CN117793213A

CN117793213A - 通信协议的生成方法、装置和无线短距离通信系统

Info

Publication number: CN117793213A
Application number: CN202311790989.6A
Authority: CN
Inventors: 杨静; 冯雪林; 李元柳; 万建超; 孙陆宽; 钱蔓藜; 杨小军; 石晶林
Original assignee: Beijing Sylincom Technology Co ltd
Current assignee: Beijing Sylincom Technology Co ltd
Priority date: 2023-12-22
Filing date: 2023-12-22
Publication date: 2024-03-29

Abstract

本申请提供了一种通信协议的生成方法、装置和无线短距离通信系统。该方法包括：获取初始协议；将初始协议中相邻且类型相同的两个符号替换为UpPTS符号，得到目标协议，UpPTS符号占两帧位置，UpPTS符号中包括保护时隙参数，保护时隙参数为数据传输的时间间隔，保护时隙参数和覆盖范围呈正相关；控制第一设备采用目标协议与第二设备通信。本方案解决现有技术中目前的无线短距离通信系统中的通信协议所能支持的覆盖范围都是较小的，无法满足短距离业务的需求的问题。

Description

通信协议的生成方法、装置和无线短距离通信系统

技术领域

本申请涉及无线通信技术领域，具体而言，涉及一种通信协议的生成方法、装置、计算机可读存储介质和无线短距离通信系统。

背景技术

在无线通信系统的发展历程中，通常使用覆盖距离或者覆盖半径来衡量基站的覆盖范围。如果要提升基站覆盖范围，实现广覆盖、大接入一直是WIFI、LTE、LTE-A以及NR等通信协议中的热点研究方向，也是无线短距离通信协议指标的优化方向之一。

目前，无线短距离通信系统(以下简称为无线短距通信系统)中的覆盖范围主要针对车载、家庭影院和智能家居等短距离通信场景。虽然科技的发展对于短距离通信场景的通信范围需求也越来越大，而目前的无线短距离通信系统中的通信协议所能支持的覆盖范围都是较小的，无法满足短距离业务的需求。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种通信协议的生成方法、装置、计算机可读存储介质和无线短距离通信系统，以至少解决现有技术中目前的无线短距离通信系统中的通信协议所能支持的覆盖范围都是较小的，无法满足短距离业务的需求的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种通信协议的生成方法，包括：获取初始协议，其中，所述初始协议为无线短距离通信的协议，所述初始协议中包括多帧符号，所述符号用于传输数据，所述符号有多种类型；将所述初始协议中相邻且所述类型相同的两个所述符号替换为UpPTS符号，得到目标协议，其中，所述UpPTS符号占两帧位置，所述UpPTS符号中包括保护时隙参数，所述保护时隙参数为数据传输的时间间隔，所述保护时隙参数和覆盖范围呈正相关；控制第一设备采用所述目标协议与第二设备通信，其中，在所述第一设备采用所述初始协议通信的情况下所述第一设备的覆盖范围为第一覆盖范围，在所述第一设备采用所述目标协议通信的情况下所述第一设备的所述覆盖范围为第二覆盖范围，所述第一覆盖范围的覆盖面积小于所述第二覆盖范围的所述覆盖范围，在所述第一设备的所述覆盖范围为所述第一覆盖范围的情况下所述第二设备未落入所述第一设备的所述覆盖范围内，在所述第一设备的所述覆盖范围为所述第二覆盖范围的情况下所述第二设备落入所述第一设备的所述覆盖范围内。

可选地，在将所述初始协议中相邻且所述类型相同的两个所述符号替换为UpPTS符号，得到目标协议之前，所述方法还包括：采用第一公式计算所述初始协议的第一覆盖半径，其中，所述第一公式为：R＝T×c/2，R表示所述第一覆盖半径，T表示电磁波信号在两个节点之间传输的往返时间，c表示所述电磁波信号的传播速度；获取所述初始协议的普通CP的第二覆盖半径，获取所述初始协议的扩展CP的第三覆盖半径；比较所述第二覆盖半径和所述第三覆盖半径，确定所述第二覆盖半径和所述第三覆盖半径中的最大值为所述第一覆盖半径的最大覆盖半径。

获取所述初始协议的普通CP的第二覆盖半径，获取所述初始协议的扩展CP的第三覆盖半径，包括：采用第二公式计算所述初始协议的普通CP的所述第二覆盖半径，其中，所述第二公式为：

R_{Normal_CP}表示所述第二覆盖半径，T_{Normal_CP}表示所述普通CP的时间长度，所述普通CP为所述初始协议的尾部的信号复制到头部构成的一种循环结构；采用第三公式计算所述初始协议的扩展CP的所述第三覆盖半径，其中，所述第三公式为：

R_{Extend_CP}表示所述第三覆盖半径，T_{Extend_CP}表示所述扩展CP的时间长度，所述扩展CP为所述初始协议的尾部的信号复制到头部构成的另一种循环结构，所述扩展CP的时间长度大于所述普通CP的时间长度。

可选地，在将所述初始协议中相邻且所述类型相同的两个所述符号替换为UpPTS符号，得到目标协议之前，所述方法还包括：获取前导码，其中，所述前导码用于在终端和基站之间建立上行同步，同步方式为时间同步和频率同步，以保证业务传输的可靠性，其中，所述UpPTS符号包括所述前导码和所述保护时隙参数；获取所述前导码的第一时间长度和所述保护时隙参数的第二时间长度，其中，所述第一时间长度为所述前导码的持续时间，所述第二时间长度为所述前导码中的所述保护时隙参数的持续时间，其中，所述第二时间长度与所述初始协议的所述符号的覆盖半径呈正比；计算所述第一时间长度所述第二时间长度的和，得到所述UpPTS符号的总时间长度。

可选地，获取所述前导码的第一时间长度，包括：获取循环前缀CP的第一子时间长度，其中，所述循环前缀CP为普通CP或者扩展CP，所述第一子时间长度等于所述第二时间长度；获取前导序列的第二子时间长度，其中，所述前导序列和所述循环前缀CP一起构成的所述前导码的发送的实际内容部分；计算所述第一子时间长度和所述第二子时间长度的和，得到所述前导码的所述第一时间长度。

可选地，在控制第一设备采用所述目标协议与所述第二设备通信之后，所述方法还包括：在所述第一设备与所述第二设备通信且第三设备与所述第二设备通信的情况下，对所述第一设备的第一上行信号以及所述第三设备的第二上行信号进行上行同步，其中，所述上行同步表示所述第一上行信号和所述第二上行信号同时到达所述第二设备，所述第一上行信号为所述第一设备向所述第二设备发送的信号，所述第二上行信号为所述第三设备向所述第二设备发送的信号。

可选地，对所述第一设备的第一上行信号以及所述第三设备的第二上行信号进行上行同步，包括：获取第一时长和第二时长，其中，所述第一时长是所述第一设备发送所述第一上行信号到所述第二设备的时长，所述第二时长是所述第三设备发送所述第二上行信号到所述第二设备的时长；根据所述第一时长和所述第二时长，调整所述第一设备发送所述第一上行信号的第一发送时间，调整所述第三设备发送所述第二上行信号的第二发送时间，直到所述第二设备同时接收到所述第一上行信号和所述第二上行信号。

根据本申请的另一方面，提供了一种通信协议的生成装置，包括：第一获取单元，用于获取初始协议，其中，所述初始协议为无线短距离通信的协议，所述初始协议中包括多帧符号，所述符号用于传输数据，所述符号有多种类型；替换单元，用于将所述初始协议中相邻且所述类型相同的两个所述符号替换为UpPTS符号，得到目标协议，其中，所述UpPTS符号占两帧位置，所述UpPTS符号中包括保护时隙参数，所述保护时隙参数为数据传输的时间间隔，所述保护时隙参数和覆盖范围呈正相关；控制单元，用于控制第一设备采用所述目标协议与第二设备通信，其中，在所述第一设备采用所述初始协议通信的情况下所述第一设备的覆盖范围为第一覆盖范围，在所述第一设备采用所述目标协议通信的情况下所述第一设备的所述覆盖范围为第二覆盖范围，所述第一覆盖范围的覆盖面积小于所述第二覆盖范围的所述覆盖范围，在所述第一设备的所述覆盖范围为所述第一覆盖范围的情况下所述第二设备未落入所述第一设备的所述覆盖范围内，在所述第一设备的所述覆盖范围为所述第二覆盖范围的情况下所述第二设备落入所述第一设备的所述覆盖范围内。

根据本申请的再一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行任意一种所述通信协议的生成方法。

根据本申请的又一方面，提供了一种无线短距离通信系统，包括：一个或多个处理器，存储器，以及一个或多个程序，其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行任意一种所述的通信协议的生成方法。

应用本申请的技术方案，对于初始的协议(例如OFDM)进行修改，将原有的初始协议中的两帧符号提取出来，替换为UpPTS符号，这个符号中是有一个参数的，这个参数是保护时隙参数，这个保护时隙参数就是数据传输的时间间隔，如果数据传输间隔长，证明信号对应传输距离更远，那么数据通信的覆盖范围就广一些，因此，利用其中一个或几个符号时间长度作为特殊符号UpPTS时间长度，间接增加保护间隙的时间长度，提升无线短距通信系统的覆盖范围，这样可以扩大协议的覆盖范围，进而控制设备进行通信。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本申请的实施例中提供的一种执行通信协议的生成方法的移动终端的硬件结构框图；

图2示出了根据本申请的实施例提供的一种通信协议的生成方法的流程示意图；

图3示出了基于常规循环前缀配置的一种无线帧结构示意图；

图4示出了基于扩展循环前缀配置的一种无线帧结构示意图；

图5示出了添加UpPTS符号后的基于常规循环前缀配置的一种无线帧结构示意图；

图6示出了添加UpPTS符号后的基于扩展循环前缀配置的一种无线帧结构示意图；

图7示出了UpPTS符号各部分的时间长度信息的示意图；

图8示出了在G节点覆盖范围内进行上行链路传输的近端T节点1和远端T节点2示意图；

图9示出了未添加TA机制时，近端T节点1和远端T节点2的上行链路传输在G节点处的时间对齐情况示意图；

图10示出了添加TA机制后，近端T节点1和远端T节点2的上行链路传输在G节点处的时间对齐情况示意图；

图11示出了上行同步的流程示意图；

图12示出了根据本申请的实施例提供的一种通信协议的生成装置的结构框图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

102、处理器；104、存储器；106、传输设备；108、输入输出设备。

具体实施方式

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

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。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等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。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。

为了便于描述，以下对本申请实施例涉及的部分名词或术语进行说明：

目前，无线短距通信系统中的覆盖范围主要针对车载、家庭影院、智能家居等短距离通信场景；按照管理节点(G节点)和终端节点(T节点)进行基站和终端的区分；其物理层定义了一种基于CP-OFDM(循环前缀正交频分复用波形，Cyclic Prefix Orthogonalfrequency-division multiplexing)和TDD(时分双工，Time Division Duplexing)的物理资源和帧结构，且协议中规定了常规CP(循环前缀，Cyclic Prefix)和扩展CP两种CP类型；常规CP和扩展CP的无线帧依次由一个或多个G符号、GAP1(第一切换间隔)、一个或多个T符号、GAP2(第二切换间隔)组成；可以根据不同无线帧配置下的帧结构计算G节点支持的理论最大覆盖半径。

常规CP(Cyclic Prefix)是一种在无线短距通信系统中常用的信号处理技术，通过在每个OFDM符号的开头插入一段与该符号末尾相同的循环前缀来消除多径干扰。循环前缀的长度通常为OFDM符号长度的一小部分，可以提供一定的保护，使得接收端可以通过去除多径干扰后正确解调信号。

扩展CP(Extended Cyclic Prefix)是一种在某些特殊情况下使用的信号处理技术。当信号存在较长的多径传播路径时，常规CP可能无法完全消除多径干扰，导致接收端无法正确解调信号。扩展CP通过增加循环前缀的长度来提供更强的保护，以应对这种情况。通常，扩展CP的长度会比常规CP的长度更长，从而增加接收端对多径干扰的容忍度。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中目前的无线短距离通信系统中的通信协议所能支持的覆盖范围都是较小的，无法满足短距离业务的需求，为解决如上的问题，本申请的实施例提供了一种通信协议的生成方法、装置、计算机可读存储介质和无线短距离通信系统。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本申请实施例中所提供的方法实施例可以在移动终端、计算机终端或者类似的运算装置中执行。以运行在移动终端上为例，图1是本发明实施例的一种通信协议的生成方法的移动终端的硬件结构框图。如图1所示，移动终端可以包括一个或多个(图1中仅示出一个)处理器102(处理器102可以包括但不限于微处理器MCU或可编程逻辑器件FPGA等的处理装置)和用于存储数据的存储器104，其中，上述移动终端还可以包括用于通信功能的传输设备106以及输入输出设备108。本领域普通技术人员可以理解，图1所示的结构仅为示意，其并不对上述移动终端的结构造成限定。例如，移动终端还可包括比图1中所示更多或者更少的组件，或者具有与图1所示不同的配置。

存储器104可用于存储计算机程序，例如，应用软件的软件程序以及模块，如本发明实施例中的设备信息的显示方法对应的计算机程序，处理器102通过运行存储在存储器104内的计算机程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的方法。存储器104可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器。在一些实例中，存储器104可进一步包括相对于处理器102远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至移动终端。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。传输设备106用于经由一个网络接收或者发送数据。上述的网络具体实例可包括移动终端的通信供应商提供的无线网络。在一个实例中，传输设备106包括一个网络适配器(Network Interface Controller，简称为NIC)，其可通过基站与其他网络设备相连从而可与互联网进行通讯。在一个实例中，传输设备106可以为射频(Radio Frequency，简称为RF)模块，其用于通过无线方式与互联网进行通讯。

在本实施例中提供了一种运行于移动终端、计算机终端或者类似的运算装置的通信协议的生成方法，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图2是根据本申请实施例的一种通信协议的生成方法的流程示意图。如图2所示，该方法包括以下步骤：

步骤S201，获取初始协议，其中，上述初始协议为无线短距离通信的协议，上述初始协议中包括多帧符号，上述符号用于传输数据，上述符号有多种类型；

具体地，初始协议中具有多帧的符号，每个符号占据一帧，例如，可以是OFDM的符号。

步骤S202，将上述初始协议中相邻且上述类型相同的两个上述符号替换为UpPTS符号，得到目标协议，其中，上述UpPTS符号占两帧位置，上述UpPTS符号中包括保护时隙参数，上述保护时隙参数为数据传输的时间间隔，上述保护时隙参数和覆盖范围呈正相关；

具体地，通过在无线短距通信系统帧结构中引入特殊符号UpPTS，利用符号时间长度扩展为特殊符号UpPTS时间长度，间接增加决定G节点覆盖范围的保护时隙的时间长度，从而提升无线短距通信系统覆盖范围。

步骤S203，控制第一设备采用上述目标协议与第二设备通信，其中，在上述第一设备采用上述初始协议通信的情况下上述第一设备的覆盖范围为第一覆盖范围，在上述第一设备采用上述目标协议通信的情况下上述第一设备的上述覆盖范围为第二覆盖范围，上述第一覆盖范围的覆盖面积小于上述第二覆盖范围的上述覆盖范围，在上述第一设备的上述覆盖范围为上述第一覆盖范围的情况下上述第二设备未落入上述第一设备的上述覆盖范围内，在上述第一设备的上述覆盖范围为上述第二覆盖范围的情况下上述第二设备落入上述第一设备的上述覆盖范围内。

具体地，本实施例中通过在无线帧结构中通过增加特殊符号UpPTS设计，利用其中一个或几个符号时间长度作为特殊符号UpPTS时间长度，间接增加保护间隙的时间长度，提升无线短距通信系统的覆盖范围，进而原来不在第一设备覆盖范围内的第二设备，可以在第一设备的覆盖范围扩大之后，第一设备的覆盖范围可以覆盖第二设备。

通过本实施例，对于初始的协议(例如OFDM)进行修改，将原有的初始协议中的两帧符号提取出来，替换为UpPTS符号，这个符号中是有一个参数的，这个参数是保护时隙参数，这个保护时隙参数就是数据传输的时间间隔，如果数据传输间隔长，证明信号对应传输距离更远，那么数据通信的覆盖范围就广一些，因此，利用其中一个或几个符号时间长度作为特殊符号UpPTS时间长度，间接增加保护间隙的时间长度，提升无线短距通信系统的覆盖范围，这样可以扩大协议的覆盖范围，进而控制设备进行通信。

UpPTS(Uplink Pilot Time Slot)符号是无线通信中的一个概念，用于上行链路的信号传输。UpPTS符号用于上行链路的时间和频率同步：UpPTS符号用于发送上行链路的导频信号，接收端可以通过接收和解码这些导频信号来进行时间和频率的同步，以便正确接收和解码数据信号。UpPTS符号用于上行链路的信道估计和均衡：UpPTS符号中的导频信号可以用于估计上行链路的信道状况，进而进行信道均衡处理，提高接收信号的质量和可靠性。UpPTS符号用于上行链路的功率控制：UpPTS符号中的导频信号可以用于接收端对上行链路发送功率进行测量和控制，以保持适当的信号功率水平，避免过高或过低的功率对通信质量产生不利影响。UpPTS符号用于上行链路的调制和编码：UpPTS符号可以用于传输调制和编码信息，以便接收端能够正确解码上行链路的数据。UpPTS符号在无线通信中起到了时间同步、频率同步、信道估计、信道均衡、功率控制和调制编码等多个方面的作用，是实现可靠的上行链路传输的重要组成部分。

针对无线短距通信系统帧结构配比特点本方案，通过在当前无线帧结构中引入特殊符号UpPTS的方法，并通过利用一个或几个符号时间长度提升特殊符号UpPTS时间长度，间接提升保护时隙GT的时间长度，解决了无线短距通信系统覆盖范围小的问题。

LTE的TDD上下行粒度为子帧，区分为上行子帧、特殊子帧和下行子帧，其中特殊子帧作为上行子帧和下行子帧的转换点，协议通过配置三种子帧在帧结构中所占配比完成目标基站覆盖范围的设计；NR帧结构配置相比LTE更灵活，其TDD的上下行粒度为OFDM符号，区分为上行符号、灵活符号和下行符号，其中灵活符号作为上行符号和下行符号的转换点，协议通过配置三种符号在时隙结构中所占配比完成目标基站覆盖范围的设计。

同LTE与NR的结构都不同，无线短距通信协议的无线帧结构中没有特殊子帧或灵活符号的概念。无线短距通信协议的基本帧结构以无线帧为基本颗粒度，一个无线帧的时间长度为T_f＝640T_s。如图3的常规CP无线帧结构配置，每个无线帧包含8个CP-OFDM符号和两个G/T节点转换GAP，GAP是指Guard Interval(保护间隔)，在OFDM(正交频分复用)系统中，CP-OFDM(循环前缀OFDM)是一种常用的调制技术。CP-OFDM在每个OFDM符号的开头添加一个循环前缀，以提供信号的保护间隔。在CP-OFDM系统中，每个无线帧包含8个CP-OFDM符号。每个符号都由一个环前缀和一个OFDM符号组成。循环前缀是OFDM符号的一部分，它是从OFDM符号的末尾截取并添加到OFDM符号的开头。这个循环前缀的长度通常是OFDM符号长度的一小部分。保护间隔的作用是在接收端处理多径传播引起的信号衰落和时延扩展。它提供了一段时间，使得接收端可以消除多径引起的符号间干扰，从而提高系统的抗干扰性能。

一个CP-OFDM符号在时域上包含CP部分和有效数据部分，有效数据部分长度为64T_s，CP部分的时间长度为5T_s，G/T节点转换GAP的时间长度为44T_s；如图4的扩展CP无线帧结构配置，每个无线帧包含7个CP-OFDM符号和两个G/T节点转换GAP，一个CP-OFDM符号在时域上包含CP部分和有效数据部分，有效数据部分长度为64T_s，CP部分的时间长度为14T_s，G/T节点转换GAP的时间长度为47T_s。物理层基准频率f_s为30.72MHz，T_s为基本时间单位，定义为Ts＝1/fs＝1/(30.72×10⁶)≈32.55ns，其中物理层各种时间长度均为基本时间单位T_s的倍数。

具体实现过程中，在将上述初始协议中相邻且上述类型相同的两个上述符号替换为UpPTS符号，得到目标协议之前，上述方法还包括以下步骤：采用第一公式计算上述初始协议的第一覆盖半径，其中，上述第一公式为：R＝T×c/2，R表示上述第一覆盖半径，T表示电磁波信号在两个节点之间传输的往返时间，c表示上述电磁波信号的传播速度；获取上述初始协议的普通CP的第二覆盖半径，获取上述初始协议的扩展CP的第三覆盖半径；比较上述第二覆盖半径和上述第三覆盖半径，确定上述第二覆盖半径和上述第三覆盖半径中的最大值为上述第一覆盖半径的最大覆盖半径。

该方案中，计算得到当前无线短距通信协议对应的最大覆盖半径，可知，当前最大覆盖半径仅69m，因此本文对当前帧格式进行改动，以提升当前协议对应的最大覆盖半径，达到覆盖增强的目的，应对不同的场景下的无线短距通信需求。

具体地，确定最大覆盖半径，是由于需要确定当前协议对应的最大覆盖范围，然后引出扩展最大覆盖范围的必要性。

具体的实现过程中，获取上述初始协议的普通CP的第二覆盖半径，获取上述初始协议的扩展CP的第三覆盖半径，可以通过如下步骤实现：采用第二公式计算上述初始协议的普通CP的上述第二覆盖半径，其中，上述第二公式为：

R_{Normal_CP}表示上述第二覆盖半径，T_{Normal_CP}表示上述普通CP的时间长度，上述普通CP为上述初始协议的尾部的信号复制到头部构成的一种循环结构；采用第三公式计算上述初始协议的扩展CP的上述第三覆盖半径，其中，上述第三公式为：

R_{Extend_CP}表示上述第三覆盖半径，T_{Extend_CP}表示上述扩展CP的时间长度，上述扩展CP为上述初始协议的尾部的信号复制到头部构成的另一种循环结构，上述扩展CP的时间长度大于上述普通CP的时间长度。

该方案中，结合无线电磁波的传播速度，利用循环CP(普通CP)时间长度与扩展CP时间长度分别计算出两种循环前缀对应的帧格式下对应的小区理论覆盖半径，这样可以根据该方案得到当前帧格式下对应的较为准确的理论小区覆盖半径。

无线短距通信协议的最大覆盖范围由CP-OFDM符号中的CP时间长度最大值决定，G节点覆盖半径R的计算公式为第一公式，其中，R以米为单位，T为电磁波信号从T节点到G节点间的往返时间，以T_s为单位，c＝3×10⁸m/s。

根据普通CP时间长度计算得到对应支持的覆盖半径R_{Normal_CP}的计算公式为第二计算公式，其中，

根据扩展CP时间长度计算得到对应支持的覆盖半径R_{Extend_CP}的计算公式为第三计算公式，其中，

无线短距通信协议的无线帧结构中扩展CP的时间长度T_{Extend_CP}＝14T_s大于常规CP的时间长度T_{Normal_CP}＝5T_s。

因此，对于G节点来说其所能支持的最大覆盖范围R_max由扩展CP的时间长度决定，其中，R_max＝R_{Extend_CP}≈69m。

具体地，图3和图4为无线短距通信协议中给定的一种常规CP配置和扩展CP配置对应的无线帧结构，帧结构只包含G符号、T符号两种符号，表1和表2为无线短距通信协议中基于常规CP配置和基于扩展CP配置的无线帧结构配比，其中基于常规CP配置的无线帧结构共16种，format0～format15；基于扩展CP配置的无线帧结构共14种，format0～format13，表1和表2符号配置中G代表G符号，T代表T符号。表1示出了无线短距通信协议中基于常规CP配置的无线帧结构配比，共有15种无线帧结构，表2示出了无线短距通信协议中基于扩展CP配置的无线帧结构配比，共有13种无线帧结构。

表1

表2

为了实现时间同步和频率同步，并保证通信过程中的可以消除干扰，具体实现过程中，在将上述初始协议中相邻且上述类型相同的两个上述符号替换为UpPTS符号，得到目标协议之前，上述方法还包括以下步骤：获取前导码，其中，上述前导码用于在终端和基站之间建立上行同步，同步方式为时间同步和频率同步，以保证业务传输的可靠性，其中，上述UpPTS符号包括上述前导码和上述保护时隙参数；获取上述前导码的第一时间长度和上述保护时隙参数的第二时间长度，其中，上述第一时间长度为上述前导码的持续时间，上述第二时间长度为上述前导码中的上述保护时隙参数的持续时间，其中，上述第二时间长度与上述初始协议的上述符号的覆盖半径呈正比；计算上述第一时间长度上述第二时间长度的和，得到上述UpPTS符号的总时间长度。

该方案中，前导码用于终端和基站之间建立上行同步，用于实现时间同步和频率同步，前导码是一种特定模式的信号序列，可以帮助接收方在接收到数据之前对时钟进行校准，并对频率进行校准，以确保接收到的数据能够正确解码，前导码包括循环前缀CP、前导码序列和保护时隙GP(GT)，前导码的保护时隙的时间长度用于信道估计和多址干扰消除，保护时隙是在数据传输之前和之后保留的时间间隔，用于发送一些特定的信号序列，接收方利用保护时隙中的信号序列来进行信道估计，以了解信道的衰落情况，并进行相应的补偿，此外，保护时隙还可以用于多址干扰消除，通过在保护时隙中发送特定的信号序列进行干扰检测和干扰消除，因此UpPTS符号中包括前导码和保护时隙可以通过时间同步和频率同步，可以减少时钟和频率偏差对数据解码的影响，从而提高数据传输的可靠性。

具体地，获取前导码和保护时隙参数，其中，考虑到终端本身的移动性，终端和基站之间的距离是不断变化的，前导码用于终端和基站之间建立上行同步，具体体现为时间同步和频率同步，以保证业务传输的可靠性；添加前导码后，基站覆盖范围内的终端能够实现上行同步，减少信号传输的误码率，保证正常业务传输不受影响；前导码由三部分组成：循环前缀CP+前导码序列+保护时隙GP(GT)。

为了实现小区半径的覆盖增强功能，本申请的获取上述前导码的第一时间长度，可以通过以下步骤实现：获取循环前缀CP的第一子时间长度，其中，上述循环前缀CP为普通CP或者扩展CP，上述第一子时间长度等于上述第二时间长度；获取前导序列的第二子时间长度，其中，上述前导序列和上述循环前缀CP一起构成的上述前导码的发送的实际内容部分；计算上述第一子时间长度和上述第二子时间长度的和，得到上述前导码的上述第一时间长度。(前导序列为前导码发送信息中的内容组成部分)。

该方案中，通过前导码的第一子时间长度和第二子时间长度所携带的内容相结合，构成完整的内容信息，保证基站侧能够准确无误的接收上行同步过程中发送的信息。

根据协议规定，对于广播信息指示的无线帧是先G后T结构时，开销符号占用G链路系统开销符号，广播信息指示的无线帧是先T后G结构时，开销符号占用T链路系统开销符号。图5和图6为增加特殊符号UpPTS且m＝2时的对应常规CP配置和扩展CP配置的无线帧结构，此时特殊符号UpPTS占据两个连续的开销符号时间长度，即T_UpPTS＝2T_symbol，帧结构中包含G符号、T符号和特殊符号UpPTS三种符号。

具体地，表3以m＝2为例给出了增加特殊符号UpPTS后基于常规CP配置的无线帧结构配比，其与表1的format0～format15对应，根据协议中开销符号规定，基于常规CP配置的无线帧结构可用于增加特殊符号配置的格式为format1～format6和format8～format15，共14种，其中format0和format7不适用于扩展特殊符号UpPTS；表4以m＝2为例给出了增加特殊符号UpPTS后基于扩展CP配置的无线帧结构配比，其与表2的format0～format13对应，根据协议中开销符号规定，基于扩展CP配置的无线帧结构可用于增加特殊符号配置的格式为format1～format5和format7～format13，共12种，其中format0和format6不适用于扩展特殊符号UpPTS。表3和表4符号配置中G代表G符号，T代表T符号，U代表特殊符号UpPTS。表3示出了增加特殊符号UpPTS后，基于常规CP配置的无线帧结构配比，且特殊符号UpPTS占据两个符号长度，表4示出了增加特殊符号UpPTS后，基于扩展CP配置的无线帧结构配比，且特殊符号UpPTS占据两个符号长度。

表3

表4

以format3为例，T节点在特殊符号UpPTS上发送随机接入前导码Preamble，由图5和图6无线帧结构可知，特殊符号UpPTS包含前导码Preamble和保护时隙两部分，前导码Preamble由循环前缀CP和前导序列SEQ两部分组成，前导码时间长度T_Preamble和保护时隙时间长度T_GT之和为特殊符号UpPTS的时间长度T_UpPTS，其中，T_UpPTS＝mT_symb＝T_Preamble+T_GT＝T_CP+T_SEQ+T_GT，T_CP表示循环前缀CP的时间长度，T_SEQ表示前导序列的时间长度。

具体地，特殊符号UpPTS中不同保护时隙时间长度T_GT对应可扩展的G节点覆盖半径，其中保护时隙时间长度T_GT与G节点的覆盖半径成正比，T_GT越大，G节点覆盖半径R越大，两者关系为R＝T_GT×c/2，当T_GT确定后即可计算出对应的G节点覆盖半径R。表5给出了不同保护时隙时间长度T_GT对应可扩展的覆盖半径R。

表5

无线短距通信中前导码格式在时域上的长度T_Preamble可配置，根据目标覆盖半径R可反推保护时隙时间长度T_GT，前导码循环前缀时间长度T_CP可与T_GT保持一致，此时可得到前导码Preamble的时间长度T_Preamble＝T_UpPTS-T_GT。

本申请的方案参照LTE或者NR中对应的特殊子帧和灵活符号设计，在当前无线帧结构中增加特殊符号UpPTS的设计，用于T节点随机接入中前导码发送。特殊符号UpPTS占用m个符号长度，时间长度为T_UpPTS＝mT_symbol，通过修改无线帧中UpPTS符号、G符号和T符号的配比，达到扩展G节点覆盖范围的目的，其次，给出T节点在特殊符号UpPTS上进行随机接入时所发送的前导码的设计，便于G节点侧获得T节点初始TA值，并对T节点进行准确的定时估计。

以扩展CP无线帧类型、m＝2为例，其对应的扩展CP的无线帧结构以及特殊符号UpPTS结构如图6所示，根据此时G节点的目标覆盖半径，计算此时特殊符号UpPTS的保护时隙和前导码的时间长度。扩展CP无线帧结构符号长度T_symb＝78T_s，特殊符号UpPTS时间长度T_UpPTS＝2T_symb＝156T_s，不同的保护时隙时间长度T_GT决定G节点的最大覆盖范围，当覆盖半径扩展为200m时，可计算此时保护时隙时间长度为T_GT＝(2×R)/c＝(2×245)/c≈41Ts，此时循环前缀时间长度T_CP≈41T_s，则前导序列SEQ时间长度T_SEQ＝T_UpPTS-T_GT-T_CP≈74T_s，此时特殊符号UpPTS结构如图7。

设备和基站之间通信，或者设备时间通信的过程中，由于时间和频率的不同，上行的信息是不同步的，因此为了确保无线信号的准确接收和解调，以提高通信系统的性能和可靠性，在一些实施例上，在控制第一设备采用上述目标协议与上述第二设备通信之后，上述方法还包括以下步骤：在上述第一设备与上述第二设备通信且第三设备与上述第二设备通信的情况下，对上述第一设备的第一上行信号以及上述第三设备的第二上行信号进行上行同步，其中，上述上行同步表示上述第一上行信号和上述第二上行信号同时到达上述第二设备，上述第一上行信号为上述第一设备向上述第二设备发送的信号，上述第二上行信号为上述第三设备向上述第二设备发送的信号。

该方案中，可以控制设备之间通信，并且在设备之间通信的时候，还可以进行上行同步，这样设备之间可以准确地知道彼此发送信号的时间和频率，从而更好地接收和解调信号，可以减少信号的误码率，进一步提高通信质量，避免较远覆盖范围情况下T节点的上行传输链路到达G节点时的时间不同步问题。

具体地，可以引入TA机制进行上行同步，如图8所示，T节点1和T节点2分别为上行数据传输的T节点，T节点1为G节点覆盖范围内的近端用户，T节点2为G节点覆盖范围内的远端用户。

图9为未添加TA机制时T节点1和T节点2的上行传输情况。对于T节点1来说，G节点处的下行信息经过TA₁的传播延迟被T节点1接收，此时T节点1开始发送上行信息，G节点又经过TA₁的传播延迟后接收到T节点1发送的上行信息；对于T节点2来说，G节点处的下行信息经过TA₂的传播延迟被T节点2接收，此时T节点2开始发送上行信息，G节点又经过TA₂的传播延迟后接收到T节点2发送的上行信息；故对于G节点来说，T节点1和T节点2的上行传输在不同时刻到达G节点，时间差为ΔTA＝2TA₂-2TA₁。

考虑到T节点上行数据传输之间需要互不干扰，保持OFDM传输系统下各子载波的正交性不受影响，则T节点在G节点处的上行数据传输需保证时间对齐，故引入TA机制。TA机制对于T节点来说是在接收到G节点下行信息的时刻与T节点发送上行数据传输的时刻之间的负偏移，由G节点控制每个T节点的偏移，保证T节点的上行传输链路能够同时到达G节点。

图10为加入TA机制后近端用户T节点1和远端用户T节点2的上行传输情况。对于T节点1来说，G节点处的下行信息经过TA₁的传播延迟被T节点1接收，则G节点需要配置T节点1调整TA值，提前2TA₁发送上行传输信息，则2TA₁即为T节点1的时间提前量；对于T节点2来说，G节点处的下行信息经过TA₂的传播延迟被T节点2接收，则G节点需要配置T节点2调整TA值，提前2TA₂发送上行传输信息，则2TA₂即为T节点2的时间提前量；故对于G节点来说，T节点1和T节点2的上行传输在同一时刻到达G节点，时间差为ΔTA＝0。经过上述定时提前操作，可实现T节点的上行传输链路到达G节时时间对齐。

上述的，当覆盖范围扩大时，考虑G节点侧的时间对齐问题，故引入TA机制，使得T节点的上行传输链路到达G节点处的时间对齐，保证T节点上行传输链路业务的信噪比。

在一些实施例上，对上述第一设备的第一上行信号以及上述第三设备的第二上行信号进行上行同步，具体可以通过以下步骤实现：获取第一时长和第二时长，其中，上述第一时长是上述第一设备发送上述第一上行信号到上述第二设备的时长，上述第二时长是上述第三设备发送上述第二上行信号到上述第二设备的时长；根据上述第一时长和上述第二时长，调整上述第一设备发送上述第一上行信号的第一发送时间，调整上述第三设备发送上述第二上行信号的第二发送时间，直到上述第二设备同时接收到上述第一上行信号和上述第二上行信号。

该方案中，引入TA机制应对覆盖范围扩大后带来的在覆盖范围内的设备的上行传输链路到达基站时时间不对齐的问题，进一步保证设备上行传输链路业务的信噪比较低。

具体地，TA机制包括两个过程：初始上行同步和上行同步更新。如图11所示，首先，T节点随机接入时，G节点根据T节点发送的前导码中的前导序列SEQ内容估计T节点的上行传输信息到G节点的往返时延，并将计算所得TA值在TAC中下发给对应T节点；其次，当TA值需要更新时，G节点根据T节点的上行传输计算当前TA值，并与保存的上一次TA值进行计算，得到更新TA值，完成T节点TA值闭环更新过程。以下分别对初始上行同步和上行同步更新过程进行详细说明。

过程一：初始上行同步：

步骤1：T节点在接入资源上发送前导码给G节点，指示其存在随机接入请求。

步骤2：在步骤1之后，G节点通过G链路控制信息为T节点配置发送资源，包括定时提前命令(TAC)。

其中G节点通过步骤1中的前导码计算得到TAC，估计得到G节点与T节点之间的传输时延，便于G节点校准T节点的上行传输定时并将TAC下发给T节点，告知T节点TA的大小，让T节点提前TA时间调整上行传输链路。

上行传输链路同步粒度时间单位为1T_s，上行传输时间的不确定性与G节点覆盖半径成正比，1km对应传输延时Δt＝2l/c＝2000/(3×10⁸)≈6.7μs，其中l为传输距离，c＝3×10⁸m/s表示电磁波的传播速度。

以保护时隙时间长度T_GT＝41T_s为例，介绍TA值的相关配置。由表3可知，T_GT＝41T_s时G节点的最大覆盖半径为200m，此时对应的最大传输延时为Δt＝2l/c＝400/(3×10⁸)≈1.3μs，上行传输链路同步粒度T_s≈32.55ns，可计算此时上行传输时TA的最大值约TAmax＝Δt/T_s＝1.3×10^-6/(32.55×10^-9)≈40，即TA∈[0,40]。如表4所示，此时对应G链路控制信息中至少需为TA参数预留6bit数据位宽才能满足覆盖半径扩展为200米时对应的最大TA值TAmax，T节点根据收到的TA值调整上行传输链路的发射时间N_TA(值恒为正)。针对不同的保护时隙GT时间长度T_GT可计算出不同的TA值，且G链路控制信息中为存储TA参数的所需的数据位宽也随TA值不同而改变，在初始上行同步过程中的定时提前指令的位宽可根据可支持的最大位宽进行固定。

其中，发射时间N_TA与TA值的关系如下：N_TA＝TA×1T_s，表6示出了当前在保护时隙时间长度T_GT＝41T_s时，TA机制的初始上行同步过程中G链路控制信息中为存储TA参数所需的数据位宽表，其中R代表预留位宽。另外，可根据保护时隙GT时间长度T_GT最大值计算出对应G链路控制信息中为存储TA参数所需的最大数据位宽。

表6

过程二：上行同步更新：

在初始上行同步过程中，虽然T节点与G节点取得初始连接，并且T节点也根据收到的TA值进行了上行传输链路调整，但是该T节点的上行传输链路到达G节点时，由于T节点移动、晶振偏移累积和传输路径改变等因素导致TA值随着时间而改变，因此需要不断更新该T节点的TA值，保持T节点同G节点的上行同步。

借鉴LTE系统的TA闭环调整机制来调整T节点上行传输链路的TA值。G节点基于T节点对应的上行传输信息确定当前T节点的TA值，只要当前T节点存在上行传输链路，G节点即可根据T节点发送的信号测量当前的TAC，理论上只要是T节点上行传输链路中的信号都可以用于TAC测量，比如DMRS(解调参考信号，demodulation reference signal)和SRS(上行探测参考信号，Channel State Information)信号。当T节点需要校正TA值时，G节点根据上行信息计算TA值并下发新的TAC给T节点，T节点接收到新的TAC后获得TA值，根据T节点之前保存的TA值N_TAold计算出最新的TA调整值N_TAnew，调整该T节点上行传输链路的时间提前量，保持该T节点和G节点的上行同步。用于上行同步更新的更新定时提前值数据位宽可与初始上行同步过程中的定时提前指令的位宽保持同步。

其中，调整后的TA更新值N_TAnew计算如下所示：N_TAnew＝TA×1T_s-N_TAold，表7示出了TA机制的上行同步更新过程中根据T节点上行传输链路信号解析对应的TA值，并根据T节点保存的上一组TA值计算出T节点需要更新的TA值后其所需的数据位宽。

表7

定时提前量指示结构见表7，其中1字节有符号数指示定时提前量N_TAnew的数值，正数代表T节点基于当前的发送定时提前发送上行传输链路数据，负数代表T节点基于当前的发送定时推迟发送上行传输链路数据，上行同步更新的调整量仍以1T_s为单位。

至此完成在T节点的上行传输链路到达G节处的时间对齐，保证OFDM传输系统下各子载波的正交性不受影响，保证T节点上行传输链路业务的信噪比。

具体地，可以在无线短距通信系统中引入TA机制，在接入过程中引入初始上行同步过程，使得G节点获取T节点与G节点的初步传输延迟并经由G控制链路下发给T节点，还引入上行同步更新过程，保证由于T节点移动、晶振偏移累积和传输路径改变等因素导致的传输延迟变化时能够被G节点知晓，并及时计算更新定时提前量，更新T节点上行传输链路的发送时间。

通过前导码设计和TA机制保证T节点与G节点的传输延迟闭环更新校正，解决了T节点的上行传输链路到达G节点时的时间不同步而导致的信噪比降低问题。

由上述本方案的内容可知，本方案的目的在于提升无线短距通信协议所能支持的最大覆盖范围，保证在覆盖范围内T节点的上行传输链路到达G节点时时间对齐和上行传输链路业务的信噪比。

本申请的发明人在进行无线短距通信协议所支持的覆盖范围研究时，发现现有协议下的无线帧结构所能支持的覆盖范围较小，原因可能是到对于车载、智能家居等场景下无需考虑支持较远距离的T节点接入。经本申请的发明人研究发现可以通过在现有无线帧结构的基础上增加特殊符号UpPTS设计，扩大决定覆盖范围的保护时隙(Guard Time，GT)的时间长度，同时引入前导码设计和TA机制，对处于覆盖范围内T节点的上行传输链路到达G节点的上行传输延时进行测量与闭环校正，保证T节点的上行传输链路到达G节点处时间对齐，提升现有无线短距通信系统的覆盖范围和上行传输链路业务的信噪比。

针对现有无线短距通信系统覆盖范围小、无法支持较远距离覆盖场景的问题，本申请目的在于提供一种特殊符号UpPTS设计、提高保护间隙时间长度、引入前导码设计和TA机制的方法。针对由于CP时间长度短限制覆盖范围这一因素，在无线帧结构中通过增加特殊符号UpPTS设计，利用其中一个或几个符号时间长度作为特殊符号UpPTS时间长度，间接增加保护间隙的时间长度，提升无线短距通信系统的覆盖范围，同时引入前导码设计和TA机制应对覆盖范围扩大后带来的在覆盖范围内T节点的上行传输链路到达G节点时时间不对齐的问题，保证T节点上行传输链路业务的信噪比。

为了提高无线短距通信系统G节点的覆盖范围，本方案提出了一种无线短距通信系统广覆盖机制设计，通过增加特殊符号UpPTS设计并修改无线帧内不同符号配置、引入前导码设计和TA(定时提前，Timing Advance)机制，使得目前无线短距通信系统不仅可以支持上述的小覆盖场景，也可以支持较远距离的覆盖场景，有效提升对应G节点的覆盖范围和T节点的接入数量、实现G节点侧的时间同步，达到广覆盖的设计目的。

通过使用扩展CP时间长度计算无线短距通信系统最大覆盖范围的方法及结论视为落入本申请的保护范围内。通过利用无线帧中符号时间长度来提高CP或保护时隙的时间长度达到提升无线短距通信系统覆盖范围的方法视为落入本申请的保护范围内。通过在无线短距通信系统中添加前导码设计，用于随机接入发送时前导码，使得G节点通过前导码内容获取T节点传输延迟信息从而计算初始TA值的方法视为落入本申请的保护范围内。通过在当前帧结构中添加特殊符号UpPTS用于随机接入中前导码发送的方法视为落入本申请的保护范围内。通过引入TA机制，解决较远覆盖范围情况下T节点的上行传输链路到达G节点时的时间不同步问题，保证无线短距通信系统上行传输链路业务信噪比的方法视为落入本申请的保护范围内。

需要补充的是，上述描述的三个步骤(特殊符号设计、前导码设计、TA机制设计)只是本申请的一个具体实施方案，不对本发明在扩展覆盖范围这一目的上进行限制。该领域的专业人员在不违背本发明原理的情况下可根据实际情形省略或者灵活替换上述步骤，也可进行步骤和细节上的改动，比如可将特殊符号UpPTS全部用于特殊时隙时间长度扩展，不考虑添加前导码设计和TA机制设计等情形，从而提高G节点的覆盖范围。

本申请实施例还提供了一种通信协议的生成装置，需要说明的是，本申请实施例的通信协议的生成装置可以用于执行本申请实施例所提供的用于通信协议的生成方法。该装置用于实现上述实施例及优选实施方式，已经进行过说明的不再赘述。如以下所使用的，术语“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

以下对本申请实施例提供的通信协议的生成装置进行介绍。

图12是根据本申请实施例的一种通信协议的生成装置的结构框图。如图12所示，该装置包括：

第一获取单元10，用于获取初始协议，其中，上述初始协议为无线短距离通信的协议，上述初始协议中包括多帧符号，上述符号用于传输数据，上述符号有多种类型；

替换单元20，用于将上述初始协议中相邻且上述类型相同的两个上述符号替换为UpPTS符号，得到目标协议，其中，上述UpPTS符号占两帧位置，上述UpPTS符号中包括保护时隙参数，上述保护时隙参数为数据传输的时间间隔，上述保护时隙参数和覆盖范围呈正相关；

控制单元30，用于控制第一设备采用上述目标协议与第二设备通信，其中，在上述第一设备采用上述初始协议通信的情况下上述第一设备的覆盖范围为第一覆盖范围，在上述第一设备采用上述目标协议通信的情况下上述第一设备的上述覆盖范围为第二覆盖范围，上述第一覆盖范围的覆盖面积小于上述第二覆盖范围的上述覆盖范围，在上述第一设备的上述覆盖范围为上述第一覆盖范围的情况下上述第二设备未落入上述第一设备的上述覆盖范围内，在上述第一设备的上述覆盖范围为上述第二覆盖范围的情况下上述第二设备落入上述第一设备的上述覆盖范围内。

具体实现过程中，上述装置还包括第一计算单元、第二获取单元和处理单元，第一计算单元用于将上述初始协议中相邻且上述类型相同的两个上述符号替换为UpPTS符号，得到目标协议之前，采用第一公式计算上述初始协议的第一覆盖半径，其中，上述第一公式为：R＝T×c/2，R表示上述第一覆盖半径，T表示电磁波信号在两个节点之间传输的往返时间，c表示上述电磁波信号的传播速度；第二获取单元用于获取上述初始协议的普通CP的第二覆盖半径，获取上述初始协议的扩展CP的第三覆盖半径；处理单元用于比较上述第二覆盖半径和上述第三覆盖半径，确定上述第二覆盖半径和上述第三覆盖半径中的最大值为上述第一覆盖半径的最大覆盖半径。

具体的实现过程中，第二获取单元包括第一计算模块和第二计算模块，第一计算模块用于采用第二公式计算上述初始协议的普通CP的上述第二覆盖半径，其中，上述第二公式为：

R_{Normal_CP}表示上述第二覆盖半径，T_{Normal_CP}表示上述普通CP的时间长度，上述普通CP为上述初始协议的尾部的信号复制到头部构成的一种循环结构；第二计算模块用于采用第三公式计算上述初始协议的扩展CP的上述第三覆盖半径，其中，上述第三公式为：

R_{Extend_CP}表示上述第三覆盖半径，T_{Extend_CP}表示上述扩展CP的时间长度，上述扩展CP为上述初始协议的尾部的信号复制到头部构成的另一种循环结构，上述扩展CP的时间长度大于上述普通CP的时间长度；处理单元用于比较上述第二覆盖半径和上述第三覆盖半径，确定上述第二覆盖半径和上述第三覆盖半径中的最大值为上述第一覆盖半径的最大覆盖半径。

为了实现时间同步和频率同步，并保证通信过程中的可以消除干扰，具体实现过程中，上述装置还包括第三获取单元、第四获取单元和第二计算单元，第三获取单元用于在将上述初始协议中相邻且上述类型相同的两个上述符号替换为UpPTS符号，得到目标协议之前，获取前导码，其中，上述前导码用于在终端和基站之间建立上行同步，同步方式为时间同步和频率同步，以保证业务传输的可靠性，其中，上述UpPTS符号包括上述前导码和上述保护时隙参数；第四获取单元用于获取上述前导码的第一时间长度和上述保护时隙参数的第二时间长度，其中，上述第一时间长度为上述前导码的持续时间，上述第二时间长度为上述前导码中的上述保护时隙参数的持续时间，其中，上述第二时间长度与上述初始协议的上述符号的覆盖半径呈正比；第二计算单元用于计算上述第一时间长度上述第二时间长度的和，得到上述UpPTS符号的总时间长度。

为了实现小区半径的覆盖增强功能，本申请的第四获取单元包括第一获取模块、第二获取模块和第三计算模块，第一获取模块用于获取循环前缀CP的第一子时间长度，其中，上述循环前缀CP为普通CP或者扩展CP，上述第一子时间长度等于上述第二时间长度；第二获取模块用于获取前导序列的第二子时间长度，其中，上述前导序列和上述循环前缀CP一起构成的上述前导码的发送的实际内容部分；第三计算模块用于计算上述第一子时间长度和上述第二子时间长度的和，得到上述前导码的上述第一时间长度。(前导序列为前导码发送信息中的内容组成部分)。

设备和基站之间通信，或者设备时间通信的过程中，由于时间和频率的不同，上行的信息是不同步的，因此为了确保无线信号的准确接收和解调，以提高通信系统的性能和可靠性，在一些实施例上，上述装置还包括同步单元，同步单元用于在控制第一设备采用上述目标协议与上述第二设备通信之后，在上述第一设备与上述第二设备通信且第三设备与上述第二设备通信的情况下，对上述第一设备的第一上行信号以及上述第三设备的第二上行信号进行上行同步，其中，上述上行同步表示上述第一上行信号和上述第二上行信号同时到达上述第二设备，上述第一上行信号为上述第一设备向上述第二设备发送的信号，上述第二上行信号为上述第三设备向上述第二设备发送的信号。

在一些实施例上，同步单元包括第三获取模块和调整模块，第三获取模块用于获取第一时长和第二时长，其中，上述第一时长是上述第一设备发送上述第一上行信号到上述第二设备的时长，上述第二时长是上述第三设备发送上述第二上行信号到上述第二设备的时长；调整模块用于根据上述第一时长和上述第二时长，调整上述第一设备发送上述第一上行信号的第一发送时间，调整上述第三设备发送上述第二上行信号的第二发送时间，直到上述第二设备同时接收到上述第一上行信号和上述第二上行信号。

上述通信协议的生成装置包括处理器和存储器，上述第一获取单元、替换单元和控制单元等均作为程序单元存储在存储器中，由处理器执行存储在存储器中的上述程序单元来实现相应的功能。上述模块均位于同一处理器中；或者，上述各个模块以任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

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解决现有技术中目前的无线短距离通信系统中的通信协议所能支持的覆盖范围都是较小的，无法满足短距离业务的需求的问题。

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计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在上述程序运行时控制上述计算机可读存储介质所在设备执行上述通信协议的生成方法。

本发明实施例提供了一种处理器，上述处理器用于运行程序，其中，上述程序运行时执行上述通信协议的生成方法。

本发明实施例提供了一种无线短距离通信系统，包括一个或多个处理器，存储器，以及一个或多个程序，其中，上述一个或多个程序被存储在上述存储器中，并且被配置为由上述一个或多个处理器执行，上述一个或多个程序包括用于执行任意一种上述的通信协议的生成方法。

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通信协议的生成方法步骤。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，适于执行初始化有至少通信协议的生成方法步骤的程序。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

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。

从以上的描述中，可以看出，本申请上述的实施例实现了如下技术效果：

1)、本申请的通信协议的生成方法，对于初始的协议(例如OFDM)进行修改，将原有的初始协议中的两帧符号提取出来，替换为UpPTS符号，这个符号中是有一个参数的，这个参数是保护时隙参数，这个保护时隙参数就是数据传输的时间间隔，如果数据传输间隔长，证明信号对应传输距离更远，那么数据通信的覆盖范围就广一些，因此，利用其中一个或几个符号时间长度作为特殊符号UpPTS时间长度，间接增加保护间隙的时间长度，提升无线短距通信系统的覆盖范围，这样可以扩大协议的覆盖范围，进而控制设备进行通信。

2)、本申请的通信协议的生成装置，对于初始的协议(例如OFDM)进行修改，将原有的初始协议中的两帧符号提取出来，替换为UpPTS符号，这个符号中是有一个参数的，这个参数是保护时隙参数，这个保护时隙参数就是数据传输的时间间隔，如果数据传输间隔长，证明信号对应传输距离更远，那么数据通信的覆盖范围就广一些，因此，利用其中一个或几个符号时间长度作为特殊符号UpPTS时间长度，间接增加保护间隙的时间长度，提升无线短距通信系统的覆盖范围，这样可以扩大协议的覆盖范围，进而控制设备进行通信。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种通信协议的生成方法，其特征在于，包括：

获取初始协议，其中，所述初始协议为无线短距离通信的协议，所述初始协议中包括多帧符号，所述符号用于传输数据，所述符号有多种类型；

将所述初始协议中相邻且所述类型相同的两个所述符号替换为UpPTS符号，得到目标协议，其中，所述UpPTS符号占两帧位置，所述UpPTS符号中包括保护时隙参数，所述保护时隙参数为数据传输的时间间隔，所述保护时隙参数和覆盖范围呈正相关；

控制第一设备采用所述目标协议与第二设备通信，其中，在所述第一设备采用所述初始协议通信的情况下所述第一设备的覆盖范围为第一覆盖范围，在所述第一设备采用所述目标协议通信的情况下所述第一设备的所述覆盖范围为第二覆盖范围，所述第一覆盖范围的覆盖面积小于所述第二覆盖范围的所述覆盖范围，在所述第一设备的所述覆盖范围为所述第一覆盖范围的情况下所述第二设备未落入所述第一设备的所述覆盖范围内，在所述第一设备的所述覆盖范围为所述第二覆盖范围的情况下所述第二设备落入所述第一设备的所述覆盖范围内。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述初始协议中相邻且所述类型相同的两个所述符号替换为UpPTS符号，得到目标协议之前，所述方法还包括：

采用第一公式计算所述初始协议的第一覆盖半径，其中，所述第一公式为：R＝T×c/2，R表示所述第一覆盖半径，T表示电磁波信号在两个节点之间传输的往返时间，c表示所述电磁波信号的传播速度；

获取所述初始协议的普通CP的第二覆盖半径，获取所述初始协议的扩展CP的第三覆盖半径；

比较所述第二覆盖半径和所述第三覆盖半径，确定所述第二覆盖半径和所述第三覆盖半径中的最大值为所述第一覆盖半径的最大覆盖半径。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取所述初始协议的普通CP的第二覆盖半径，获取所述初始协议的扩展CP的第三覆盖半径，包括：

采用第二公式计算所述初始协议的普通CP的所述第二覆盖半径，其中，所述第二公式为：

R_{Normal_CP}表示所述第二覆盖半径，T_{Normal_CP}表示所述普通CP的时间长度，所述普通CP为所述初始协议的尾部的信号复制到头部构成的一种循环结构；

采用第三公式计算所述初始协议的扩展CP的所述第三覆盖半径，其中，所述第三公式为：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述初始协议中相邻且所述类型相同的两个所述符号替换为UpPTS符号，得到目标协议之前，所述方法还包括：

获取前导码，其中，所述前导码用于在终端和基站之间建立上行同步，同步方式为时间同步和频率同步，以保证业务传输的可靠性，其中，所述UpPTS符号包括所述前导码和所述保护时隙参数；

获取所述前导码的第一时间长度和所述保护时隙参数的第二时间长度，其中，所述第一时间长度为所述前导码的持续时间，所述第二时间长度为所述前导码中的所述保护时隙参数的持续时间，其中，所述第二时间长度与所述初始协议的所述符号的覆盖半径呈正比；

计算所述第一时间长度所述第二时间长度的和，得到所述UpPTS符号的总时间长度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，获取所述前导码的第一时间长度，包括：

获取循环前缀CP的第一子时间长度，其中，所述循环前缀CP为普通CP或者扩展CP，所述第一子时间长度等于所述第二时间长度；

获取前导序列的第二子时间长度，其中，所述前导序列和所述循环前缀CP一起构成的所述前导码的发送的实际内容部分；

计算所述第一子时间长度和所述第二子时间长度的和，得到所述前导码的所述第一时间长度。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在控制第一设备采用所述目标协议与所述第二设备通信之后，所述方法还包括：

在所述第一设备与所述第二设备通信且第三设备与所述第二设备通信的情况下，对所述第一设备的第一上行信号以及所述第三设备的第二上行信号进行上行同步，其中，所述上行同步表示所述第一上行信号和所述第二上行信号同时到达所述第二设备，所述第一上行信号为所述第一设备向所述第二设备发送的信号，所述第二上行信号为所述第三设备向所述第二设备发送的信号。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，对所述第一设备的第一上行信号以及所述第三设备的第二上行信号进行上行同步，包括：

获取第一时长和第二时长，其中，所述第一时长是所述第一设备发送所述第一上行信号到所述第二设备的时长，所述第二时长是所述第三设备发送所述第二上行信号到所述第二设备的时长；

根据所述第一时长和所述第二时长，调整所述第一设备发送所述第一上行信号的第一发送时间，调整所述第三设备发送所述第二上行信号的第二发送时间，直到所述第二设备同时接收到所述第一上行信号和所述第二上行信号。

8.一种通信协议的生成装置，其特征在于，包括：

第一获取单元，用于获取初始协议，其中，所述初始协议为无线短距离通信的协议，所述初始协议中包括多帧符号，所述符号用于传输数据，所述符号有多种类型；

替换单元，用于将所述初始协议中相邻且所述类型相同的两个所述符号替换为UpPTS符号，得到目标协议，其中，所述UpPTS符号占两帧位置，所述UpPTS符号中包括保护时隙参数，所述保护时隙参数为数据传输的时间间隔，所述保护时隙参数和覆盖范围呈正相关；

控制单元，用于控制第一设备采用所述目标协议与第二设备通信，其中，在所述第一设备采用所述初始协议通信的情况下所述第一设备的覆盖范围为第一覆盖范围，在所述第一设备采用所述目标协议通信的情况下所述第一设备的所述覆盖范围为第二覆盖范围，所述第一覆盖范围的覆盖面积小于所述第二覆盖范围的所述覆盖范围，在所述第一设备的所述覆盖范围为所述第一覆盖范围的情况下所述第二设备未落入所述第一设备的所述覆盖范围内，在所述第一设备的所述覆盖范围为所述第二覆盖范围的情况下所述第二设备落入所述第一设备的所述覆盖范围内。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述通信协议的生成方法。

10.一种无线短距离通信系统，其特征在于，包括：一个或多个处理器，存储器，以及一个或多个程序，其中，所述一个或多个程序被存储在所述存储器中，并且被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行权利要求1至7中任意一项所述的通信协议的生成方法。