工业无线网络的上行数据发送方法、装置及存储介质与流程

专利2022-06-29  173


本申请涉及无线网络技术领域,特别涉及一种工业无线网络的上行数据发送方法、装置及存储介质。



背景技术:

工业无线网络包括有基站、传感节点和各种工业设备。为了能够实时监测到各种工业设备的运行情况,基站使用传感节点收集各种工业设备的运行数据,并将运行数据转换成上行数据,通过无线网络技术将携带有上行数据的上行信号发送给基站,基站根据接收到的上行信号做出相应的处理。

目前,基站采用相继干扰取消(successiveinterferencecancellation,sic)技术解码传感节点发送的上行信号。基站接收到的信号是混合信号,该混合信号是多个传感节点发送的上行信号叠加而成的信号,基站使用sic技术,通过迭代方式检测出混合信号中的最强上行信号。若该最强上行信号的信号干扰噪声比(signaltointerferenceandnoiseratio,sinr)不低于解码阈值,则该最强上行信号能够被基站解码,并从混合信号中移除。接着基站从剩余的上行信号中继续确定下一个最强上行信号,解码该最强上行信号,直至所有上行信号均被解码或迭代失败。

为了保证sic技术的正常传输,相关技术采用集中式调度的方式,即在每个时间帧开始时,基站通过询问的方式收集各个传感节点是否存在传输需求,根据各个传感节点的传输需求给相应的传感节点分配发送功率,只有分配到发送功率的传感节点才能向基站发送上行信号,以保证该上行信号的sinr符合要求。

传感节点通常在紧急情况下才存在传输需求,由于相关技术是按照时间帧为单位来进行集中式调度,传感节点可能需要等待一个时间帧的时间才能进行上行发送,不能满足工业无线网络的低时延要求。



技术实现要素:

本申请实施例提供了一种工业无线网络的上行数据发送方法、装置及存储介质,可以解决传感节点在紧急情况下存在传输需求,而相关技术是按照时间帧为单位来进行集中式调度,导致传感节点可能需要等待一个时间帧的时间才能进行上行发送,从而不能满足工业无线网络的低时延要求的问题,所述技术方案如下:

根据本公开实施例的一方面,提供了一种工业无线网络的上行数据发送方法,应用于n个终端中的目标终端中,所述目标终端存储有n-1个其它终端的信道信息,所述方法包括:

所述目标终端在时间帧的第j个时槽中接收第j个总忙音信号,所述第j个总忙音信号是所述其它终端中的i个活跃终端各自按照与所述第j个时槽对应的功率发送的忙音信号叠加而成的,所述时间帧包括h个时槽,1≤j≤h,h≤n,0≤i≤n-1,n≥2;

所述目标终端根据在m个时槽中所接收到的m个总忙音信号,确定出所述i个活跃终端,所述i个活跃终端是在所述时间帧中传输上行数据的终端,h≥m;

所述目标终端根据所述i个活跃终端的信道信息,预测接入网设备是否成功接收自身在所述时间帧中发送的上行数据。

可选地,所述信道信息包括所述活跃终端到所述目标终端的信道信息,所述目标终端根据在m个时槽中所接收到的m个总忙音信号和所述信道信息,确定出用户状态向量usv=(s1,s2,…,sn);

其中,

可选地,所述信道信息包括所述活跃终端ui到所述目标终端uc的信道信息gic;

所述目标终端根据如下公式计算得到所述用户状态向量usv=(s1,s2,…,sn);

其中,设所述活跃终端ui在第j个时槽中使用功率tpji发送所述忙音信号,所述目标终端uc在第j个时槽中收到的所述第j个总忙音信号记为rpj,gic是所述活跃终端ui到所述目标终端uc的信道信息;m≤2k小于h,k为所述活跃终端的上限数量。

可选地,所述信道信息包括所述活跃终端到接入网设备的接收功率,所述目标终端根据所述i个活跃终端的接收功率和自身接收功率,预测所述目标终端在所述时间帧中发送的上行数据能否被所述接入网设备成功解码;

所述目标终端在确定所述上行数据能够被所述接入网设备成功解码时,确定在所述时间帧中发送所述上行数据。

可选地,所述目标终端根据所述自身接收功率,在所述i个活跃终端的接收功率中确定出k个第一接收功率和l个第二接收功率;所述k个第一接收功率大于所述自身接收功率,所述l个第二接收功率小于所述自身接收功率,k l≤i;

所述目标终端根据所述l个第二接收功率和所述自身接收功率,计算所述目标终端在所述时间帧中发送的所述上行数据在所述接入网设备侧的信噪比sinr,

所述目标终端检测所述sinr是否大于解码阈值。

可选地,所述目标终端在确定发送自身的所述上行数据时,按照所述自身接收功率对应的发送功率在所述时间帧中发送所述上行数据。

可选地,所述目标终端在发送所述上行数据时发送所述忙音信号。

根据本公开实施例的另一方面,提供了一种工业无线网络的上行数据发送装置,应用于n个终端中的目标终端中,所述目标终端存储有n-1个其它终端的信道信息,所述装置包括:

接收模块,用于在时间帧的第j个时槽中接收第j个总忙音信号,所述第j个总忙音信号是所述其它终端中的i个活跃终端各自按照与所述第j个时槽对应的功率发送的忙音信号叠加而成的,所述时间帧包括h个时槽,1≤j≤h,h≤n,0≤i≤n-1,n≥2;

确定模块,用于根据在m个时槽中所接收到的m个总忙音信号,确定出所述i个活跃终端,所述i个活跃终端是在所述时间帧中传输上行数据的终端,h≥m;

预测模块,用于根据所述i个活跃终端的信道信息,预测接入网设备是否成功接收自身在所述时间帧中发送的上行数据。

可选地,所述信道信息包括所述活跃终端到所述目标终端的信道信息;

所述确定模块,用于根据在m个时槽中所接收到的m个总忙音信号和所述信道信息,确定出用户状态向量usv=(s1,s2,…,sn);

其中,

可选地,所述信道信息包括所述活跃终端ui到所述目标终端uc的信道信息gic;

所述确定模块,用于根据如下公式计算得到所述用户状态向量usv=(s1,s2,…,sn);

其中,设所述活跃终端ui在第j个时槽中使用功率tpji发送所述忙音信号,所述目标终端uc在第j个时槽中收到的所述第j个总忙音信号记为rpj,gic是所述活跃终端ui到所述目标终端uc的信道信息;m≤2k小于h,k为所述活跃终端的上限数量。

可选地,所述信道信息包括所述活跃终端到接入网设备的接收功率;所述预测模块,包括:

预测单元,用于根据所述i个活跃终端的接收功率和自身接收功率,预测所述目标终端在所述时间帧中发送的上行数据能否被所述接入网设备成功解码;

确定单元,用于在确定所述上行数据能够被所述接入网设备成功解码时,确定在所述时间帧中发送所述上行数据。

可选地,所述预测单元,包括:

确定子单元,用于根据所述自身接收功率,在所述i个活跃终端的接收功率中确定出k个第一接收功率和l个第二接收功率;所述k个第一接收功率大于所述自身接收功率,所述l个第二接收功率小于所述自身接收功率,k l≤i;

计算子单元,用于根据所述l个第二接收功率和所述自身接收功率,计算所述目标终端在所述时间帧中发送的所述上行数据在所述接入网设备侧的信噪比sinr,

检测子单元,用于检测所述sinr是否大于解码阈值。

可选地,所述发送模块,用于所述目标终端在确定发送自身的所述上行数据时,按照所述自身接收功率对应的发送功率在所述时间帧中发送所述上行数据。

可选地,所述发送模块,用于所述目标终端在发送所述上行数据时发送所述忙音信号。

根据本公开实施例的另一方面,提供了一种终端,所述目标终端包括:处理器;与所述处理器相连的收发器;用于存储处理器可执行指令的存储器;其中,所述处理器被配置为以实现如上所述的工业无线网络的上行数据发送方法。

根据本公开实施例的另一方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述存储介质中存储有至少一条指令,所述指令由处理器加载并执行以实现如上所述的工业无线网络的上行数据发送方法。

根据本公开实施例的另一方面,提供了一种计算机程序产品,所述程序产品中存储有计算机程序,所述计算机程序由处理器加载并执行以实现如上所述的工业无线网络的上行数据发送方法。

本申请实施例提供的技术方案带来的有益效果是:

通过目标终端根据h个时槽的前m个时槽的m个总忙音信号,确定出i个活跃终端,根据存储的i个活跃终端的信道信息,预测基站是否成功接收自身在时间帧中发送的上行数据,其中,一个时间帧包括h个时槽。使得在紧急情况下,目标终端通过检测h个时槽的前m个时槽中活跃终端发送的情况,自行决定是否可以在当前时间帧发送上行数据,避免了目标终端上行发送时可能出现的发送碰撞,导致基站不能成功接收目标终端发送的上行数据的问题,可以在一个时间帧内及时地将上行数据发送给基站,从而满足工业无线网络的低时延要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是相关技术中提供的基站使用sic技术的工作原理的示意图;

图2是本申请一个示例性实施例提供的工业无线网络的结构示意图;

图3是本申请一个示例性实施例提供的工业无线网络的上行数据判断方法的流程图;

图4是本申请另一个示例性实施例提供的工业无线网络的上行数据判断方法的流程图;

图5是本申请一个示例性实施例提供的工业无线网络的上行数据判断装置的示意图;

图6是本申请另一个示例性实施例提供的工业无线网络的上行数据判断装置的示意图;

图7是本申请另一个示例性实施例提供的预测模块的示意图;

图8是本申请另一个示例性实施例提供的预测单元的示意图;

图9是本申请一个示例性实施例提供的一种终端的框图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

首先,对本申请实施例涉及的若干个名词进行介绍:

sic技术:是一种有效对抗干扰的多包接收技术(multippacketreception,mpr)。基站使用sic技术进行迭代检测多路上行信号,在每一次迭代检测时,确定最强上行信号,其他上行信号被视为干扰。如果该最强上行信号的sinr不低于解码阈值,则该最强上行信号被解码,然后从混合信号中移除。基站从剩余的上行信号中再确定下一个最强上行信号,并继续解码,直到所有上行信号均被解码或者迭代失败。这种逐一解码带有冲突特性的上行信号的过程反映了sic的顺序检测特性。

传感节点:是工业无线网络中,用于连接工业设备与基站之间的信息联系的连接点。工业无线网络包括有基站、传感节点和各种工业设备。传感节点通过传感器收集设备运行状态的运行数据,该运行数据包括工业设备运行时的各种指标,再将运行数据转换成上行数据,并将携带有上行数据的上行信号发送至基站。基站根据上行信号做出相应的处理,从而建立了工业设备与基站之间的信息联系。在本公开中,以传感节点作为工业无线网络中的终端为例,终端数量为n个,且包括目标终端和i个活跃终端,0≤i≤n-1。

基站:是工业无线网络中,用于接收传感节点发送的上行数据和向传感节点发送下行数据的设备。基站用于对接收到的上行数据进行解码,并根据解码后的数据,向传感节点发送下行数据,该下行数据包括处理数据。基站根据上行数据携带的工业设备的运行数据,对工业设备接下来的运行状态做出处理,并将处理的内容形成处理数据,由下行数据携带,发送给传感节点。之后,传感节点根据接收到的下行数据对工业设备做出相应的调整。基站还用于给每个传感节点分配发送功率,传感节点根据发送功率向基站发送上行数据。

发送功率:是传感节点向基站发送上行数据时的功率。在本申请实施例中,每个传感节点的发送功率是预设的,且不同的传感节点与传感节点之间的发送功率可相同,也可不相同。传感节点的发送功率可以是传感节点出厂时就配置好的,也可以是由基站在使用之初或一段时间内静态分配的。

接收功率:是基站接收到的上行数据的功率。工业无线网络中,由于每个传感节点的位置是固定且已知的,故每个传感节点到基站的信道信息也是相对固定的,且每个传感节点发送上行数据的发送功率也是固定且已知的,从而基站接收每个传感节点发送的上行数据的接收功率是相对固定的。

时间帧:是数据传输时的基本时间单位。每个时间帧的大小相同,且相邻的时间帧是首尾相互连接的,不存在间隙。

时槽:是比时间帧更小的时间单位。每个时间帧中包括h个时槽,h个时槽的大小相同,且相邻的时槽是首尾相互连接的,不存在间隙。

由于工业无线网络中,基站接收到的上行信号是叠加而成的混合信号,该混合信号是多个传感节点发送的上行信号叠加而成的信号。基站通过sic技术,根据多个上行信号对应的接收功率,检测基站能否成功解码出混合信号中的上行信号。基站对其中一个上行信号进行解码,会将其他上行信号视为干扰。否则一旦多个传感节点同时向基站发送的上行信号有重叠,就会产生冲突,导致基站接收失败。

示意性的,如图1所示,以工业无线网络包括两个传感节点,且传感节点作为终端为例,即工业无线网络中包括基站101、终端1和终端2。终端1向基站发送携带有上行数据的上行信号1,终端2向基站101发送携带有上行数据的上行信号2,基站101接收到的是上行信号1和上行信号2,以及与环境噪声n0叠加而成的混合信号,基站101使用sic技术对两个上行信号进行解码。

上行信号1对应的接收功率为rp1,接收功率rp1是基站101接收上行信号1的功率。上行信号2对应的接收功率为rp2,接收功率rp2是基站101接收上行信号2的功率。假设rp1≥rp2,则上行信号1是两个上行信号中的最强信号,基站将上行信号2视为干扰。当终端1的sinr1满足其中γ是解码阈值时,上行信号1能够被基站101接收,并能够被成功解码。基站101将上行信号1从混合信号中移除,剩余的混合信号包括上行信号2和环境噪声n0。当终端2的sinr2满足时,上行信号2能够被基站101接收,并能够被成功解码,从而基站101成功接收到终端1和终端2发送的上行信号。

在相关技术中,基站使用sic技术是基于集中调度传感节点的方式实现的,即在每个时间帧开始传输时,基站先询问传感节点是否有传输需求,再根据传感节点的传输需求决定给具有传输需求的传感节点分配发送功率。传感节点根据分配到的发送功率向基站发送上行数据,基站接收上行数据,根据接收上行数据的接收功率,使用sic技术对上行数据进行解码。传感节点通常在紧急情况下才存在传输需求,由于相关技术是按照时间帧为单位来进行集中式调度,传感节点可能需要等待一个时间帧的时间才能进行上行发送,不能满足工业无线网络的低时延要求。

本申请实施例提供了一种工业无线网络的上行数据发送方法、装置及存储介质,可以用于解决上述相关技术中存在的问题。在本申请的一些实施例中,目标终端根据检测活跃终端的发送情况,和通过计算基站侧接收上行数据的情况,预估出基站能否成功接收目标终端在选定时槽中发送的上行数据,从而决定是否在当前时间帧中发送上行数据。一方面,采用终端自行调度的方式,不需要基站进行集中式调度;另一方面,实现了时槽级别的调度方式,而不再是时间帧级别的调度方式。

图2示出了本申请一个示例性实施例提供的工业无线网络的结构示意图,该工业无线网络以终端作为传感节点,基站作为接入网设备为例,该工业无线网络中包括n个终端和一个基站201。

基站201用于接收来自i个活跃终端和目标终端202发送的上行数据,并能够通过sic技术解码接收到的上行数据。在一种可选的实施方式中,基站201还用于在使用之初或在一段时间内,给n个终端分配发送功率。n个终端分配的发送功率在较长的一段时间内都不会改变,即在该较长的一段时间内,n个终端根据分配的发送功率向基站发送上行数据;或者,n个终端的发送功率在由基站201分配好之后就再不会改变。

n个终端包括目标终端202和其他n-1个终端,n-1个终端中存在有i个活跃终端。活跃终端是正在向基站发送上行数据的终端。目标终端202是准备向基站发送上行数据的终端。n个终端按照一定的位置进行分布,相邻终端的距离可以相同也可以不相同,而每个终端的位置都是固定不变的,从而每个终端到基站201的信道信息也是(近似为)相对固定不变的。目标终端202位于n个终端中一个固定的位置,目标终端202存储有包括自身在内的n个终端的发送功率,以及活跃终端到基站的接收功率,和n个终端到基站201的信道信息,以及其他n-1个终端到目标终端202的信道信息。目标终端202用于根据存储的信道信息和接收控制信道中的忙音信号,确定自身发送上行数据的时槽。

n-1个终端中的i个活跃终端在时槽中向基站201发送上行数据。时槽是一个很小的时间单位,时槽位于时间帧203中,时间帧203也是一个时间单位,每个时间帧203的大小皆相同,且每个时间帧203中包括h个时槽。,在一个时槽的时间中,可以存在不限数量的终端向基站201发送上行数据。i个活跃终端在向基站201发送上行数据时,在发送上行数据的控制信道中同时发送忙音信号,该忙音信号用于表示需要发送上行数据的终端正在向基站发送上行数据。

在本申请的一些实施例中,目标终端根据接收的m个时槽的m个总忙音信号,确定出i个活跃终端,从而确定当前时间帧能否进行自身传输,若能够在当前时间帧进行传输,目标终端需要在时间帧中发送自身的上行数据。

图3示出了本申请一个示例性实施例提供的工业无线网络的上行数据判断方法的流程图,该方法可以应用于图2所示的工业无线网络中,该方法以终端作为传感节点,基站作为接入网设备为例,该方法应用于n个终端中的目标终端,目标终端存储有n-1个其它终端的信道信息,该方法包括:

步骤301,目标终端在时间帧的第j个时槽中接收第j个总忙音信号,第j个总忙音信号是其它终端中的i个活跃终端各自按照与第j个时槽对应的功率发送的忙音信号叠加而成的,时间帧包括h个时槽,1≤j≤h,h≤n,0≤i≤n-1,n≥2。

时间帧包括h个时槽,h个时槽的大小相同,即h个时槽均等平分一个时间帧。

目标终端通过射频信号功率检测功能,在时间帧的第j个时槽中接收第j个总忙音信号,第j个总忙音信号是其它终端中的i个活跃终端各自按照与第j个时槽对应的功率发送的忙音信号叠加而成的。即在不同的时槽中,每个活跃终端在控制信道中发送忙音信号的发送功率是预先定好的,不同活跃终端发送忙音信号时的发送功率可以是不同的。可选地,目标终端接收的第j个时槽的第j个总忙音信号的功率与其他时槽接收的总忙音信号的功率可以是相同的,也可以是不同的。

忙音信号用于标识n个终端中正在向基站发送上行数据的活跃终端,即活跃终端通过发送忙音信号,向目标终端告知该终端正在进行发送上行数据。

步骤302,目标终端根据在m个时槽中所接收到的m个总忙音信号,确定出i个活跃终端,i个活跃终端是在时间帧中传输上行数据的终端,h≥m。

目标终端存储有n-1个其它终端的信道信息。n-1个其它终端的信道信息包括i个活跃终端到目标终端的信道信息,i个活跃终端是在时间帧中传输上行数据的终端。

目标终端根据在m个时槽中所接收到的m个总忙音信号,以及n-1个其它终端到目标终端的信道信息,确定出i个活跃终端。

步骤303,目标终端根据i个活跃终端的信道信息,预测基站是否成功接收自身在时间帧中发送的上行数据。

每个向基站发送上行数据的终端,在发送上行数据之前,获取预定的发送功率。

可选地,终端获取预定的发送功率的方式包括如下三种方式:

第一,终端在制造时,通过硬件电路的设计,由设计人员设计该硬件电路能够进行正常工作的发送功率;

第二,在工业无线网络运行使用之初,基站给终端分配发送功率,终端的发送功率始终不变;

第三,在工业无线网络运行使用中,基站根据运行需求,在较长的一段时间内给终端分配发送功率,终端在较长的一段时间内发送功率不变,之后的发送功率可由基站再次分配后获取。

终端获取预定的发送功率的方式是上述三种方式中的任意一种,且终端获取预定的发送功率的方式包括但限于上述三种方式。

n-1个其它终端的信道信息包括n-1个其它终端到基站的信道信息。

目标终端根据存储的n-1个其它终端的发送功率和存储的n-1个其它终端到基站的信道信息,计算出i个活跃终端发送的上行数据能被基站接收的i个活跃终端的接收功率,并存储i个活跃终端的接收功率,该i个活跃终端的接收功率属于信道信息。目标终端根据自身的发送功率和自身到基站的信道信息,计算出目标终端发送上行数据时能够被基站接收的自身接收功率,并保存自身接收功率。

目标终端根据i个活跃终端的接收功率和自身接收功率,通过sic技术,确定h个时槽的前m个时槽中i个活跃终端发送上行数据的情况,预测目标终端在当前时间帧中发送的上行数据是否被基站成功接收。若目标终端预测出基站能成功接收自身在当前时间帧中发送的上行数据,则目标终端确定自身发送的上行数据不会与i个活跃终端发送的上行数据产生碰撞,目标终端在当前时间帧中发送自身的上行数据;若目标终端预测出基站不能成功接收自身在当前时间帧中发送的上行数据,则目标终端确定自身发送的上行数据会与i个活跃终端发送的上行数据产生碰撞,目标终端推后到下一个时间帧中发送自身的上行数据。

综上所述,本实施例提供的方法中,通过目标终端根据h个时槽的前m个时槽的m个总忙音信号,确定出i个活跃终端,根据存储的i个活跃终端的信道信息,预测基站是否成功接收自身在时间帧中发送的上行数据,其中,一个时间帧包括h个时槽。使得在紧急情况下,目标终端通过检测h个时槽的前m个时槽中活跃终端发送的情况,自行决定是否可以在当前时间帧发送上行数据,避免了目标终端上行发送时可能出现的发送碰撞,导致基站不能成功接收目标终端发送的上行数据的问题,可以在一个时间帧内及时地将上行数据发送给基站,从而满足工业无线网络的低时延要求。

图4示出了本申请另一个示例性实施例提供的工业无线网络的上行数据发送方法的流程图,该方法可以应用于图2所示的工业无线网络中,该方法以终端作为传感节点,基站作为接入网设备为例,该方法应用于n个终端中的目标终端,目标终端存储有n-1个其它终端的信道信息,该方法包括:

步骤401,目标终端在时间帧的第j个时槽中接收第j个总忙音信号,第j个总忙音信号是其它终端中的i个活跃终端各自按照与第j个时槽对应的功率发送的忙音信号叠加而成的,时间帧包括h个时槽,1≤j≤h,h≤n,0≤i≤n-1,n≥2。

时间帧包括h个时槽,h个时槽的大小相同,即h个时槽均等平分一个时间帧。

目标终端通过射频信号功率检测功能,在时间帧的第j个时槽中接收第j个总忙音信号,第j个总忙音信号是其它终端中的i个活跃终端各自按照与第j个时槽对应的功率发送的忙音信号叠加而成的。即在不同的时槽中,每个活跃终端在控制信道中发送忙音信号的发送功率是预先定好的,不同活跃终端发送忙音信号时的发送功率可以是不同的。可选地,目标终端接收的第j个时槽的第j个总忙音信号的功率与其他时槽接收的总忙音信号的功率可以是相同的,也可以是不同的。

忙音信号用于标识n个终端中正在向基站发送上行数据的活跃终端,即活跃终端通过发送忙音信号,向目标终端告知该终端正在进行发送上行数据。

步骤402,目标终端根据在m个时槽中所接收到的m个总忙音信号,确定出i个活跃终端,i个活跃终端是在时间帧中传输上行数据的终端,h≥m。

目标终端存储有n-1个其它终端的信道信息。n-1个其它终端的信道信息包括i个活跃终端到目标终端的信道信息,i个活跃终端是在时间帧中传输上行数据的终端。

目标终端根据在m个时槽中所接收到的m个总忙音信号,以及n-1个其它终端到目标终端的信道信息,确定出n个终端的终端状态向量usv=(s1,s2,…,sn)。其中,活跃终端是向基站发送上行数据的终端,空闲终端是没有向基站发送上行数据的终端,目标终端是准备向基站发送上行数据的终端,故目标终端属于空闲终端。

在一种可选的实施方式中,信道信息包括活跃终端ui到目标终端uc的信道信息gic。目标终端根据如下公式计算得到n个终端的终端状态向量usv=(s1,s2,…,sn):

其中,设活跃终端ui在第j个时槽中使用功率tpji发送忙音信号,目标终端uc在第j个时槽中收到的第j个总忙音信号记为rpj,gic是活跃终端ui到目标终端uc的信道信息,m≤2k小于h,k为所述活跃终端的上限数量。

步骤403,目标终端根据i个活跃终端的接收功率和自身接收功率,预测目标终端在时间帧中发送的上行数据能否被接入网设备成功解码。

每个向基站发送上行数据的终端,在发送上行数据之前,获取预定的发送功率。

可选地,终端获取预定的发送功率的方式包括如下三种方式:

第一,终端在制造时,通过硬件电路的设计,获取硬件电路能够进行正常工作的发送功率;

第二,在工业无线网络运行使用之初,基站给终端分配发送功率,终端的发送功率始终不变;

第三,在工业无线网络运行使用中,基站根据运行需求,在较长的一段时间内给终端分配发送功率,终端在较长的一段时间内发送功率不变,之后的发送功率可由基站再次分配后获取。

终端获取预定的发送功率的方式是上述三种方式中的任意一种,且终端获取预定的发送功率的方式包括但限于上述三种方式。

n-1个其它终端的信道信息包括n-1个其它终端到基站的信道信息。

目标终端根据存储的n-1个其它终端的发送功率和存储的n-1个其它终端到基站的信道信息,计算出i个活跃终端发送的上行数据能被基站接收的i个活跃终端的接收功率,并存储i个活跃终端的接收功率,该i个活跃终端的接收功率属于信道信息。目标终端根据自身的发送功率和自身到基站的信道信息,计算出目标终端发送上行数据时能够被基站接收的自身接收功率,并保存自身接收功率。

目标终端对i个活跃终端的接收功率和自身接收功率进行排序,根据所述自身接收功率,在i个活跃终端的接收功率中确定出k个第一接收功率和l个第二接收功率。k个第一接收功率大于自身接收功率,l个第二接收功率小于自身接收功率,k l≤i。目标终端根据i个活跃终端的接收功率和自身接收功率,并根据sic技术,确定h个时槽的前m个时槽中i个活跃终端发送上行数据的情况,检测目标终端能否在当前时间帧中进行发送上行数据。目标终端能否在当前时间帧中进行发送上行数据取决于目标终端确定在当前时间帧中发送自身的上行数据能否被基站成功解码,即目标终端在当前时间帧中发送自身的上行数据是否会与i个活跃终端发送的上行数据产生碰撞,若产生碰撞,则目标终端发送的上行数据不能被基站成功接收,反之,则目标终端发送的上行数据能被基站成功接收。

目标终端根据l个第二接收功率和自身接收功率,计算目标终端在当前时间帧中发送自身的上行数据在基站侧的sinr。目标终端发送的上行数据能够被基站解码的sinr满足如下公式:

其中,目标终端uc在时间帧中发送上行数据的总忙音信号记为rpc,n0为环境噪声,γ是解码阈值。

目标终端根据上述的公式检测sinr是否大于解码阈值,当目标终端检测sinr大于解码阈值时,转到步骤404;当目标终端检测sinr不大于解码阈值时,目标终端确定基站不能成功接收在当前时间帧中自身发送的上行数据。

步骤404,目标终端在确定上行数据能够被基站成功解码时,确定在时间帧中发送上行数据。

步骤405,目标终端在确定发送自身的上行数据时,按照自身接收功率对应的发送功率在时间帧中发送上行数据。

目标终端根据自身的接收功率,并根据sic技术,确定在当前时间帧中目标终端发送自身的上行数据,且目标终端在当前时间帧中发送上行数据。

步骤406,目标终端在发送上行数据时发送忙音信号。

目标终端在时间帧中的时槽中发送上行数据,且在发送上行数据的控制信道上发送忙音信号,忙音信号用于标识目标终端正在向基站发送上行数据,目标终端变为活跃终端。

综上所述,在本实施例提供的方法中,通过目标终端根据h个时槽的前m个时槽的m个总忙音信号,确定出i个活跃终端,根据存储的i个活跃终端的信道信息,预测基站是否成功接收自身在时间帧中发送的上行数据,其中,一个时间帧包括h个时槽。使得在紧急情况下,目标终端通过检测h个时槽的前m个时槽中活跃终端发送的情况,自行决定是否可以在当前时间帧发送上行数据,避免了目标终端上行发送时可能出现的发送碰撞,导致基站不能成功接收目标终端发送的上行数据的问题,可以在一个时间帧内及时地将上行数据发送给基站,从而满足工业无线网络的低时延要求。

在本实施例提供的方法中,目标终端根据存储的信道信息和接收的m个总忙音信号,利用公式计算出n个终端的终端状态向量,并通过终端状态向量确定了i个活跃终端,从而确定目标终端自身能否在时间帧中发送上行数据。

在本实施例提供的方法中,目标终端根据i个活跃终端的接收功率和自身接收功率,预测出自身的上行数据在时间帧中向基站发送时能否被基站成功接收。

在本实施例提供的方法中,目标终端在发送上行数据时发送忙音信号,通过忙音信号向其他准备发送上行数据的终端标识自身已经属于活跃终端,正在发送上行数据,避免其他准备发送上行数据的终端在发送上行数据时出现碰撞的问题。

下述为本申请装置实施例,可以用于执行本申请方法实施例。对于本申请装置实施例中未披露的细节,请参照本申请方法实施例。

图5示出了本申请一个示例性实施例提供的工业无线网络的上行数据发送装置的示意图,该装置应用于n个终端中的目标终端中,目标终端存储有n-1个其它终端的信道信息,该装置包括:

接收模块510,用于在时间帧的第j个时槽中接收第j个总忙音信号,第j个总忙音信号是其它终端中的i个活跃终端各自按照与第j个时槽对应的功率发送的忙音信号叠加而成的,时间帧包括h个时槽,1≤j≤h,h≤n,0≤i≤n-1,n≥2。

确定模块520,用于根据在m个时槽中所接收到的m个总忙音信号,确定出i个活跃终端,i个活跃终端是在时间帧中传输上行数据的终端,h≥m。

预测模块530,用于根据i个活跃终端的信道信息,预测接入网设备是否成功接收自身在所述时间帧中发送的上行数据。

图6示出了本申请另一个示例性实施例提供的工业无线网络的上行数据发送装置的示意图,该装置应用于n个终端中的目标终端中,目标终端存储有n-1个其它终端的信道信息,该装置包括:

接收模块610,用于在时间帧的第j个时槽中接收第j个总忙音信号,第j个总忙音信号是其它终端中的i个活跃终端各自按照与第j个时槽对应的功率发送的忙音信号叠加而成的,时间帧包括h个时槽,1≤j≤h,h≤n,0≤i≤n-1,n≥2。

确定模块620,用于根据在m个时槽中所接收到的m个总忙音信号,确定出i个活跃终端,i个活跃终端是在时间帧中传输上行数据的终端,h≥m。

可选地,信道信息包括活跃终端到目标终端的信道信息。

确定模块620,用于根据在m个时槽中所接收到的m个总忙音信号和信道信息,确定出用户状态向量usv=(s1,s2,…,sn)。

其中,

可选地,信道信息包括活跃终端ui到目标终端uc的信道信息gic。

确定模块620,用于根据如下公式计算得到用户状态向量usv=(s1,s2,…,sn):

其中,设活跃终端在第j个时槽中使用功率tpji发送忙音信号,目标终端uc在第j个时槽中收到的第j个总忙音信号记为rpj,gic是活跃终端ui到目标终端uc的信道信息;m≤2k小于h,k为所述活跃终端的上限数量。

预测模块630,用于根据i个活跃终端的信道信息,预测接入网设备是否成功接收自身在所述时间帧中发送的上行数据。

可选地,信道信息包括活跃终端到接入网设备的接收功率。如图7所示,所述预测模块630,包括:

预测单元631,用于根据i个活跃终端的接收功率和自身接收功率,预测目标终端在时间帧中发送的上行数据能否被接入网设备成功解码。

确定单元632,用于在确定上行数据能够被接入网设备成功解码时,确定在时间帧中发送上行数据。

可选地,如图8所示,所述预测单元631,包括:

确定子单元6311,用于根据自身接收功率,在i个活跃终端的接收功率中确定出k个第一接收功率和l个第二接收功率。k个第一接收功率大于自身接收功率,l个第二接收功率小于自身接收功率,k l≤i。

计算子单元6312,用于根据l个第二接收功率和自身接收功率,计算目标终端在时间帧中发送的上行数据在接入网设备侧的信噪比sinr,

检测子单元6313,用于检测信噪比是否大于解码阈值。

可选地,发送模块640,用于在确定发送自身的上行数据时,按照自身接收功率对应的发送功率在时间帧中发送上行数据。

可选地,发送模块640,用于在发送上行数据时发送忙音信号。

相关细节可结合参考图3和图4所示的方法实施例。其中,接收模块610还用于实现上述方法实施例中其他任意隐含或公开的接收步骤相关的功能;确定模块620还用于实现上述方法实施例中其他任意隐含或公开的确定步骤相关的功能;预测模块630还用于实现上述方法实施例中其他任意隐含或公开的预测步骤相关的功能。

需要说明的是:上述实施例提供的工业无线网络的上行数据发送装置,仅以上述各功能模块的划分进行举例说明,实际应用中,可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成,即将设备的内部结构划分成不同的功能模块,以完成以上描述的全部或者部分功能。另外,上述实施例提供的工业无线网络的上行数据发送装置与工业无线网络的上行数据发送方法的方法实施例属于同一构思,其具体实现过程详见方法实施例,这里不再赘述。

图8示出了本申请一个示例性实施例提供的一种终端800的框图。例如,终端800可以是n个终端中的任意一个终端。如图8所示,终端800可以包括:处理器81、接收器82、发射器83和存储器84。接收器82、发射器83和存储器84分别通过总线85与处理器81连接。

其中,处理器81包括一个或者一个以上处理核心,处理器81通过运行应用程序模块86以及处理模块861、发送模块862、接收模块863以执行本公开实施例提供的工业无线网络的上行数据发送方法中目标终端所执行的方法。存储器84可用于存储应用程序模块86以及处理模块861、发送模块862、接收模块863。具体的,存储器84可存储至少一个功能所需的应用程序模块86。接收器82用于接收其他设备发送的通信数据,发射器83用于向其他设备发送通信数据。

在示例性实施例中,还提供了一种计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质为非易失性的计算机可读存储介质,该计算机可读存储介质中存储有计算机程序,存储的计算机程序被处理组件执行时能够实现本公开上述实施例提供的工业无线网络的上行数据发送方法。

本公开实施例还提供了一种计算机程序产品,该计算机程序产品中存储有指令,当其在计算机上运行时,使得计算机能够执行本公开实施例提供的工业无线网络的上行数据发送方法。

应当理解的是,在本文中提及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”,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:单独存在a,同时存在a和b,单独存在b这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上述本申请实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成,也可以通过程序来指令相关的硬件完成,所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。

以上所述仅为本申请的较佳实施例,并不用以限制本申请,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。


技术特征:

1.一种工业无线网络的上行数据发送方法,其特征在于,应用于n个终端中的目标终端中,所述目标终端存储有n-1个其它终端的信道信息,所述方法包括:

所述目标终端在时间帧的第j个时槽中接收第j个总忙音信号,所述第j个总忙音信号是所述其它终端中的i个活跃终端各自按照与所述第j个时槽对应的功率发送的忙音信号叠加而成的,所述时间帧包括h个时槽,1≤j≤h,h≤n,0≤i≤n-1,n≥2;

所述目标终端根据在m个时槽中所接收到的m个总忙音信号,确定出所述i个活跃终端,所述i个活跃终端是在所述时间帧中传输上行数据的终端,h≥m;

所述目标终端根据所述i个活跃终端的信道信息,预测接入网设备是否成功接收自身在所述时间帧中发送的上行数据。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述信道信息包括所述活跃终端到所述目标终端的信道信息;

所述目标终端根据在m个时槽中所接收到的m个总忙音信号,确定出所述i个活跃终端,包括:

所述目标终端根据在m个时槽中所接收到的m个总忙音信号和所述信道信息,确定出终端状态向量usv=(s1,s2,…,sn);

其中,

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述信道信息包括所述活跃终端ui到所述目标终端uc的信道信息gic;

所述目标终端根据如下公式计算得到所述终端状态向量usv=(s1,s2,…,sn);

其中,设所述活跃终端ui在第j个时槽中使用功率tpji发送所述忙音信号,所述目标终端uc在第j个时槽中收到的所述第j个总忙音信号记为rpj,gic是所述活跃终端ui到所述目标终端uc的信道信息;m≤2k小于h,k为所述活跃终端的上限数量。

4.根据权利要求1至3任一所述的方法,其特征在于,所述信道信息包括所述活跃终端到接入网设备的接收功率;

所述目标终端根据所述i个活跃终端的信道信息,预测接入网设备是否成功接收自身在所述时间帧中发送的上行数据,包括:

所述目标终端根据所述i个活跃终端的接收功率和自身接收功率,预测所述目标终端在所述时间帧中发送的上行数据能否被所述接入网设备成功解码;

所述目标终端在确定所述上行数据能够被所述接入网设备成功解码时,确定在所述时间帧中发送所述上行数据。

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述目标终端根据所述i个活跃终端的接收功率和自身接收功率,预测所述目标终端在所述时间帧中发送的上行数据能否被所述接入网设备成功解码,包括:

所述目标终端根据所述自身接收功率,在所述i个活跃终端的接收功率中确定出k个第一接收功率和l个第二接收功率;所述k个第一接收功率大于所述自身接收功率,所述l个第二接收功率小于所述自身接收功率,k l≤i;

所述目标终端根据所述l个第二接收功率和所述自身接收功率,计算所述目标终端在所述时间帧中发送的所述上行数据在所述接入网设备侧的信噪比sinr,

所述目标终端检测所述sinr是否大于解码阈值。

6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述目标终端根据所述i个活跃终端的信道信息,预测接入网设备是否成功接收自身在所述时间帧中发送的上行数据之后,还包括:

所述目标终端在确定发送自身的所述上行数据时,按照所述自身接收功率对应的发送功率在所述时间帧中发送所述上行数据。

7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:

所述目标终端在发送所述上行数据时发送所述忙音信号。

8.一种工业无线网络的上行数据发送装置,其特征在于,应用于n个终端中的目标终端中,所述目标终端存储有n-1个其它终端的信道信息,所述装置包括:

接收模块,用于在时间帧的第j个时槽中接收第j个总忙音信号,所述第j个总忙音信号是所述其它终端中的i个活跃终端各自按照与所述第j个时槽对应的功率发送的忙音信号叠加而成的,所述时间帧包括h个时槽,1≤j≤h,h≤n,0≤i≤n-1,n≥2;

确定模块,用于根据在m个时槽中所接收到的m个总忙音信号,确定出所述i个活跃终端,所述i个活跃终端是在所述时间帧中传输上行数据的终端,h≥m;

预测模块,用于根据所述i个活跃终端的信道信息,预测接入网设备是否成功接收自身在所述时间帧中发送的上行数据。

9.一种终端,其特征在于,所述目标终端包括:

处理器;

与所述处理器相连的收发器;

用于存储处理器可执行指令的存储器;

其中,所述处理器被配置为以实现如上权利要求1至7所述的工业无线网络的上行数据判断方法。

10.一种计算机可读存储介质,其特征在于,所述存储介质中存储有至少一条指令,所述指令由处理器加载并执行以实现如权利要求1至7任一所述的工业无线网络的上行数据判断方法。

技术总结
本申请公开了一种工业无线网络的上行数据发送方法、装置及存储介质,属于无线网络技术领域。该方法包括:目标终端在时间帧的第j个时槽中接收第j个总忙音信号;目标终端根据在m个时槽中所接收到的m个总忙音信号,确定出i个活跃终端;目标终端根据i个活跃终端的信道信息,预测接入网设备是否成功接收自身在所述时间帧中发送的上行数据。本申请的目标终端通过检测h个时槽的前m个时槽中活跃终端发送的情况,自行决定是否可以在当前时间帧发送上行数据,避免了可能出现的发送碰撞问题。

技术研发人员:任桂山;方睿;苏锋;刘晴;米立飞;陈学梅;孙凯
受保护的技术使用者:中国石油天然气股份有限公司
技术研发日:2018.11.30
技术公布日:2020.06.09

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