CN112735113A - 水气表数据连续传输方法、系统、装置及存储介质 - Google Patents

水气表数据连续传输方法、系统、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水气表数据连续传输方法、系统、装置及存储介质，本发明通过与基站接入以进行上行同步，进入水气表数据连续传输过程，并在所述水气表数据连续传输过程中，检测包括射频温度和下行信噪比中的至少一个的第一参数，并且当第一参数满足第一预设条件，触发计时器进行计时处理，当所述计时处理结果满足第二预设条件时，主动地使用第一调度方法进行频率跟踪和补偿，相当于将网络侧周期性调度的方式变为模组侧根据不同的预设条件进行触发调度的方式，从而减轻频率偏移引起的干扰，有利用提高后续的解码成功率，减少重传次数。本发明作为一种水气表数据连续传输方法、系统、装置及存储介质，可广泛应用于物联网技术领域。

Description

水气表数据连续传输方法、系统、装置及存储介质
技术领域
本发明涉及物联网领域，尤其是一种水气表数据连续传输方法、系统、装置及存储介质。
背景技术
现有的水务行业开始使用超声波水表进行计量、管网监控等多维数据采集，而现有的数据采集传输方式为通过NB-IoT(窄带物联网)，而随着水表数据的增加，对传输大包数据有越来越强的需求。现有的NB-IoT中水表在大包数据传输时，NB-IoT网络中的上行链接间隙固定周期的传输方法，即在模组上行传输数据一定时间后，再切换到下行传输一段时间，以进行频率和时间同步，即实际上是网络侧进行周期性调度的方式，而由于水表通常安装非常密集，通过在调度周期到来前就会产生互相干扰，期间NB-IoT晶振会发热，导致频率偏移，从而会导致后续的解码失败，大大地增加了重传次数。
发明内容
有鉴于此，为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种水气表数据连续传输方法、系统、装置及存储介质。
本发明采用的技术方案是：水气表数据连续传输方法，包括以下步骤：
与基站接入以进行上行同步，进入水气表数据连续传输过程；
在所述水气表数据连续传输过程中，对第一参数进行检测，所述第一参数包括射频温度和下行信噪比中的至少一个；
当所述第一参数满足第一预设条件，触发计时器进行计时处理；
当计时处理结果满足第二预设条件，使用第一调度方法，进行频率跟踪和补偿。
进一步，所述当所述第一参数满足第一预设条件，触发计时器进行计时处理，包括以下步骤：
当满足所述射频温度大于等于预设第一阈值和当所述下行信噪比小于等于预设第二阈值中的至少一个，触发计时器进行计时处理。
进一步，所述计时处理结果包括调度周期，所述当计时处理结果满足第二预设条件，使用第一调度方法，包括以下步骤：
当所述调度周期位于预设时间范围内，使用所述第一调度方法。
进一步，所述方法还包括以下步骤：
当所述第一参数不满足所述第一预设条件，或者所述计时处理结果不满足所述第二预设条件，使用第二调度方法，进入UL-GAP。
进一步，所述与基站接入以进行上行同步，包括以下步骤：
与所述基站进行随机接入，并获取由基站通过随机接入响应发送的定时提前量，以进行上行同步。
进一步，还包括以下步骤：
将上行消息配置为所述定时提前量的更新并发送至所述基站；
接收更新后的所述定时提前量并进行时间同步。
进一步，所述使用第一调度方法，进行频率跟踪和补偿，包括以下步骤：
利用锁相环跟踪所述射频温度和所述下行信噪比的偏差；
根据所述射频温度和所述下行信噪比的偏差，计算晶振补偿量并进行频率补偿。
本发明还提供一种水气表数据连续传输系统，包括：
接入模块，用于与基站接入以进行上行同步，进入水气表数据连续传输过程；
检测模块，用于在所述水气表数据连续传输过程中，对第一参数进行检测，所述第一参数包括射频温度或者下行信噪比；
计时器模块，用于当所述第一参数满足第一预设条件，触发计时器进行计时处理；
调度模块，用于当计时处理结果满足第二预设条件，使用第一调度方法，进行频率跟踪和补偿。
本发明还提供一种水气表数据连续传输装置，包括处理器以及存储器；
所述存储器存储有程序；
所述处理器执行所述程序以实现所述水气表数据连续传输方法。
本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行时实现所述水气表数据连续传输方法。
本发明的有益效果是：与基站接入以进行上行同步，进入水气表数据连续传输过程，并在所述水气表数据连续传输过程中，检测包括射频温度和下行信噪比中的至少一个的第一参数，并且当第一参数满足第一预设条件，触发计时器进行计时处理，当所述计时处理结果满足第二预设条件时，主动地使用第一调度方法进行频率跟踪和补偿，相当于将网络侧周期性调度的方式变为模组侧根据不同的预设条件进行触发调度的方式，从而减轻频率偏移引起的干扰，有利用提高后续的解码成功率，减少重传次数。
附图说明
图1为本发明系统的结构框图；
图2为本发明具体实施例定制模组侧的电子设计图；
图3为本发明方法的步骤流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
如图1所示，本实施例提供一种水气表数据连续传输系统，在本申请实施例中为定制模组，定制模组用于与网络侧的基站进行通信，进行水气表数据连续传输，定制模组包括：接入模块、检测模块、计时器模块、调度模块和更新模块。
接入模块，用于与基站接入以进行上行同步，进入水气表数据连续传输过程，具体地可以为：与基站进行随机接入，并获取由基站通过随机接入响应发送的定时提前量，以进行上行同步；
检测模块，用于在水气表数据连续传输过程中，对第一参数进行检测，第一参数包括射频温度和下行信噪比中的至少一个；
计时器模块，用于当第一参数满足第一预设条件，触发计时器进行计时处理；
调度模块，包括第一调度单元和第二调度单元。其中，第一调度单元用于当计时处理结果满足第二预设条件，使用第一调度方法，进行频率跟踪和补偿，具体地可以为：使用第一调度方法，利用锁相环跟踪射频温度和下行信噪比的偏差，根据射频温度和下行信噪比的偏差，计算晶振补偿量并进行频率补偿；第二调度单元用于当第一参数不满足第一预设条件，或者计时处理结果不满足第二预设条件，使用第二调度方法，进入UL-GAP(UL GAP-上行链接间隙)。
更新模块，用于将上行消息配置为定时提前量的更新并发送至基站，并接收更新后的定时提前量并进行时间同步。
如图2所示，本申请实施例在现有PCBA中包含(MCU、行业硬件接口、行业传感器、NB-IOT模组等)，其中NB-IOT模组中包含射频、物联网卡以及新加入的MCU新固件，即本申请的定制模组中的计时器模块、检测模块、调度模块和更新模块等，因此通过上述定制模组的设置，使得定制模组侧能够独立出发调度，进行频率的跟踪和补偿，无需定制模组预先进行能力上报，同时采用定制模组的模块实现锁相环，不涉及到芯片层。其中锁相环指的是利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位，实现输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪。
如图3所示，本实施例提供一种水气表数据连续传输方法，可应用于上述定制模组中，包括以下步骤S1-S4：
S1、与基站接入以进行上行同步，进入水气表数据连续传输过程。
当需要进行水气表数据连续传输时，需要与基站进行通信，可选地，与基站进行随机接入，并获取由基站通过随机接入响应(RAR)发送的定时提前量，以进行上行同步(初始的)，从而进入水气表数据连续传输过程。其中，定时提前量(TA),指的是用于定制模组侧进行上行传输，为了将定制模组侧数据包(包含水气表数据)在希望的时间到达基站，预估由于距离引起的射频传输时延，需要提前发出数据包(包含水气表数据)的相应时间。
S2、在水气表数据连续传输过程中，对第一参数进行检测，第一参数包括射频温度和下行信噪比中的至少一个。
本申请实施例中，定制模组侧在水气表数据连续传输过程中会对第一参数进行实时检测，需要说明的是，第一参数包含射频温度和下行信噪比(SINR)，可以理解的是，也可以仅包含射频温度和下行信噪比的其中一个。
S3、当第一参数满足第一预设条件，触发计时器进行计时处理。
可选地，步骤S3可以通过以下步骤实现：当满足射频温度大于等于预设第一阈值和当下行信噪比小于等于预设第二阈值中的至少一个，触发计时器进行计时处理。可以理解的是，当第一参数同时包含射频温度和下行信噪比时，当满足射频温度大于等于预设第一阈值和当下行信噪比小于等于预设第二阈值中的至少一个，即第一参数满足第一预设条件，触发计时器(即计时器模块)进行计时处理；或者也可以为当第一参数同时包含射频温度和下行信噪比时，同时满足射频温度大于等于预设第一阈值和当下行信噪比小于等于预设第二阈值中的至少一个，才相当于第一参数满足第一预设条件，此时即触发计时器(即计时器模块)进行计时处理；或者也可以为当第一参数包含射频温度和下行信噪比中的其中一个时，满足射频温度大于等于预设第一阈值和当下行信噪比小于等于预设第二阈值中的其中一个，即相当于第一参数满足第一预设条件，触发计时器(即计时器模块)进行计时处理。
S4、当计时处理结果满足第二预设条件，使用第一调度方法，进行频率跟踪和补偿。
本申请实施例中，当计时处理结果，即计时器(计时器模块)进行计时处理得到的结果(相当于调度周期)满足第二预设条件，则定制模组侧会触发第一调度方法，进行频率跟踪以及补偿。
具体地，当计时处理结果满足第二预设条件，使用第一调度方法可以为：当调度周期不位于预设时间范围内，使用第一调度方法。可选地，预设时间范围可以通过设置一个中心值A，然后根据中心值A设置相应的范围阈值B，进而确定一个预设时间范围，例如将中心值A设置为256ms，B设置为3ms，预设时间范围为(253ms,259ms),当计时处理结果不位于(253ms,259ms)中则触发第一调度方法，可以理解的是，中心值A以及可以范围阈值B可以根据需要进行设定，不作具体限制。
具体地，使用第一调度方法，进行频率跟踪和补偿，可以包括步骤S41-步骤S42：
S41、利用锁相环跟踪射频温度和下行信噪比的偏差；
本申请实施例中，定制模组可以通过锁相环跟踪射频温度以及下行信噪比(SINR)数据，进而确定射频温度和下行信噪比的偏差。
S42、根据射频温度和下行信噪比的偏差，计算晶振补偿量并进行频率补偿。
本申请实施例中，定制模组在确定射频温度和下行信噪比的偏差后，能够进行晶振补偿量的计算，进而能够对定制模组进行频率补偿。该使用第一调度方法，进行频率跟踪和补偿的过程，均由定制模组侧独立完成，且通过锁相环的实现，不需要涉及到芯片层。
本申请实施例中，可选地还包括步骤S5，需要说明的是步骤S5与步骤S4之间不限定执行顺序，可选地，步骤S4与步骤S5可以同步进行。具体地，步骤S5可以通过以下步骤S51-步骤S52：
S51、将上行消息配置为定时提前量的更新并发送至基站。
例如，将上行消息RR字段设置为特定数值(如11)，配置为定制模组侧的定时提前量的更新并发送至基站，使得网络侧的基站通过MAC层的命令下发TAC(更新后的定时提前量)，其中TAC为基站发送给定制模组侧，告知定制模组侧发送数据包需要提前的时间大小。
S52、接收更新后的定时提前量并进行时间同步。
定制模组侧接收更新后的定时提前量从而进行时间同步。
可选地，本申请实施例的方法还包括步骤S6，需要说明的是步骤S6与步骤S4之间不限定执行顺序，可以进行调整。具体地：
步骤S6、当第一参数不满足第一预设条件，或者计时处理结果不满足第二预设条件，使用第二调度方法，进入UL-GAP。
可以理解的是，当第一参数不满足第一预设条件，或者计时处理结果不满足第二预设条件(计时处理结果在上述预设时间范围内，例如计时处理结果为256ms时)的即使用第二调度方法，进入UL-GAP，也可以为满足第一参数不满足第一预设条件，以及计时处理结果不满足第二预设条件两个条件时，使用第二调度方法，进入UL-GAP。
需要说明的是，在相关技术中，通常使用网络侧周期性调度的方式，例如：网络侧将调度发送至用户设备(UE)侧(即定制模组的一侧)后(需要时间t1)，UE等待一定时间(t2)启动上传。在信号0、1覆盖等级下，单个64B报文传输时间分别约为24ms和192ms；UE传输1000B的大包数据(需要时间t3)时，当UL-GAP的调度周期256ms到达时，上下行切换才进入40ms的GAP期进行下行同步，但此时因晶振发热和水表间干扰水气表数据的连续传输过程中实际上已经误解码，产生多次重传，以下进行说明：
T＝tNPDCCH+t1+tNPUSCH1+t2
Figure BDA0002865235730000061
τk+1＝τk-γtet(k)
Figure BDA0002865235730000062
其中，T为传输一个报文需要的总时间，tNPDCCH：下行控制信道的信令发送时间，tNPUSCH1：上行共享信道的时间发送时间，t1、t2如上述内容描述。而当水气表数据连续传输时，tNPUSCH1较大，导致NB-IoT晶振长时间频率偏移积累。从公式可以看出，频偏会产生相位旋转及符号判决错误。dn为第n个待调制数字符号，c(t)为星座调制波形，
Figure BDA0002865235730000063
为第i个星座相位，Δf为频偏，t为发送时间。Sr为第r个判决符号结果。i、n、r的取值范围均为正整数，最大值与发送的数据和包大小有关。τk、θk代表第K个符号的时间和相位，γt、
Figure BDA0002865235730000064
分别为调节系数，et(k)、
Figure BDA0002865235730000065
分别为第K个符号时间和相位偏差补偿量，τk+1、θk+1表示第K+1个符号的时间和相位，其中k取值范围为正整数。
而在本申请实施例中，为了尽可能避免上述问题，在定制模组侧设置了两种调度方法，而非采用网络侧周期性调度的方式，根据定制模组侧设置的预设条件来自主确定需要采取哪种调度方式，能够及时采用适当的调度方式，及时对频率跟踪和补偿以及进行时间同步，减少时频偏移积累，减轻干扰误码，实时抑制干扰，降低重传次数，有利于保持数据的大包传输的正常进行。
本发明实施例还提供了一种水气表数据连续传输装置，包括处理器以及存储器；
存储器用于存储程序；
处理器用于执行程序实现本发明实施例的水气表数据连续传输方法。本发明实施例的装置可以实现水气表数据连续传输的功能。该装置可以为包括手机或者电脑等等任意智能终端。
上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有程序，该程序被处理器执行完成如前述发明实施例的水气表数据连续传输方法。
本发明实施例还提供一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行前述发明实施例的水气表数据连续传输方法。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括多指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，简称ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，简称RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序的介质。
以上，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.水气表数据连续传输方法，其特征在于，包括以下步骤：
与基站接入以进行上行同步，进入水气表数据连续传输过程；
在所述水气表数据连续传输过程中，对第一参数进行检测，所述第一参数包括射频温度和下行信噪比中的至少一个；
当所述第一参数满足第一预设条件，触发计时器进行计时处理；
当计时处理结果满足第二预设条件，使用第一调度方法，进行频率跟踪和补偿。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述当所述第一参数满足第一预设条件，触发计时器进行计时处理，包括以下步骤：
当满足所述射频温度大于等于预设第一阈值和当所述下行信噪比小于等于预设第二阈值中的至少一个，触发计时器进行计时处理。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述计时处理结果包括调度周期，所述当计时处理结果满足第二预设条件，使用第一调度方法，包括以下步骤：
当所述调度周期位于预设时间范围内，使用所述第一调度方法。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述方法还包括以下步骤：
当所述第一参数不满足所述第一预设条件，或者所述计时处理结果不满足所述第二预设条件，使用第二调度方法，进入UL-GAP。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述与基站接入以进行上行同步，包括以下步骤：
与所述基站进行随机接入，并获取由基站通过随机接入响应发送的定时提前量，以进行上行同步。
6.根据权利要求5所述方法，其特征在于：还包括以下步骤：
将上行消息配置为所述定时提前量的更新并发送至所述基站；
接收更新后的所述定时提前量并进行时间同步。
7.根据权利要求1所述方法，其特征在于：所述使用第一调度方法，进行频率跟踪和补偿，包括以下步骤：
利用锁相环跟踪所述射频温度和所述下行信噪比的偏差；
根据所述射频温度和所述下行信噪比的偏差，计算晶振补偿量并进行频率补偿。
8.一种水气表数据连续传输系统，其特征在于，包括：
接入模块，用于与基站接入以进行上行同步，进入水气表数据连续传输过程；
检测模块，用于在所述水气表数据连续传输过程中，对第一参数进行检测，所述第一参数包括射频温度或者下行信噪比；
计时器模块，用于当所述第一参数满足第一预设条件，触发计时器进行计时处理；
调度模块，用于当计时处理结果满足第二预设条件，使用第一调度方法，进行频率跟踪和补偿。
9.一种水气表数据连续传输装置，其特征在于，包括处理器以及存储器；
所述存储器存储有程序；
所述处理器执行所述程序以实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。
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