CN112954767B - 一种无线通信方法与系统、存储介质、通信装置 - Google Patents

一种无线通信方法与系统、存储介质、通信装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种无线通信方法、装置和系统，该方法基于自组网，属于通信领域。所述无线通信方法包括：响应于新业务，所述自组网的源节点向路由所经中继节点发送载波聚合请求帧的信令消息；所述中继节点进行载波聚合配置，以形成载波聚合通道；所述中继节点向所述源节点反馈载波聚合应答帧的信令消息，所述新业务的数据通过所述载波聚合通道进行传输。通过对载波聚合技术的信令机制等进行改进拓展，使载波聚合技术可以运用于自组网中，实现了电力无线自组网的多业务高带宽的数据传输，提高了电力本地通信网络的吞吐量。

Description

一种无线通信方法与系统、存储介质、通信装置
技术领域
本发明涉及通信领域，具体地涉及一种无线通信方法与系统、存储介质、通信装置。
背景技术
从早期的模拟蜂窝系统到现在的第五代移动通信系统，移动通信与联网技术已得到迅速的发展，并在许多领域得到应用。蜂窝系统分模拟和数字两代系统，是覆盖范围最广的陆地公用移动通信系统。蜂窝系统中，覆盖区域一般划分为类似于蜂窝的多个小区。每个小区内设置固定的基站，为用户提供接入和信息转发服务。移动用户之间以及移动用户和非移动用户之间的通信均需通过基站进行。基站则一般通过有线线路连接到主要由交换机构成的骨干交换网络。蜂窝系统是一种有连接网络，一旦一个信道被分配给某个用户，通常此信道便一直被此用户使用。与蜂窝系统相比，自组网作为一种自组织网络，不依赖于现有无线网络基础设施，支持任意网络拓扑，并且自组网是一个无中心、分布式、多跳中继、动态路由、抗毁性强及扩展性好的无线宽带系统，内部使用自有的路由协议,通过无线多跳转发完成各节点间的无线通信。自组网具有部署维护成本低、覆盖范围大速率高、网络健壮自适应性强、链路自感知自愈等优点，既可作为一种独立的无线自组织网络存在，又可作为现有异构网络系统的有效补充和拓展。除了可用于城市环境外，移动自组网更适合于野外环境、战场、灾区或需要临时建立移动通信网络的场合。
现有技术中，自组网没有严格的控制中心，所有节点的地位是平等的，是一种对等式网络。节点能够随时加入和离开网络，任何节点的故障都不会影响整个网络的运行，具有很强的抗毁性。但是，无线信道本身的物理特性决定了自组网的带宽极为有限，且竞争共享无线信道产生的碰撞、信号衰减、噪音干扰及信道干扰等因素使得自组网的实际带宽与系统吞吐量远小于理论值，目前尚没有方法解决自组网存在的上述问题。
发明内容
本申请的发明人发现了自组网存在的上述问题，提出了利用载波聚合技术解决或部分解决上述问题，载波聚合(Carrier Aggregation，CA)是指LTE-A系统使用两个以上的载波，通过聚合方式将多个离散或者连续的小频带扩展成更宽的频带来传输数据，但是，由于载波聚合技术当前主要应用于LTE-A系统，其工作方式为无线基站与用户终端之间上下行直接通信，故载波聚合技术无法直接应用在多跳的自组网中，本申请的发明人对其进行改进拓展，使载波聚合技术可以运用于自组网。
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种无线通信方法，该方法基于自组网，该方法包括：
响应于新业务，所述自组网的源节点向路由所经中继节点发送载波聚合请求帧的信令消息；
所述中继节点进行载波聚合配置，以形成载波聚合通道；
所述中继节点向所述源节点反馈载波聚合应答帧的信令消息，所述新业务的数据通过所述载波聚合通道进行传输。
可选的，所述中继节点进行载波聚合配置包括：将用于每一新业务的可用子载波形成一组子载波集；设定同组所述子载波集的子载波共用相同的链路自适应技术、混合自动重传请求进程和ACK/NAK反馈机制。
可选的，当含有多个业务时，形成的多组所述子载波集的数据流在MAC层进行聚合，形成所述载波聚合通道。
可选的，所述载波聚合请求帧的信令消息包括每一新业务所需的可用子载波的数量。
可选的，根据所述新业务的带宽需求确定所述每一新业务所需的可用子载波的数量，选择发送功率较高的所述可用子载波形成所述子载波集。
可选的，所述中继节点进行载波聚合配置还包括：搜集全网的子载波资源使用情况，确定所述可用子载波。
可选的，所述源节点与所述中继节点之间的信令消息交互通过子载波形成的控制信道进行。
可选的，通过以下方式确定所述路由所经中继节点：将所有网络节点形成全局拓扑表，确定路由；根据路由确定涉及的所述中继节点。
相应的，本发明实施例提供一种无线通信系统，所述系统包括：
源节点，用于生成新业务，向路由所经中继节点发送载波聚合请求帧的信令消息；接收所述中继节点反馈的载波聚合应答帧的信令消息；
中继节点，用于接收所述源节点发送的所述载波聚合请求帧的信令消息；进行载波聚合配置；向所述源节点反馈所述载波聚合应答帧的信令消息。
可选的，所述无线通信系统用于执行任意一项所述的无线通信方法。
相应的，本发明实施例提供一种计算机可读的存储介质，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述任一项所述无线通信方法。
相应的，本发明实施例提供一种无线通信装置，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述任一项所述无线通信方法。
本申请的发明人通过对载波聚合技术的信令机制等进行改进拓展，使载波聚合技术可以运用在自组网中，实现了电力无线自组网的多业务高带宽的数据传输，提高了电力本地通信网络的吞吐量。
本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：
图1是本发明实施例提供的一种无线通信方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的一种载波聚合配置的方法的流程示意图；
图3是本发明实施例提供的一种载波聚合配置的方法的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。
图1是本发明实施例提供的一种无线通信方法的流程示意图，请参考图1，该无线通信的方法基于自组网可以包括以下步骤：
步骤S110:响应于新业务，所述自组网的源节点向路由所经中继节点发送载波聚合请求帧的信令消息；
所述源节点是指充当信源发送原始数据包的网络节点，所述路由所经中
继节点是指源节点传输数据到目的节点的过程中经过的网络节点，优选的，可以通过以下方式确定所述路由所经中继节点：网络初始化，所有网络节点形成全局拓扑表，确定路由；根据路由确定涉及的所述中继节点。
所述载波聚合请求帧的信令消息包括但不限于每一新业务所需的可用子载波的数量，优选的，可以根据所述新业务的带宽需求确定所述每一新业务所需的可用子载波的数量。在一个具体实施例中，当新业务所需要的带宽为100MHz，每个载波的带宽为20MHz时，所需要的可用子载波的数量为5个。
需要说明的是，所述带宽指的是网络的通信线路能够传送数据的能力，表示在单位时间内从网络中的某一点到另一点能够通过的最高数据率。所述子载波指的是未受调制的周期性振荡信号，用来传输数据，一般需要发送的数据的频率是低频的，如果按照本身的数据的频率来传输，不利于接收和同步，使用载波传输，可以将数据的信号加载到载波的信号上，接收方按照载波的频率来接收数据信号，由于有意义的信号波的波幅与无意义的信号的波幅是不同的，所以将这些信号提取出来就是传输的数据信号。
步骤S120:所述中继节点进行载波聚合配置，以形成载波聚合通道；
图2是本发明实施例提供的一种载波聚合配置的方法的流程示意图，请参考图2，该载波聚合配置的方法可以包括以下步骤：
S210：搜集全网的子载波资源使用情况，确定所述可用子载波。
优选的，可以通过任何一种确定子载波资源使用情况的方式，确定所述可用子载波，在一个具体实施例中，可以通过HELLO报文搜集全网的子载波资源使用情况，确定所述可用子载波。
S220：将用于每一新业务的可用子载波形成一组子载波集；
优选的，可以选择发送功率较高的所述可用子载波形成所述子载波集，此处不对可用子载波进行限制，也可以不按照发送功率的高低选择可用子载波。在一个具体实施例中，各中继节点在收到所述载波聚合请求帧后，对所述可用子载波按其发送功率进行排序，选择发送功率较高的并且新业务所需数量的子载波形成一组子载波集；例如，当新业务一需要的带宽为40MHz，每个载波的带宽为20MHz时，需要聚合的子载波的数量为2个，发送功率较高的前两个可用子载波形成一组子载波集，当新业务二需要的带宽为60MHz，每个载波的带宽为20MHz时，需要聚合的子载波的数量为3个，发送功率较高的前3个可用子载波形成一组子载波集，如图3所述新业务一需要2个可用子载波，可用子载波1、2形成一组子载波集，新业务二需要3个可用子载波，3个可用子载波3、4、5形成一组子载波集。
S230：设定同组所述子载波集的子载波共用相同的链路自适应技术、混合自动重传请求进程和ACK/NAK反馈机制。
需要说明的是，所述链路自适应技术指系统根据当前获取的信道信息，自适应地调整系统传输参数的行为，用以克服或者适应当前信道变化带来的影响。链路自适应技术主要包含两方面的内容：一方面是信道信息的获取，准确和有效地获得当前信道环境参数，以及采用什么样的信道指示参数能够更为有效和准确地反映信道的状况；另一方面是传输参数的调整，其中包含调制方式、编码方式、冗余信息、发射功率以及时频资源等参数的调整。
所述混合自动重传请求进程是指由于无线信道时变特性和多径衰落对信号传输带来的影响，以及一些不可预测的干扰会导致信号传输的失败，通常采用前向纠错编码的技术和自动重传请求等方法来进行差错控制，从而确保服务质量。
S240：当含有多个业务时，形成的多组所述子载波集的数据流在MAC层进行聚合，形成所述载波聚合通道。
优选的，所述子载波集完成数据流传输块与物理层处理过程后，同组子载波集可以共用相同的链路自适应技术、混合自动重传请求(HARQ)进程和相对应的ACK/NAK反馈机制，多组所述子载波集的数据流在MAC层进行聚合，形成所述载波聚合通道，如图3所示，新业务一包括可用子载波1、2形成的子载波集，所述子载波集完成物理层处理后，共用相同的链路自适应技术、混合自动重传请求进程(即HARQ1)和相对应的ACK/NAK反馈机制，新业务二包括可用子载波3、4、5形成的子载波集，所述子载波集完成物理层处理后，共用相同的链路自适应技术、混合自动重传请求进程(即HARQ2)和相对应的ACK/NAK反馈机制，两组子载波集的数据流在MAC层进行聚合，形成所述载波聚合通道。
所述载波聚合可以为频带内相邻载波聚合，也可以是频带内不相邻载波聚合，也可以是频带外不相邻载波聚合形成载波聚合通道，此处不进行限制。
步骤S130:所述中继节点向所述源节点反馈载波聚合应答帧的信令消息，所述新业务的数据通过所述载波聚合通道进行传输。
需要说明的是，当源节点收集齐路由所经中继节点的所有载波聚合应答帧后，则所经过的中继节点均已完成载波聚合配置，源节点可以通过已经聚合的载波信道，向下一跳中继节点发送数据包，直到数据包到达目的节点。
所述源节点与所述中继节点之间的信令消息，包括但不限于载波聚合请求帧信令消息、载波聚合应答帧信令消息，可以通过载波形成的控制信道进行传输，所述控制信道可以由一个或多个子载波形成，所述无线通信系统支持全双工与半双工的通信模式。
本申请的发明人通过对载波聚合技术的信令机制、MAC层协议等进行改进拓展，使载波聚合技术可以运用在自组网中，实现了电力无线自组网的多业务高带宽的数据传输，提高了电力本地通信网络的吞吐量。
本发明实施例还提供一种基于自组网的无线通信系统，所述系统包括：
源节点，用于生成新业务，向路由所经中继节点发送载波聚合请求帧的信令消息；接收所述中继节点反馈的载波聚合应答帧的信令消息；
中继节点，用于接收所述源节点发送的所述载波聚合请求帧的信令消息；进行载波聚合配置；向所述源节点反馈所述载波聚合应答帧的信令消息。所述无线通信系统用于执行本发明的无线通信方法。
本发明的实施例提供一种无线通信装置，所述无线通信装置包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器用于执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。
处理器中包含内核，由内核去存储器中调取相应的程序单元。内核可以设置一个或以上，通过调整内核参数来调整数据传输的带宽。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)，存储器包括至少一个存储芯片。
本发明实施例提供了一种存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现所述无线通信方法。
本发明实施例提供了一种处理器，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运行时执行所述无线通信方法。
本发明实施例提供了一种设备，设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，处理器执行程序时实现以下步骤：响应于新业务，所述自组网的源节点向路由所经中继节点发送载波聚合请求帧的信令消息；所述中继节点进行载波聚合配置，以形成载波聚合通道；所述中继节点向所述源节点反馈载波聚合应答帧的信令消息，所述新业务的数据通过所述载波聚合通道进行传输。所述中继节点进行载波聚合配置包括：将用于每一新业务的可用子载波形成一组子载波集；设定同组所述子载波集的子载波共用相同的链路自适应技术、混合自动重传请求进程和ACK/NAK反馈机制。当含有多个业务时，形成的多组所述子载波集的数据流在MAC层进行聚合，形成所述载波聚合通道。所述载波聚合请求帧的信令消息包括每一新业务所需的可用子载波的数量。根据所述新业务的带宽需求确定所述每一新业务所需的可用子载波的数量，选择发送功率较高的所述可用子载波形成所述子载波集。所述中继节点进行载波聚合配置还包括：搜集全网的子载波资源使用情况，确定所述可用子载波。所述源节点与所述中继节点之间的信令消息交互通过子载波形成的控制信道进行。通过以下方式确定所述路由所经中继节点：将所有网络节点形成全局拓扑表，确定路由；根据路由确定涉及的所述中继节点。本文中的设备可以是服务器、PC、PAD、手机等。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当在数据处理设备上执行时，适于执行所述无线通信的方法。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
存储器可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。存储器是计算机可读介质的示例。
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。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (9)

1.一种无线通信方法，该方法基于自组网，其特征在于，该方法包括：
响应于新业务，所述自组网的源节点向路由所经中继节点发送载波聚合请求帧的信令消息；其中，所述载波聚合请求帧的信令消息包括新业务所需子载波的数量；
根据所述载波聚合请求帧的信令消息，所述中继节点进行载波聚合配置，以形成载波聚合通道，其中，各中继节点在收到所述载波聚合请求帧后，对可用子载波按发射功率进行排序，选择发送功率较高并且新业务所需数量的子载波形成一组子载波集；
所述中继节点向所述源节点反馈载波聚合应答帧的信令消息，所述新业务的数据通过所述载波聚合通道进行传输。
2.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述中继节点进行载波聚合配置包括：
将用于每一新业务的可用子载波形成一组子载波集；
设定同组所述子载波集的子载波共用相同的链路自适应技术、混合自动重传请求进程和ACK/NAK反馈机制。
3.根据权利要求2所述的无线通信方法，其特征在于，当含有多个业务时，形成的多组所述子载波集的数据流在MAC层进行聚合，形成所述载波聚合通道。
4.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，所述源节点与所述中继节点之间的信令消息交互通过子载波形成的控制信道进行。
5.根据权利要求1所述的无线通信方法，其特征在于，通过以下方式确定所述路由所经中继节点：
将所有网络节点形成全局拓扑表，确定路由；
根据路由确定涉及的所述中继节点。
6.一种无线通信系统，该系统基于自组网，所述系统包括：
源节点，用于响应新业务，向路由所经中继节点发送载波聚合请求帧的信令消息；接收所述中继节点反馈的载波聚合应答帧的信令消息；其中，所述载波聚合请求帧的信令消息包括新业务所需子载波的数量；
中继节点，用于接收所述源节点发送的所述载波聚合请求帧的信令消息；收到所述载波聚合请求帧后，对可用子载波按发射功率进行排序，选择发送功率较高并且新业务所需数量的子载波形成一组子载波集；向所述源节点反馈所述载波聚合应答帧的信令消息。
7.根据权利要求6所述的无线通信系统，其特征在于，所述系统用于执行权利要求1-5中任意一项所述无线通信方法。
8.一种计算机可读的存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有计算机程序，其中，所述计算机程序被设置为运行时执行所述权利要求1-5任一项中所述的方法。
9.一种无线通信装置，包括存储器和处理器，其特征在于，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器被设置为运行所述计算机程序以执行所述权利要求1-5任一项中所述的方法。
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