CN117014910A - 无线协议栈框架及基于无线协议框架的通信方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种无线协议栈框架及基于无线协议框架的通信方法，无线协议栈框架包括发送端和接收端，发送端的第一信道维护模块用于获取第N轮次第一传输信息、第N‑1轮次第一资源推荐信息和第N‑1轮次第二资源推荐信息并预测虚拟信道信息和生成第N轮次第一资源推荐信息；发送端的第一数据处理模块用于获取第一数据信息，基于虚拟信道信息将第N轮次第一资源推荐信息和第一数据信息进行处理，生成目标信号；接收端的第二数据处理模块用于接收目标信号，并对目标信号进行处理，获得第N轮次第一资源推荐信息和第一数据信息；接收端的第二信道维护模块用于获取第N轮次第一资源推荐信息和第N轮次第二传输信息，并生成第N轮次第二资源推荐信息。

Description

无线协议栈框架及基于无线协议框架的通信方法

技术领域

本申请涉及通信领域，更具体地，涉及一种无线协议栈框架及基于无线协议框架的通信方法。

背景技术

随着工业自动化、车联网、智能电网等场景下高新应用的涌现，使用网络的设备对于无线网络超低时延特性的要求将日趋严苛。无线系统时延约束主要受到两部分限制，一是发送方和接收方的控制信息反复交互与确认，二是数据包在发送方和接收方的接收和还原要经历的多层级协议栈处理。

目前，为了降低无线网络的时延主要采取三种方式：(1)对数据传输的流程进行优化处理，例如缩短数据传输时间间隔，对混合自动重传请求流程进行优化，以缩短重传带来的过长时延；(2)引入雾计算、分布式网络技术，通过在边缘网络进行数据处理与计算来减小与核心网的交互时延；(3)利用机器学习和人工智能技术为超低时延网络赋能，有效解决动态环境以及由于低时延限制而缺乏网络完整信息的复杂优化问题。但是，上述数据通信的方式均基于第三代合作伙伴计划(3rd Generation Partnership Project，简称3GPP)的无线协议栈的闭环通信，其中，大部分由授权、导频信令等控制信令引起的传输时延以及层级内的业务数据处理和传输时延无法得到有效抑制。

因此，如何有效的降低无线网络的时延，使无线网络满足超低时延的要求是亟待解决的问题。

发明内容

本申请的一些实施方式提供了可至少部分解决现有技术中存在的上述问题的一种无线协议栈框架及基于无线协议框架的通信方法。

根据本申请的一个方面，提供了一种无线协议栈框架，所述无线协议栈框架可包括发送端和接收端，其中，所述发送端包括第一信道维护模块和第一数据处理模块，其中，所述第一信道维护模块用于获取第N轮次第一传输信息、第N-1轮次第一资源推荐信息和第N-1轮次第二资源推荐信息，其中，N为大于等于2的整数；基于所述第N轮次第一传输信息和所述第N-1轮次第一资源推荐信息预测虚拟信道信息，并基于所述第N轮次第一传输信息和所述第N-1轮次第二资源推荐信息生成第N轮次第一资源推荐信息；所述第一数据处理模块，与所述第一信道维护模块并行，用于获取第一数据信息，基于所述虚拟信道信息将所述第N轮次第一资源推荐信息和所述第一数据信息进行处理，生成目标信号；所述接收端包括第二信道维护模块和第二数据处理模块，其中，所述第二数据处理模块用于接收所述目标信号，并对所述目标信号进行处理，获得所述第N轮次第一资源推荐信息和所述第一数据信息；所述第二信道维护模块用于获取所述第N轮次第一资源推荐信息和第N轮次第二传输信息，将所述第N轮次第一资源推荐信息进行存储，并基于所述第N轮次第二传输信息，生成第N轮次第二资源推荐信息。

本申请另一方面提供了一种基于无线协议栈框架的通信方法，所述方法可包括：第一信道维护模块获取第N轮次第一传输信息、第N-1轮次第一资源推荐信息和第N-1轮次第二资源推荐信息，其中，N为大于等于2的整数；所述第一信道维护模块基于所述第N轮次第一传输信息和所述第N-1轮次第一资源推荐信息预测虚拟信道信息，并基于所述第N轮次第一传输信息和所述第N-1轮次第二资源推荐信息生成第N轮次第一资源推荐信息；第一数据处理模块获取第一数据信息，基于所述虚拟信道信息将所述第N轮次第一资源推荐信息和所述第一数据信息进行处理，生成目标信号；第二数据处理模块接收所述目标信号，并对所述目标信号进行处理，获得所述第N轮次第一资源推荐信息和所述第一数据信息；以及第二信道维护模块获取所述第N轮次第一资源推荐信息和第N轮次第二传输信息，将所述第N轮次第一资源推荐信息进行存储，并基于所述第N轮次第二传输信息，生成第N轮次第二资源推荐信息。

在本申请一个实施方式中，所述第一信道维护模块基于所述第N轮次第一传输信息和所述第N-1轮次第一资源推荐信息预测虚拟信道信息，可包括：获取预测模型，并基于所述预测模型和所述第N轮次第一传输信息预测用户设备移动信息和业务流信息；基于所述用户设备移动信息确定目标虚拟小区；以及基于所述目标虚拟小区、所述业务流信息、所述第N轮次第一传输信息和所述第N-1轮次第一资源推荐信息生成所述虚拟信道信息，其中，所述虚拟信道信息包括调制映射方案和资源块调度方案。

在本申请一个实施方式中，基于所述用户设备移动信息确定目标虚拟小区，可包括：基于所述用户设备移动信息为每个用户设备构建对应的第一虚拟小区和第二虚拟小区；以及将所述第二虚拟小区与所述第一虚拟小区进行对比，确定所述目标虚拟小区；其中，若所述第二虚拟小区与所述第一虚拟小区构成不同或者所述第二虚拟小区存在新增接入点，将所述第二虚拟小区作为所述目标虚拟小区，否则，将所述第一虚拟小区作为所述目标虚拟小区。

在本申请一个实施方式中，基于所述目标虚拟小区、所述业务流信息、所述第N轮次第一传输信息和所述第N-1轮次第一资源推荐信息生成所述虚拟信道信息，可包括：基于所述第N轮次第一传输信息生成所述调制映射方案；以及基于所述调制映射方案、所述目标虚拟小区、所述业务流信息、所述第N-1轮次第一资源推荐信息生成所述资源块调度方案。

在本申请一个实施方式中，第一数据处理模块获取第一数据信息，基于所述虚拟信道信息将所述第N轮次第一资源推荐信息和所述第一数据信息进行处理，生成目标信号，可包括：检测是否存在所述第一数据信息以及所述第一数据信息的数量；若检测到多个所述第一数据信息，将每个所述第一数据信息设定优先级；于所述虚拟信道信息和所述优先级对所述第一数据信息进行处理，生成至少一个数据传输块；以及基于所述虚拟信道信息对所述数据传输块进行处理，生成所述目标信号。

在本申请一个实施方式中，第二数据处理模块接收所述目标信号，并对所述目标信号进行处理，获得所述第N轮次第一资源推荐信息和所述第一数据信息，可包括：对所述目标信号进行处理，获得对应的所述数据传输块；以及对多个所述数据传输块中的数据进行还原、排序和重组，获得所述第一数据信息和所述第N轮次第一资源推荐信息。

根据本申请示例性的实施方式，通过在发送端设置第一信道维护模块和第一数据处理模块，在接收端设置第二信道维护模块和第二数据处理模块，减小垂直逐层处理的时延开销，减小数据逐层传输的时延。并且去除单次数据传输用户侧和网络侧的控制信令交互过程，进一步降低通信时延。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显。其中：

图1A为5G NR用户面无线协议栈架构的示意图；

图1B为5G NR控制面无线协议栈架构的示意图；

图2A为基于5G NR的无线协议栈的数据传输流程示意图；

图2B为基于5G NR的无线协议栈数据传输具体过程示意图；

图3为根据本申请实施方式的无线协议栈框架1000的示意图；

图4为根据本申请实施方式的无线协议栈框架通信方法的流程图；

图5为根据本申请示例性实施方式的生成虚拟信道信息的流程图；

图6为根据本申请示例性实施方式的基于用户设备移动信息和业务流信息确定目标虚拟小区的流程图；

图7为根据本申请示例性实施方式的制定调制映射方案和资源块调度方案的流程图；

图8为根据本本申请示例性的实施方式的生成目标信号的流程图；

图9为根据本本申请示例性的实施方式的接收端对目标信号进行处理的流程图。

具体实施方式

为了更好地理解本申请，将参考附图对本申请的各个方面做出更详细的说明。应理解，这些详细说明只是对本申请的示例性实施方式的描述，而非以任何方式限制本申请的范围。在说明书全文中，相同的附图标号指代相同的元件。表述“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和全部组合。

在附图中，为了便于说明，已稍微调整了元素的大小、尺寸和形状。附图仅为示例而并非严格按比例绘制。如在本文中使用的，用语“大致”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。另外，在本申请中，各步骤处理描述的先后顺序并不必然表示这些处理在实际操作中出现的顺序，除非有明确其它限定或者能够从上下文推导出的除外。

还应理解的是，诸如“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”等表述在本说明书中是开放性而非封闭性的表述，其表示存在所陈述的特征、元件和/或部件，但不排除一个或多个其它特征、元件、部件和/或它们的组合的存在。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，其修饰整列特征，而非仅仅修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。

除非另外限定，否则本文中使用的所有措辞(包括工程术语和科技术语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，除非本申请中有明确的说明，否则在常用词典中定义的词语应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，而不应以理想化或过于形式化的意义解释。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本申请。

图1A为5G NR用户面无线协议栈架构的示意图。图1B为5GNR控制面无线协议栈架构的示意图。如图1A和1B所示，5G NR无线网络中可以包括两个不同的协议栈，分别处理用户设备(User Equipment，简称UE)与基站(gNB)之间不同类型的数据，其中，控制信令的数据可以通过控制面板无线协议栈处理，业务数据可以通过用户面无线协议栈处理。在业务数据传输和信令数据传输的无线协议栈架构中，不同的层级依次对数据独立执行一系列的处理，以完成各自层级的任务。

用户面无线协议栈主要包括物理层和数据链路层，其中，物理层主要用于物理信道上信息的传输，完成无线信号收发的相关处理；数据链路层主要用于递交用户数据。物理层(L1层)可以包括端口物理层(Physical Layer，简称PHY)，数据链路层(L2层)可以包括媒体接入控制子层(Media Access Control layer，简称MAC)、无线链路控制子层(Radiolink Control，简称RLC)、分组数据汇聚协议层(Packet Data Convergence Protocol，简称PDCP)和服务数据适配协议子层(Service Data Adaptation Protocol，简称SDAP)。

用户面无线协议栈主要包括物理层(L1层)、数据链路层(L2层)和网络层(L3层)，其中，网络层主要用于建立连接、移动性管理和安全功能管理。物理层可以包括PHY层；数据链路层可以包括MAC层、RLC层和PDCP层；网络层可以包括无线资源控制协议层(RadioResource Control，简称RRC)和非接入层(Non-Access Stratum，简称NAS)。

在5G NR的无线协议栈架构中，UE、gNB和核心网之间的数据传输首先需要通过RRC信令交互建立连接。一个UE支持建立多个协议数据单元(Protocol Data Unit，简称PDU)会话，每个PDU会话可以包含多个服务质量流(Qaulity of Service，简称QoS)。QoS流是最精细的QoS区分粒度，每个QoS流包含了5GQoS标识符(5G QoS Identifier，简称5QI)、上下行的最大丢包率以及最大流量比特率等详细信息。在发送端，当上层网际互连协议流(Internet Protocol，简称IP)流按照一定的QoS规则映射成QoS流并传输至SDAP子层后，SDAP子层将各个QoS流映射到数据无线承载(DRB)上，其中，DRB为用户数据实际传输的通道。分组数据包打上QoS流标识符(QFI)进行分类和标记。数据随后被逐层处理、封装再传输至下层，以完成不同子层功能，并最终以无线电波的形式发送。类似地，在接收端对接收信号执行逆过程再传输至上层。在此过程中，用户面数据传输始终依赖于控制信令的交互和闭环反馈机制，例如，在下行传输中，基站侧MAC层调度器基于UE侧上报的信道状态信息(Channel State Information，简称CSI)和反馈信息进行无线资源调度，并将下行链路控制信息指示(Downlink Control Information Indicator，简称DCI)发送给UE，其中，反馈信息可以包括正向反馈(Acknowledgement，简称ACK)和负向反馈(NegativeAcknowledgement，简称NACK)。

图2A为基于5G NR的无线协议栈的数据传输流程示意图。图2B为基于5G NR的无线协议栈数据传输具体过程示意图。如图2A所示，业务数据流(Service Data Flow，简称SDF)经过应用层和传输层的处理，映射成携带QoS需求信息的数据流传输至网络层、数据链路层和物理层。然后经过通信媒介的传输，到达基站侧，再次经过基站侧的物理层、数据链路层、网络层、传输层以及应用层，完成数据的传输过程。如图2B所示，在传统的数据传输流程中，当UE需要和网络侧发送数据时，在UE已完成小区搜索和同步的前提下，需要进一步执行随机接入过程，从而实现与gNB的上行同步。具体过程为：UE侧产生数据包之后，与基站进行多次控制信令交互，完成多次控制信令交互之后，基于图2A无线协议栈依照层进行数据传输，完成数据传输之后，获得反馈数据(ACK/HARQ)。5G NR的无线协议栈下功能分层、依序执行的数据传输过程导致用户数据逐层处理的时延以及控制信令反馈传输的时延无法得到有效抑制。

图3为根据本申请实施方式的无线协议栈框架1000的示意图。如图3所示，无线协议栈框架1000可以包括发送端1100和接收端1200。其中，发送端1100可以包括第一信道维护模块1110和第一数据处理模块1120，接收端1200可以包括第二信道维护模块1210和第二数据处理模块1220。

在本申请示例性的实施方式中，发送端1100的第一信道维护模块1110可以用于获取第N轮次第一传输信息、第N-1轮次第一资源推荐信息和第N-1轮次第二资源推荐信息，其中，N为大于等于2的整数；并基于第N轮次第一传输信息和第N-1轮次第一资源推荐信息预测虚拟信道信息，并基于第N轮次第一传输信息和第N-1轮次第二资源推荐信息生成第N轮次第一资源推荐信息；第一数据处理模块1120与第一信道维护模块1110并行，可以用于获取第一数据信息，基于虚拟信道信息将第N轮次第一资源推荐信息和第一数据信息进行处理，生成目标信号。发送端1100还可以包括应用层1130和传输层1140，其中，应用层1130可以为应用程序提供服务，即通过应用进程间的交互来完成特定网络应用；传输层1140可以建立端口到端口的通信。其中，第N轮次第一传输信息可以包括信道状态信息、业务预测信息、用户设备位置预测信息以及实时环境信息；第N-1轮次第一资源推荐信息为上一个传输轮次中第一信道维护模块生成的第一资源推荐信息；第N-1轮次第二资源推荐信息为上一个传输轮次中第二信道维护模块生成的第二资源推荐信息。

在本申请示例性的实施方式中，第一信道维护模块还可以基于第N轮次第一传输信息和第N-1轮次第一资源推荐信息预测虚拟信道信息，其中，虚拟信道信息可以包括资源块调度方案和调制映射方案。生成虚拟信道信息可以包括：获取预测模型，并基于预测模型和第N轮次第一传输信息预测用户设备移动信息和业务流信息；基于用户设备移动信息确定目标虚拟小区；基于目标虚拟小区、业务流信息、第N轮次第一传输信息和第N-1轮次第一资源推荐信息生成虚拟信道信息，其中，虚拟信道信息包括调制映射方案和资源块调度方案。

在本申请示例性的实施方式中，为了在数据到达第一数据处理模块时，第一数据处理模块可以及时地对数据进行处理，第一信道维护模块可以提前预测虚拟信道信息。示例性地，第一信道维护模块可以基于预测模型和第N轮次第一传输信息预测用户设备移动信息和业务流信息，其中，用户设备移动信息可以包括用户设备轨迹，业务流信息可以包括上行业务流大小和下行业务流大小。

在本申请示例性的实施方式中，移动设备UE可以同时主动与多个接入点(AccessPoint，简称AP)连接，形成一个以移动设备UE为中心的虚拟小区，以便通过空间复用和与其相连的多个AP之间执行联合多点协作传输技术(Coordinated Multiple Point，简称CoMP)来提供通信可靠性。虚拟小区中所有的AP由锚节点(AN)管理，在上行链路中，每个移动设备UE利用主动关联技术进行无授权传输，移动设备UE可以独立主动地选择网络和无线资源，因此不再需要和AN进行信令交互以获得其资源分配和访问控制信息。在下行链路中，AN利用雾计算或者边缘计算和预期移动性管理技术来集中管理AP和无线资源，以对其覆盖范围内的大量用户提供服务。

在本申请示例性的实施方式中，基于用户设备移动信息确定目标虚拟小区可以包括：基于用户设备移动信息为每个用户设备构建对应的第一虚拟小区和第二虚拟小区；将第二虚拟小区与第一虚拟小区进行对比，确定目标虚拟小区；其中，若第二虚拟小区与第一虚拟小区构成不同或者第二虚拟小区存在新增接入点，将第二虚拟小区作为目标虚拟小区，否则，将第一虚拟小区作为目标虚拟小区。

示例性地，当前的传输时刻为t时刻，在t-1时刻，第一信道维护模块可以基于t时刻对应的用户设备移动信息为每个用户设备分配合适的接入点，以每个用户设备为中心，构建t时刻每个用户设备对应的第一虚拟小区。然后再次基于t+1时刻对应的用户设备移动信息，对每个用户设备分配合适的接入点，构建t+1时刻对应的第二虚拟小区。将第二虚拟小区与第一虚拟小区进行对比，如果第二虚拟小区与第一虚拟小区构成相同，则将第一虚拟小区作为目标虚拟小区，如果第二虚拟小区与第一虚拟小区构成不同或者检测到第二虚拟小区存在新增接入点，第一信道维护模块进行虚拟小区的切换，将第一虚拟小区切换为第二虚拟小区，即将第二虚拟小区作为目标虚拟小区。

在本申请示例性的实施方式中，在确定目标虚拟小区之后，第一信道维护模块1110还可以生成调制映射方案和资源块调度方案，其中，生成调制映射方案和资源块调度方案可以包括：基于第N轮次第一传输信息生成调制映射方案；基于调制映射方案、目标虚拟小区、业务流信息、第N-1轮次第一资源推荐信息生成资源块调度方案。

示例性地，第一信道维护模块可以根据第N轮次第一传输信息生成调制映射方案，其中，调制映射方案可以包括调制方式、层数和发射功率。然后基于调制映射方案、目标虚拟小区、业务流信息、第N-1轮次第一资源推荐信息生成资源块调度方案，其中，资源块调度方案可以包括用户设备在其对应的目标虚拟小区内的每个接入点进行传输时，动态随机选择占用资源块的位置和数量。

在本申请示例性的实施方式中，第一信道维护模块1110还可以基于第N轮次第一传输信息和第N-1轮次第二资源推荐信息生成第N轮次第一资源推荐信息。进一步地，第一信道维护模块1110将虚拟信道信息和第N轮次第一资源推荐信息发送至第一数据处理模块1120。

根据本申请示例性的实施方式，通过第一信道维护模块生成虚拟信道信息和第N轮次第一资源推荐信息，并在后续过程中基于虚拟信道信息进行数据发送，免去了发送端与输出端信令交互的过程，降低了通信过程的时延。并且通过随机选择占用不同的资源块的位置和数量，可以在一定程度上实现数据流的加密，以保证数据无法被完整窃听，提高了数据传输的安全性。

在本申请示例性的实施方式中，第一数据处理模块1120与第一信道维护模块1110并行，第一数据处理模块1120可以用于获取第一数据信息，基于虚拟信道信息将第N轮次第一资源推荐信息和第一数据信息进行处理，生成目标信号。生成目标信号可以包括：检测是否存在第一数据信息以及第一数据信息的数量；若检测到多个第一数据信息，将每个第一数据信息设定优先级；基于虚拟信道信息和优先级对第一数据信息进行处理，生成至少一个数据传输块；以及基于虚拟信道信息对数据传输块进行处理，生成目标信号。

示例性地，首先检测第一数据处理模块1120中是否存在第一数据信息，若存在第一数据信息，检测第一数据信息的数量。其中，第一数据信息包括数据流和服务质量流需求信息或者第一数据信息包括数据流、服务质量流需求信息和用户设备优先级信息。若检测到多个第一数据信息，将每个第一数据信息设定优先级。例如，对于通信时延要求较高的设置较高的优先级，对于通信时延要求较低的设置较低的优先级。然后可以基于虚拟信道信息和优先级对第一数据信息进行处理，生成至少一个数据传输块。例如，用户设备的虚拟小区内存在多个接入点AP，可以从多个接入点AP中选择一部分或者全部的接入点AP发送第一数据信息，并基于优先级和虚拟信道信息对第一数据信息进行分段处理或复用处理，生成对应的数据传输块，可选地，第一数据处理模块还可以基于用户设备的虚拟小区信息将第一数据信息进行复制，生成多个第一数据信息。进一步地，基于虚拟信道信息对数据传输块进行处理，生成目标信号。例如，可以将接收到的数据传输块进行循环冗余校核(CyclicRedundancy Check，简称CRC)附着、速率匹配、调制、层映射、多入多出(Multiple-InputMultiple-Output，简称MIMO)预编码、天线端口映射和无线资源映射，生成目标信号。

在本申请示例性的实施方式中，接收端1200的第二数据处理模块1220可以用于接收目标信号，并对目标信号进行处理，获得第N轮次第一资源推荐信息和第一数据信息。第二信道维护模块1210可以用于获取第N轮次第一资源推荐信息和第N轮次第二传输信息，将第N轮次第一资源推荐信息进行存储，并基于第N轮次第二传输信息，生成第N轮次第二资源推荐信息。接收端1200还可以包括应用层1130和传输层1140，其中，应用层1130可以为应用程序提供服务，即通过应用进程间的交互来完成特定网络应用；传输层1140可以建立端口到端口的通信。

在本申请示例性的实施方式中，第二数据处理模块1220对目标信号进行处理可以包括：对目标信号进行处理，获得对应的数据传输块；多个数据传输块中的数据进行还原、排序和重组，获得第一数据信息和第N轮次第一资源推荐信息。

示例性地，由于用户设备可以接收多个接入点AP发送相同的数据流，可能会出现分段数据流重复的情况。因此，第二数据处理模块1220需要对数据传输块进行重复性检验，去除相同的数据传输块，然后第二数据处理模块1220可以对接收到的数据传输块进行检测并进行还原处理，数据处理的过程可以为发送端对数据进行处理的逆过程。例如，第二数据处理模块1220可以进行无线资源解映射、信道估计与均衡、层解映射、解调、解速率匹配和CRC校验等数据处理，并对多个数据传输块中的数据进行排序和重组，还原第一数据信息和第N轮次第一资源推荐信息。

在本申请示例性的实施方式中，第二信道维护模块1210可以获取第N轮次第一资源推荐信息和第N轮次第二传输信息，将第N轮次第一资源推荐信息进行存储，并基于第N轮次第二传输信息，生成第N轮次第二资源推荐信息。示例性地，第N轮次第二传输信息可以包括接收信号信息、信道状态信息、本地状态信息以及到达角信息。第二信道维护模块将第N轮次第一资源推荐信息进行存储，以便指导N+1轮次生成虚拟信道信息；第二信道维护模块1210还可以基于第N轮次对第二传输信息对N-1轮次第二资源推荐信息进行更新，生成第N轮次第二资源推荐信息。

根据本申请示例性的实施方式，通过在发送端设置第一信道维护模块和第一数据处理模块，在接收端设置第二信道维护模块和第二数据处理模块，减小垂直逐层处理的时延开销，减小数据逐层传输的时延。并且去除单次数据传输用户侧和网络侧的控制信令交互过程，进一步降低通信时延。

图4为根据本申请实施方式的无线协议栈框架通信方法的流程图。如图4所示，无线协议栈框架通信方法可包括：

步骤S100：第一信道维护模块获取第N轮次第一传输信息、第N-1轮次第一资源推荐信息和第N-1轮次第二资源推荐信息，其中，N为大于等于2的整数；

步骤S200：第一信道维护模块基于第N轮次第一传输信息和第N-1轮次第一资源推荐信息预测虚拟信道信息，并基于第N轮次第一传输信息和第N-1轮次第二资源推荐信息生成第N轮次第一资源推荐信息；

步骤S300：第一数据处理模块获取第一数据信息，基于虚拟信道信息将第N轮次第一资源推荐信息和第一数据信息进行处理，生成目标信号；

步骤S400：第二数据处理模块接收目标信号，并对目标信号进行处理，获得第N轮次第一资源推荐信息和第一数据信息；

步骤S500：第二信道维护模块获取第N轮次第一资源推荐信息和第N轮次第二传输信息，将第N轮次第一资源推荐信息进行存储，并基于第N轮次第二传输信息，生成第N轮次第二资源推荐信息。

下面将详细说明上述无线局域网切换方法的各个步骤的具体内容。

步骤S100和步骤S200

在本申请示例性的实施方式中，接收端完成一次数据接收为一个轮次，以当前的数据传输为第N轮次为例，第一信道维护模块第N轮次第一传输信息、第N-1轮次第一资源推荐信息和第N-1轮次第二资源推荐信息，其中，N为大于等于2的整数，其中，第N轮次第一传输信息可以包括信道状态信息、业务预测信息、用户设备位置预测信息以及实时环境信息；第N-1轮次第一资源推荐信息为上一个传输轮次中第一信道维护模块生成的第一资源推荐信息；第N-1轮次第二资源推荐信息为上一个传输轮次中第二信道维护模块生成的第二资源推荐信息。

在本申请示例性的实施方式中，第一信道维护模块还可以基于第N轮次第一传输信息和第N-1轮次第一资源推荐信息预测虚拟信道信息，其中，虚拟信道信息可以包括资源块调度方案和调制映射方案。

图5为根据本申请示例性实施方式的生成虚拟信道信息的流程图。如图5所示，生成虚拟信道信息可以包括：

步骤S210：获取预测模型，并基于预测模型和第N轮次第一传输信息预测用户设备移动信息和业务流信息；

步骤S220：基于用户设备移动信息确定目标虚拟小区；

步骤S230：基于目标虚拟小区、业务流信息、第N轮次第一传输信息和第N-1轮次第一资源推荐信息生成虚拟信道信息，其中，虚拟信道信息包括调制映射方案和资源块调度方案。

在本申请示例性的实施方式中，为了在数据到达第一数据处理模块时，第一数据处理模块可以及时地对数据进行处理，第一信道维护模块可以提前预测虚拟信道信息。示例性地，第一信道维护模块可以基于预测模型和第N轮次第一传输信息预测用户设备移动信息和业务流信息，其中，用户设备移动信息可以包括用户设备轨迹，业务流信息可以包括上行业务流大小和下行业务流大小。

在本申请示例性的实施方式中，移动设备UE可以同时主动与多个接入点(AccessPoint，简称AP)连接，形成一个以移动设备UE为中心的虚拟小区，以便通过空间复用和与其相连的多个AP之间执行联合多点协作传输技术(Coordinated Multiple Point，简称CoMP)来提供通信可靠性。虚拟小区中所有的AP由锚节点(AN)管理，在上行链路中，每个移动设备UE利用主动关联技术进行无授权传输，移动设备UE可以独立主动地选择网络和无线资源，因此不再需要和AN进行信令交互以获得其资源分配和访问控制信息。在下行链路中，AN利用雾计算或者边缘计算和预期移动性管理技术来集中管理AP和无线资源，以对其覆盖范围内的大量用户提供服务。

图6为根据本申请示例性实施方式的基于用户设备移动信息和业务流信息确定目标虚拟小区的流程图。如图6所示，基于用户设备移动信息确定目标虚拟小区可以包括：

步骤S221：基于用户设备移动信息为每个用户设备构建对应的第一虚拟小区和第二虚拟小区；

步骤S222：将第二虚拟小区与第一虚拟小区进行对比，确定目标虚拟小区；其中，若第二虚拟小区与第一虚拟小区构成不同或者第二虚拟小区存在新增接入点，将第二虚拟小区作为目标虚拟小区，否则，将第一虚拟小区作为目标虚拟小区。

示例性地，当前的传输时刻为t时刻，在t-1时刻，第一信道维护模块可以基于t时刻对应的用户设备移动信息为每个用户设备分配合适的接入点，以每个用户设备为中心，构建t时刻每个用户设备对应的第一虚拟小区。然后再次基于t+1时刻对应的用户设备移动信息，对每个用户设备分配合适的接入点，构建t+1时刻对应的第二虚拟小区。将第二虚拟小区与第一虚拟小区进行对比，如果第二虚拟小区与第一虚拟小区构成相同，则将第一虚拟小区作为目标虚拟小区，如果第二虚拟小区与第一虚拟小区构成不同或者检测到第二虚拟小区存在新增接入点，第一信道维护模块进行虚拟小区的切换，将第一虚拟小区切换为第二虚拟小区，即将第二虚拟小区作为目标虚拟小区。

在本申请示例性的实施方式中，在确定目标虚拟小区之后，还可以基于目标虚拟小区、业务流信息、第N轮次第一传输信息和第N-1轮次第一资源推荐信息生成调制映射方案和资源块调度方案。图7为根据本申请示例性实施方式的制定调制映射方案和资源块调度方案的流程图。如图7所示，制定调制映射方案和资源块调度方案可以包括：

步骤S231：基于第N轮次第一传输信息生成调制映射方案；

步骤S232：基于调制映射方案、目标虚拟小区、业务流信息、第N-1轮次第一资源推荐信息生成资源块调度方案。

示例性地，第一信道维护模块可以根据第N轮次第一传输信息生成调制映射方案，其中，调制映射方案可以包括调制方式、层数和发射功率。然后基于调制映射方案、目标虚拟小区、业务流信息、第N-1轮次第一资源推荐信息生成资源块调度方案，其中，资源块调度方案可以包括用户设备在其对应的目标虚拟小区内的每个接入点进行传输时，动态随机选择占用资源块的位置和数量。

在本申请示例性的实施方式中，第一信道维护模块还可以基于第N轮次第一传输信息和第N-1轮次第二资源推荐信息生成第N轮次第一资源推荐信息。进一步地，第一信道维护模块将虚拟信道信息和第N轮次第一资源推荐信息发送至第一数据处理模块。

根据本申请示例性的实施方式，通过第一信道维护模块生成虚拟信道信息和第N轮次第一资源推荐信息，并在后续过程中基于虚拟信道信息进行数据发送，免去了发送端与输出端信令交互的过程，降低了通信过程的时延。并且通过随机选择占用不同的资源块的位置和数量，可以在一定程度上实现数据流的加密，以保证数据无法被完整窃听，提高了数据传输的安全性。

步骤S300

在本申请示例性的实施方式中，在第一生成信道维护模块虚拟信道信息和第N轮次第一资源推荐信息之后，第一数据处理模块可以获取第一数据信息，并基于虚拟信道信息将第N轮次第一资源推荐信息和第一数据信息进行处理，生成目标信号。图8为根据本本申请示例性的实施方式的生成目标信号的流程图。如图8所示，生成目标信号可以包括以下步骤：

步骤S310：检测是否存在第一数据信息以及第一数据信息的数量；

步骤S320：若检测到多个第一数据信息，将每个第一数据信息设定优先级；

步骤S330：基于虚拟信道信息和优先级对第一数据信息进行处理，生成至少一个数据传输块；以及

步骤S340：基于虚拟信道信息对数据传输块进行处理，生成目标信号。

示例性地，首先检测第一数据处理模块中是否存在第一数据信息，若存在第一数据信息，检测第一数据信息的数量。其中，第一数据信息包括数据流和服务质量流需求信息或者第一数据信息包括数据流、服务质量流需求信息和用户设备优先级信息。若检测到多个第一数据信息，将每个第一数据信息设定优先级。例如，对于通信时延要求较高的设置较高的优先级，对于通信时延要求较低的设置较低的优先级。然后可以基于虚拟信道信息和优先级对第一数据信息进行处理，生成至少一个数据传输块。例如，用户设备的虚拟小区内存在多个接入点AP，可以从多个接入点AP中选择一部分或者全部的接入点AP发送第一数据信息，并基于优先级和虚拟信道信息对第一数据信息进行分段处理或复用处理，生成对应的数据传输块，可选地，第一数据处理模块还可以基于用户设备的虚拟小区信息将第一数据信息进行复制，生成多个第一数据信息。进一步地，基于虚拟信道信息对数据传输块进行处理，生成目标信号。例如，可以将接收到的数据传输块进行循环冗余校核(CyclicRedundancy Check，简称CRC)附着、速率匹配、调制、层映射、多入多出(Multiple-InputMultiple-Output，简称MIMO)预编码、天线端口映射和无线资源映射，生成目标信号。

步骤S400

在本申请示例性的实施方式中，第一数据处理模块发送目标信号，接收端的第二数据处理模块接收目标信号，并对目标信号进行处理，获得第N轮次第一资源推荐信息和第一数据信息。图9为根据本本申请示例性的实施方式的接收端对目标信号进行处理的流程图。如图9所示，接收端对目标信号进行处理可以包括以下步骤：

步骤S410：对目标信号进行处理，获得对应的数据传输块；

步骤S420：对多个数据传输块中的数据进行还原、排序和重组，获得第一数据信息和第N轮次第一资源推荐信息。

示例性地，由于用户设备可以接收多个接入点AP发送相同的数据流，可能会出现分段数据流重复的情况。因此，第二数据处理模块需要对数据传输块进行重复性检验，去除相同的数据传输块，然后第二数据处理模块可以对接收到的数据传输块进行检测并进行还原处理，数据处理的过程可以为发送端对数据进行处理的逆过程。例如，第二数据处理模块可以进行无线资源解映射、信道估计与均衡、层解映射、解调、解速率匹配和CRC校验等数据处理，并对多个数据传输块中的数据进行排序和重组，还原第一数据信息和第N轮次第一资源推荐信息。

步骤S500

在本申请示例性的实施方式中，在获得第一数据信息和第N轮次第一资源推荐信息之后，第二信道维护模块获取第N轮次第一资源推荐信息和第N轮次第二传输信息，将第N轮次第一资源推荐信息进行存储，并基于第N轮次第二传输信息，生成第N轮次第二资源推荐信息。示例性地，第N轮次第二传输信息可以包括接收信号信息、信道状态信息、本地状态信息以及到达角信息。第二信道维护模块将第N轮次第一资源推荐信息进行存储，以便指导N+1轮次生成虚拟信道信息；第二信道维护模块还可以基于第N轮次对第二传输信息对N-1轮次第二资源推荐信息进行更新，生成第N轮次第二资源推荐信息。

根据本申请示例性的实施方式，通过在发送端设置第一信道维护模块和第一数据处理模块，在接收端设置第二信道维护模块和第二数据处理模块，对数据进行传输，可以减小垂直逐层处理的时延开销，减小数据逐层传输的时延。并且去除单次数据传输用户侧和网络侧的控制信令交互过程，进一步降低通信时延。

如上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明。应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无线协议栈框架，其特征在于，所述无线协议栈框架包括发送端和接收端，其中，

所述发送端包括第一信道维护模块和第一数据处理模块，其中，

所述第一信道维护模块用于获取第N轮次第一传输信息、第N-1轮次第一资源推荐信息和第N-1轮次第二资源推荐信息，其中，N为大于等于2的整数；基于所述第N轮次第一传输信息和所述第N-1轮次第一资源推荐信息预测虚拟信道信息，并基于所述第N轮次第一传输信息和所述第N-1轮次第二资源推荐信息生成第N轮次第一资源推荐信息；

所述第一数据处理模块，与所述第一信道维护模块并行，用于获取第一数据信息，基于所述虚拟信道信息将所述第N轮次第一资源推荐信息和所述第一数据信息进行处理，生成目标信号；

所述接收端包括第二信道维护模块和第二数据处理模块，其中，

所述第二数据处理模块用于接收所述目标信号，并对所述目标信号进行处理，获得所述第N轮次第一资源推荐信息和所述第一数据信息；

所述第二信道维护模块用于获取所述第N轮次第一资源推荐信息和第N轮次第二传输信息，将所述第N轮次第一资源推荐信息进行存储，并基于所述第N轮次第二传输信息，生成第N轮次第二资源推荐信息。

2.一种无线协议栈框架的通信方法，其特征在于，所述方法包括：

第一信道维护模块获取第N轮次第一传输信息、第N-1轮次第一资源推荐信息和第N-1轮次第二资源推荐信息，其中，N为大于等于2的整数；

所述第一信道维护模块基于所述第N轮次第一传输信息和所述第N-1轮次第一资源推荐信息预测虚拟信道信息，并基于所述第N轮次第一传输信息和所述第N-1轮次第二资源推荐信息生成第N轮次第一资源推荐信息；

第一数据处理模块获取第一数据信息，基于所述虚拟信道信息将所述第N轮次第一资源推荐信息和所述第一数据信息进行处理，生成目标信号；

第二数据处理模块接收所述目标信号，并对所述目标信号进行处理，获得所述第N轮次第一资源推荐信息和所述第一数据信息；以及

第二信道维护模块获取所述第N轮次第一资源推荐信息和第N轮次第二传输信息，将所述第N轮次第一资源推荐信息进行存储，并基于所述第N轮次第二传输信息，生成第N轮次第二资源推荐信息。

3.根据权利要求2所述的无线协议栈框架的通信方法，其特征在于，所述第一信道维护模块基于所述第N轮次第一传输信息和所述第N-1轮次第一资源推荐信息预测虚拟信道信息，包括：

获取预测模型，并基于所述预测模型和所述第N轮次第一传输信息预测用户设备移动信息和业务流信息；

基于所述用户设备移动信息确定目标虚拟小区；以及

基于所述目标虚拟小区、所述业务流信息、所述第N轮次第一传输信息和所述第N-1轮次第一资源推荐信息生成所述虚拟信道信息，其中，所述虚拟信道信息包括调制映射方案和资源块调度方案。

4.根据权利要求3所述的无线协议栈框架的通信方法，其特征在于，基于所述用户设备移动信息确定目标虚拟小区，包括：

基于所述用户设备移动信息为每个用户设备构建对应的第一虚拟小区和第二虚拟小区；以及

将所述第二虚拟小区与所述第一虚拟小区进行对比，确定所述目标虚拟小区；其中，若所述第二虚拟小区与所述第一虚拟小区构成不同或者所述第二虚拟小区存在新增接入点，将所述第二虚拟小区作为所述目标虚拟小区，否则，将所述第一虚拟小区作为所述目标虚拟小区。

5.根据权利要求3所述的无线协议栈框架的通信方法，其特征在于，基于所述目标虚拟小区、所述业务流信息、所述第N轮次第一传输信息和所述第N-1轮次第一资源推荐信息生成所述虚拟信道信息，包括：

基于所述第N轮次第一传输信息生成所述调制映射方案；以及

基于所述调制映射方案、所述目标虚拟小区、所述业务流信息、所述第N-1轮次第一资源推荐信息生成所述资源块调度方案。

6.根据权利要求2所述的无线协议栈框架的通信方法，其特征在于，第一数据处理模块获取第一数据信息，基于所述虚拟信道信息将所述第N轮次第一资源推荐信息和所述第一数据信息进行处理，生成目标信号，包括：

检测是否存在所述第一数据信息以及所述第一数据信息的数量；

若检测到多个所述第一数据信息，将每个所述第一数据信息设定优先级；

基于所述虚拟信道信息和所述优先级对所述第一数据信息进行处理，生成至少一个数据传输块；以及

基于所述虚拟信道信息对所述数据传输块进行处理，生成所述目标信号。

7.根据权利要求6所述的无线协议栈框架的通信方法，其特征在于，第二数据处理模块接收所述目标信号，并对所述目标信号进行处理，获得所述第N轮次第一资源推荐信息和所述第一数据信息，包括：

对所述目标信号进行处理，获得对应的所述数据传输块；以及

对多个所述数据传输块中的数据进行还原、排序和重组，获得所述第一数据信息和所述第N轮次第一资源推荐信息。