时信息和实际数据进行针对多个终端B的同步数据传输；
(4)终端B接收到数据后进行同步处理并播放。
进一步的，步骤(1)中所述终端B的性能和数据参数包括终端接收天线数量、数据大小、数据版本需求、处理速率和信道质量。
进一步的，步骤(2)中所述分组为首先根据多个终端B中的每一个终端需要的数据对终端B的传输时长进行分组，随后对不同分组对应的数据进行处理，最后根据时长分组、天线数量和处理后数据将发送端A的天线进行划分。
进一步的，步骤(3)中所述延时信息具体为将分段后的数据的传输时长与高时长组对应的传输时长中最大的数值比较，得到的差值。
进一步的，步骤(4)具体为各个终端B中的一个或者多个天线按照各自对应的延时信息接收各自对应的分段数据，并对接收到的数据随后进行数据合并和播放。
本发明还提供一种MIMO数据传输同步装置，具体包括：参数获取模块、分组控制模块、分析计算模块和传输模块；
其中，所述参数获取模块，用于获取接收侧的多个终端B的性能和数据参数以及当前数据发送端的设备A的天线数量；
所述分组控制模块，用于根据多个终端B的数据传输需求进行设备A的天线分组；
所述分析计算模块，用于将终端各个天线传输数据的时长与高时长组对应数据的传输时长中最大的数值进行比较计算，得到每个天线传输数据时所需的延时信息，最后根据延时信息和实际数据进行针对多个终端B的同步数据传输；
所述传输模块根据多个延时信息，控制各个天线的数据传输到多个终端B，所述多个终端B接收到数据后进行同步处理并播放。
本发明的有益效果是：利用上述方法和系统可以根据终端性能和数据需求动态调整天线数量，从而使得不同状态的终端可以同步接收数据，并且同步播放，提高了数据传输效率，同时满足数据同步的需要。
附图说明
在此描述的附图只是为了所选实施例的示意的目的而非全部可能的实施，并且不旨在限制本公开的范围。在附图中：
图1是MIMO数据传输同步方法流程图；
图2是MIMO数据传输同步装置示意图。
虽然本公开容易经受各种修改和替换形式，但是其特定实施例已作为例子在附图中示出，并且在此详细描述。然而应当理解的是，在此对特定实施例的描述并不打算将本公开限制到公开的具体形式，而是相反地，本公开目的是要覆盖落在本公开的精神和范围之内的所有修改、等效和替换。要注意的是，贯穿几个附图，相应的标号指示相应的部件。
具体实施方式
现在参考附图来更加充分地描述本公开的例子。以下描述实质上只是示例性的，而不旨在限制本公开、应用或用途。
提供了示例实施例，以便本公开将会变得详尽，并且将会向本领域技术人员充分地传达其范围。阐述了众多的特定细节如特定部件、装置和方法的例子，以提供对本公开的实施例的详尽理解。对于本领域技术人员而言，不需要使用特定的细节，示例实施例可以用许多不同的形式来实施，它们都不应当被解释为限制本公开的范围。在某些示例实施例中，没有详细地描述众所周知的过程、众所周知的结构和众所周知的技术。
下面将对本公开内容所提出的技术问题进行详细说明。需要注意的，该技术问题仅是示例性的，目的不在于限制本发明的应用。
本发明提供一种MIMO数据传输同步方法，如图1所示，具体包括：
在MIMO系统中，当设备A同时将相同的数据分别传输到接收侧对应的多个终端B时，希望多个终端B同步接收上述数据并且同步播放，因此需要对设备A和终端B的天线使用和传输相关参数进行规划和计算。
(1)、获取接收侧的多个终端B的性能和数据参数以及当前数据发送端的设备A的天线数量，其中，终端B的性能和数据参数包括终端接收天线数量、数据大小、数据版本需求、处理速率和信道质量。
具体为：首先获取发送端相关的参数，主要包括设备A的天线数量和信道质量。其中设备A可以是基站、服务器、其他终端等，而天线数量是设备A发送数据使用的最大天线数量Na，信道质量是设备A与每一个终端B的数据传输通道的质量Q1、Q2、Q3……Qn。
其次，多个终端B的每一个终端对应的参数，即终端B接收数据时使用的最大天线数量Nb、需要传输的数据量Mb、终端B的处理速度Rb以及该终端B实际所需的数据版本，如高清、标清和超清等。
例如：设备A具有10个天线，针对3个不同的终端B1、B2和B3的传输信道的衰减率分别为10％、20％和30％。设备A需要传输的数据量最大为100M。
终端B1具有2个天线、处理速度40M/s、需要高清的数据版本(超清数据为100M)；终端B2具有3个天线、处理速度50M/s、需要标清的数据版本(标清数据为30M)；终端B3具有5个天线、处理速度60M/s、需要超清的数据版本(高清数据为60M)。
(2)、根据多个终端B的数据传输需求进行设备A的天线分组，即首先根据多个终端B中的每一个终端需要的数据对终端B的传输时长进行分组，随后对不同分组对应的数据进行处理，最后根据时长分组、天线数量和处理后数据对发送端A的天线进行划分。
具体为：首先，针对每一个终端B所需的数据版本，获取对应的实际传输数据量Mb’，根据每一个终端B的对应的实际传输数据量Mb’、信道质量Qb和处理速率Rb，计算该终端接收该数据的时长Tb，并基于参考时长Tp将每一个终端B对应的数据时长分成高时长组、中时长组和短时长组。时长Tb为利用一个天线传输数据时的时间。
其中，Tb＝Mb’/Qb*Rb,信道质量Qb是介于0-1之间的数值。
如果Tb<Tp，将Tb加入到短时长组；
如果Tp<Tb<2Tp，将Tb加入到中时长组；
如果Tb>2Tp，将Tb加入到高时长组。
随后，对高时长和中时长对应的数据进行分段，每一个段分配对应的天线进行同步传输，并将每一个短时长的数据直接利用一个天线进行传输。
将中时长对应的数据进行分段，得到多个分段数据一，并使得每一个分段数据一的传输时间与短时长接近。
将高时长对应的数据进行分段，得到多个分段数据二，并使得每一个分段数据二的传输时间与短时长接近。
并且分段数据二的分段数量大于或者等于分段数据一的分段数量，另外，更重要的是，无论分段数据一还是分段数据二的分段数量都需要小于或者等于对应终端B天线的数量。
例如，上述终端B1处理速度40M/s、需要高清的数据版本100M，而信道质量为50％，因此，该数据传输到终端B1所需的时间为T1＝5s；
上述终端B2处理速度50M/s、需要高清的数据版本30M，而信道质量为50％，因此，该数据传输到终端B2所需的时间为T2＝1.2s；
上述终端B3处理速度60M/s、需要高清的数据版本60M，而信道质量为50％，因此，该数据传输到终端B3所需的时间为T3＝2s。
如果参考时间为1.5s，所以T1加入高时长组，T2加入短时长组，T3加入中时长组。
因此将终端B1所需的数据分为2段(分段数不能大于终端B1天线数量)，每一段的传输时间为2.5s，其中其他参数不变；
将终端B3所需的数据分为2段(分段数不能大于终端B3天线数量)，每一段的传输时间为1s，其中其他参数不变。
最后，将不同的天线划分到各自所需传输数据对应的终端B上。即根据不同终端B的数据分段数分配对应数量的天线，并且判断使用天线的总数是否小于或者等于设备A天线的总数，如果是，则进行后续的传输步骤；如果不是，则提示同步传输不成功，并停止传输。
例如，上述终端B1、B2和B3对应的数据分段分别为2、1、2，则需要的设备A的天线数量为5，并且小于设备A天线总数10，因此可以继续进行数据传输。
所以，终端B1、B2和B3分别对应2个天线、1个天线和2个天线。
(3)、将终端各个天线传输数据的时长与高时长组对应数据的传输时长中最大的数值进行比较计算，得到每个天线传输数据时所需的延时信息，最后根据延时信息和实际数据进行针对多个终端B的同步数据传输。
具体为：由于每一个数据分段的传输速度和时长是相同的，即数据是平均分段的，所以将分段后的数据的传输时长与高时长组对应的传输时长中最大的数值比较，得到的差值。
由于各个终端如果接收数据等待时间过长，容易引起用户的不满，降低用户体验，所以需要设置延时阈值，以保证传输等待时间不能太长。
判断得到的各个延时信息是否超过预设的延时阈值，如果所有的延时信息都没有超过该延时阈值，则将各个分段数据或者未分段数据对应的传输时长加上各自对应的延时信息，并完成设备A多个天线的同步传输。如果至少有一个延时信息超过该阈值，则停止数据传输。
例如：终端B2每一个分段数据的传输时长1.2s与终端B1对应数据的传输时长2.5s比较后，得到延时1.3s；
终端B3每一个分段数据的传输时长1s与终端B1对应数据的传输时长2.5s比较后，得到延时1.5s。
如果延时阈值设置为2s，则所有的延时都没有超过该阈值，随后，将各个分段传输时长都加入各自的延时时间1.3s、1.5s，并按照上述延时时间进行数据传输；如果延时阈值设置为1.4s，则有一个延时超过的该阈值，则停止数据传输。
(4)、终端B接收到数据后进行同步处理并播放。
各个终端B中的一个或者多个天线按照各自对应的延时信息接收各自对应的分段数据，并对接收到的分段数据进行数据合并和播放，从而保证数据传输和播放的基本同步。
本发明还提供一种MIMO数据传输同步装置，如图2所示，系统具体包括：
参数获取模块、分组控制模块、分析计算模块和传输模块。
在MIMO系统中，当设备A同时将相同的数据分别传输到接收侧对应的多个终端B时，希望多个终端B同步接收上述数据并且同步播放，因此需要对设备A和终端B的天线使用和传输相关参数进行规划和计算。
其中，参数获取模块，用于获取接收侧的多个终端B的性能和数据参数以及当前数据发送端的设备A的天线数量。
其中，终端B的性能和数据参数包括终端接收天线数量、数据大小、数据版本需求、处理速率和信道质量。
所述参数获取模块具体用于：首先获取发送端相关的参数，主要包括设备A的天线数量和信道质量。其中设备A可以是基站、服务器、其他终端等，而天线数量是设备A发送数据使用的最大天线数量Na，信道质量是设备A与每一个终端B的数据传输通道的质量Q1、Q2、Q3……Qn。
其次，多个终端B的每一个终端对应的参数，即终端B接收数据时使用的最大天线数量Nb、需要传输的数据量Mb、终端B的处理速度Rb以及该终端B实际所需的数据版本，如高清、标清和超清等。
例如：设备A具有10个天线，针对3个不同的终端B1、B2和B3的传输信道的衰减率分别为10％、20％和30％。设备A需要传输的数据量最大为100M。
终端B1具有2个天线、处理速度40M/s、需要高清的数据版本(超清数据为100M)；终端B2具有3个天线、处理速度50M/s、需要标清的数据版本(标清数据为30M)；终端B3具有5个天线、处理速度60M/s、需要超清的数据版本(高清数据为60M)。
所述分组控制模块，用于根据多个终端B的数据传输需求进行设备A的天线分组，即首先所述分组控制模块根据多个终端B中的每一个终端需要的数据对终端B的传输时长进行分组，随后对不同分组对应的数据进行处理，最后根据时长分组、天线数量和处理后数据将发送端A的天线进行划分。
所述分组控制模块具体用于：首先，所述分组控制模块针对每一个终端B所需的数据版本，获取对应的实际传输数据量Mb’，根据每一个终端B的对应的实际传输数据量Mb’、信道质量Qb和处理速率Rb，计算该终端接收该数据的时长Tb，并基于参考时长Tp将每一个终端B对应的数据时长分成高时长组、中时长组和短时长组。时长Tb为利用一个天线传输数据时的时间。
其中，Tb＝Mb’/Qb*Rb,信道质量Qb是介于0-1之间的数值。
如果Tb<Tp，将Tb加入到短时长组；
如果Tp<Tb<2Tp，将Tb加入到中时长组；
如果Tb>2Tp，将Tb加入到高时长组。
随后，所述分组控制模块将高时长和中时长对应的数据进行分段，每一个段分配对应的天线进行同步传输，并将每一个短时长的数据直接利用一个天线进行传输。
所述分组控制模块将中时长对应的数据进行分段，得到多个分段数据一，并使得每一个分段数据一的传输时间与短时长接近。
所述分组控制模块将高时长对应的数据进行分段，得到多个分段数据二，并使得每一个分段数据二的传输时间与短时长接近。
并且分段数据二的分段数量大于或者等于分段数据一的分段数量，另外，更重要的是，无论分段数据一还是分段数据二的分段数量都需要小于或者等于对应终端B天线的数量。
例如，上述终端B1处理速度40M/s、需要高清的数据版本100M，而信道质量为50％，因此，该数据传输到终端B1所需的时间为T1＝5s；
上述终端B2处理速度50M/s、需要高清的数据版本30M，而信道质量为50％，因此，该数据传输到终端B1所需的时间为T2＝1.2s；
上述终端B3处理速度60M/s、需要高清的数据版本60M，而信道质量为50％，因此，该数据传输到终端B1所需的时间为T3＝2s。
如果参考时间为1.5s，所以T1加入高时长组，T2加入中时长组，T3加入低时长组。
因此将终端B1所需的数据分为2段(分段数不能大于终端B1天线数量)，每一段的传输时间为2.5s，其中其他参数不变；
所述分组控制模块将终端B3所需的数据分为2段(分段数不能大于终端B3天线数量)，每一段的传输时间为1s，其中其他参数不变。
最后，所述分组控制模块将不同的天线划分到各自所需传输数据对应的终端B上。即根据不同终端B的数据分段数分配对应数量的天线，并且判断使用天线的总数是否小于或者等于设备A天线的总数，如果是，则进行后续的传输步骤；如果不是，则提示同步传输不成功，并停止传输。
例如，所述分组控制模块将上述终端B1、B2和B3对应的数据分段分别为2、1、2，则需要的设备A的天线数量为5，并且小于设备A天线总数10，因此可以继续进行数据传输。
所以，终端B1、B2和B3分别对应2个天线、1个天线和2个天线。
所述分析计算模块，用于将终端各个天线传输数据的时长与高时长组对应数据的传输时长中最大的数值进行比较计算，得到每个天线传输数据时所需的延时信息，最后根据延时信息和实际数据进行针对多个终端B的同步数据传输。
所述分析计算模块具体用于：由于每一个数据分段的传输速度和时长是相同的，即数据是平均分段的，所以所述分析计算模块将分段后的数据的传输时长与高时长组对应的传输时长中最大的数值比较，得到的差值。
由于各个终端如果接收数据等待时间过长，容易引起用户的不满，降低用户体验，所以需要设置延时阈值，以保证传输等待时间不能太长。
所述分析计算模块判断得到的各个延时信息是否超过预设的延时阈值，如果所有的延时信息都没有超过该延时阈值，则将各个分段数据或者未分段数据对应的传输时长加上各自对应的延时信息，并完成设备A多个天线的同步传输。如果至少有一个延时信息超过该阈值，则停止数据传输。
例如：终端B2每一个分段数据的传输时长1.2s与终端B1是对应数据的传输时长2.5s比较后，得到延时1.3s；
终端B3每一个分段数据的传输时长1s与终端B1是对应数据的传输时长2.5s比较后，得到延时1.5s。
如果延时阈值设置为2s，则所有的延时都没有超过该阈值，随后，所述分析计算模块将各个分段传输时都加入各自的延时时间1.3s、1.5s，并按照上述延时时间进行数据传输；如果延时阈值设置为1.4s，则有一个延时超过的该阈值，则停止数据传输。
所述传输模块根据多个延时信息，控制各个天线的数据传输到多个终端B，所述多个终端B接收到数据后进行同步处理并播放。即，各个终端B中的一个或者多个天线按照各自对应的延时信息接收各自对应的分段数据，并对接收到的数据随后进行数据合并和播放，从而保证数据传输和播放的基本同步。
以上参照附图描述了本公开的优选实施例，但是本公开当然不限于以上示例。本领域技术人员可在所附权利要求的范围内得到各种变更和修改，并且应理解这些变更和修改自然将落入本公开的技术范围内。
在该说明书中，流程图中所描述的步骤不仅包括以所述顺序按时间序列执行的处理，而且包括并行地或单独地而不是必须按时间序列执行的处理。此外，甚至在按时间序列处理的步骤中，无需说，也可以适当地改变该顺序。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种MIMO数据传输同步方法，具体包括：
(1)获取接收侧的多个终端B的性能和数据参数以及当前数据发送端的设备A的天线数量；
(2)根据多个终端B的数据传输需求进行设备A的天线分组；
(3)将终端各个天线传输数据的时长与高时长组对应数据的传输时长中最大的数值进行比较计算，得到每个天线传输数据时所需的延时，最后根据延时信息和实际数据进行针对多个终端B的同步数据传输；
(4)终端B接收到数据后进行同步处理并播放。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述终端B的性能和数据参数包括终端接收天线数量、数据大小、数据版本需求、处理速率和信道质量。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述分组为首先根据多个终端B中的每一个终端需要的数据对终端B的传输时长进行分组，随后对不同分组对应的数据进行处理，最后根据时长分组、天线数量和处理后数据将发送端A的天线进行划分。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中所述延时信息具体为将分段后的数据的传输时长与高时长组对应的传输时长中最大的数值比较，得到的差值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)具体为各个终端B中的一个或者多个天线按照各自对应的延时信息接收各自对应的分段数据，并对接收到的数据进行数据合并和播放。
6.一种MIMO数据传输同步装置，具体包括：参数获取模块、分组控制模块、分析计算模块和传输模块；
其中，所述参数获取模块，用于获取接收侧的多个终端B的性能和数据参数以及当前数据发送端的设备A的天线数量；
所述分组控制模块，用于根据多个终端B的数据传输需求进行设备A的天线分组；
所述分析计算模块，用于将终端各个天线传输数据的时长与高时长组对应数据的传输时长中最大的数值进行比较计算，得到每个天线传输数据时所需的延时信息，最后根据延时信息和实际数据进行针对多个终端B的同步数据传输；
所述传输模块根据多个延时信息，控制各个天线的数据传输到多个终端B，所述多个终端B接收到数据后进行同步处理并播放。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述终端B的性能和数据参数包括终端接收天线数量、数据大小、数据版本需求、处理速率和信道质量。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述设备A的天线分组为首先根据多个终端B中的每一个终端需要的数据对终端B的传输时长进行分组，随后对不同分组对应的数据进行处理，最后根据时长分组、天线数量和处理后数据将发送端A的天线进行划分。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述延时信息具体为将分段后的数据的传输时长与高时长组对应的传输时长中最大的数值比较，得到的差值。
10.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述各个终端B中的一个或者多个天线按照各自对应的延时信息接收各自对应的分段数据，并对接收到的分段数据进行数据合并和播放。
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