专利名称：一种物联网系统的上行传输方法、装置及一种物联网终端的制作方法
技术领域：
本发明涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种物联网系统的上行传输方法，一 种物联网系统的上行传输装置，以及一种应用于物联网的基站和用户终端。
背景技术：
为了在未来的移动通信技术竞争激烈的环境中处于有利位置，满足日益增长 的用户多元化需求，3GPP组织于2004年底通过了关于3GPP长期演进LTE (Long Term Evolution)的立项工作，加速制定新的空中接口和无线接入网络标准。3G LTE的目标是 更高的数据速率、更低的时延、改进的系统容量和覆盖范围，以及较低的成本。基于上述目 标，LTE 系统采用 OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用)、 MIM0 (Multiple-Input Multiple-Out-put，多输入多输出)等关键技术减小多径衰落的影 响，以及提高系统的传输速率，目前，LTE系统在20M的信道带宽下能够提供上行100Mbps和 上行50Mbps的峰值速率，甚至更高。高速率业务的系统例如LTE系统中，不论是上行还是上行，在频域的最小资源调 度单位是1个RB (Resource Block,资源块)，1个RB在频域是由连续12个subcarrier (子 载波)组成的，每个subcarrier之间的间隔是15kHz，也就是说，1个RB在频域的大小是 180kHz。LTE系统的最小的时域调度单元为一个子帧，一个子帧的长度为1ms，该1ms由两 个时隙组成，每个时隙0. 5ms ；每个时隙在normal CP (NormalCyclic Prefix,正常循环前 缀)的情况下，由7个symbol组成。LTE系统的上行同步方法为首先网络侧对一个子帧的上行同步信号进行检测， 然后把检测出来的同步偏差以控制信令的形式在上行信号中发射出去，终端接收到信令 后，按照要求去调整下一上行子帧的发射时刻，以求达到同步。这是一种闭环的同步调整方法。LTE系统的上行数据发送方法为首先由网络侧用控制信令通知终端可以采用的 数据格式以及数据可以占用的时频资源，终端在对控制信令译码后，获知这些信息，然后在 对应的时频资源上采用网络侧通知的数据格式来传输数据。LTE系统的这种闭环同步调整方法存在的问题在于每当终端有数据要发送给网 络侧，只要终端处于上行失步状态，就需要终端首先发送一个上行同步码给网络侧，网络侧 根据所述上行同步码来进行上行同步检测，将检测出的同步偏差以控制信令的形式通知给 终端，终端用此同步偏差来调制业务数据的发送，以求达到同步。也就是说，取得上行同步 需要终端与网络侧之间进行信令流程的交互，这增加了信令的开销，浪费了无线资源的使 用率，而且系统也显得复杂。LTE系统的这种上行数据发送方法存在的问题在于需要网络侧给终端以控制信 令的形式来制定上行数据的传输格式以及占用的时频资源，这增加了信令的开销，而且也 降低了无线资源的使用率。
而对于物联网(I0T，the Internet of Things)等低速率业务的系统，由于需要传 输的数据量很小，如果使用上述上行同步及上行数据传输方法，仍旧会存在上述问题，造成 系统的开销很大。因此，在高速率业务的系统中使用的上行数据传输方法并不适用于低速 率业务的系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种物联网系统的上行传输方法、装置，以解 决高速率业务系统中使用信令交互带来的系统开销很大的问题。相应的，本发明还提供了一种应用于物联网的用户终端和基站，以适应物联网的 低速率业务。为了解决上述问题，本发明公开了一种物联网系统的上行传输方法，包括当终端有上行业务数据需要发送时，将上行同步码与需要发送的上行业务数据一 同发送；当终端无上行业务数据需要发送时，不发送上行同步码。优选的，所述将上行同步码与需要发送的上行业务数据一同发送后，该方法还包 括网络侧接收所述上行同步码和上行业务数据；网络侧根据接收到的上行同步码进行上 行同步，得到接收到的上行业务数据的起始位置和长度；网络侧根据所述起始位置和长度 对接收到的上行业务数据进行解码。优选的，所述将上行同步码与需要发送的上行业务数据一同发送包括将上行同 步码与上行业务数据在同一个时域调度单元发送。优选的，所述上行同步码与上行业务数据在同一个时域调度单元采用时分复用的 方式发送。优选的，所述上行同步码采用具有恒幅零自相关特性的序列。优选的，所述终端采用固定的调制编码机制发送上行业务数据。优选的，所述终端将上行业务数据发送包括对上行业务数据包进行循环冗余校 验编码，在循环冗余校验编码结果上异或该终端的ID，然后进行编码发送；所述网络侧接收上行业务数据包括网络侧进行解码，然后根据解码结果中的终 端ID识别发送数据的终端，并正确接收数据。本发明还提供了一种物联网系统的上行传输装置，所述物联网系统包括终端和网 络侧，所述装置包括数据发送模块，位于终端，用于当终端有上行业务数据需要发送时，将上行同步码 与需要发送的上行业务数据一同发送；当终端无上行业务数据需要发送时，不发送上行同 步码；数据接收模块，位于网络侧，用于接收所述上行同步码和上行业务数据，根据接收 到的上行同步码进行上行同步，得到接收到的上行业务数据的起始位置和长度；并根据所 述起始位置和长度对接收到的上行业务数据进行解码。优选的，所述数据发送模块将上行同步码与上行业务数据在同一个时域调度单元 发送。优选的，所述数据发送模块将所述上行同步码与上行业务数据在同一个时域调度单元采用时分复用的方式发送。优选的，所述上行同步码采用具有恒幅零自相关特性的序列。优选的，所述数据发送模块采用固定的调制编码机制发送上行业务数据。优选的，所述数据发送模块包括数据标识单元，用于对上行业务数据包进行循环冗余校验编码，在循环冗余校验 编码结果上异或终端的ID，并将异或结果送入编码发送单元；编码发送单元，用于对异或结果进行编码发送；所述数据接收模块包括上行同步单元，用于接收所述上行同步码并进行上行同步，得到接收到的上行业 务数据的起始位置和长度；解码单元，用于根据所述起始位置和长度对接收到的上行业务数据进行解码；识别接收单元，用于根据解码结果中的终端ID识别发送数据的终端。本发明还提供了一种应用于物联网的用户终端，包括数据发送模块，用于当用户终端有上行业务数据需要发送时，将上行同步码与需 要发送的上行业务数据一同发送；当用户终端无上行业务数据需要发送时，不发送上行同 步码。优选的，所述数据发送模块将上行同步码与上行业务数据在同一个时域调度单元 发送。优选的，所述上行同步码采用具有恒幅零自相关特性的序列。优选的，所述数据发送模块采用固定的调制编码机制发送上行业务数据。优选的，所述数据发送模块包括数据标识单元，用于对上行业务数据包进行循环冗余校验编码，在循环冗余校验 编码结果上异或用户终端的ID，并将异或结果送入编码发送单元；编码发送单元，用于对异或结果进行编码发送。本发明还提供了一种应用于物联网的基站，包括上行同步模块，用于当用户终端有上行业务数据需要发送时，接收一同发送过来 的上行同步码和上行业务数据，并根据接收到的上行同步码进行上行同步，得到接收到的 上行业务数据的起始位置和长度；解码模块，用于根据所述起始位置和长度对接收到的上行业务数据进行解码。优选的，所述基站还包括识别接收模块，用于根据解码结果中的用户终端ID识别发送数据的用户终端。与现有技术相比，本发明具有以下优点首先，本发明针对物联网低速率、传输量小的业务特点，终端在发送上行同步码和 上行业务数据的时候，并没有采用信令交互的方式，而是采用当终端有上行业务数据需要 发送时，将上行同步码与需要发送的上行业务数据一同发送，当终端没有上行业务数据需 要发送时，不发送上行同步码的机制，这样节省了信令开销，可以缩短网络侧进行上行同步 的时间，降低业务数据的传输时延，从而减少资源消耗。其次，本发明还采用上行同步码与上行业务数据在同一个时域调度单元内传输的 机制，同时，采用固定的数据格式来传输数据，符合物联网低数据率的特点，这样的数据传输机制简单可靠，进一步节省了信令开销。而且，由于数据传输量小，因此采用固定的数据 格式即可满足传输需要，从而避免了高速率业务系统中采用控制信令来指明动态的数据格 式，增加解码复杂度、降低资源使用率的问题。
图1是本发明实施例一所述一种物联网系统的上行传输方法流程图；图2是本发明实施例三所述一种物联网系统的上行传输装置结构图；图3是本发明实施例四所述一种应用于物联网的用户终端和基站的结构图。
具体实施例方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实 施方式对本发明作进一步详细的说明。物联网，指的是将各种信息传感设备，如射频识别(RFID)装置、红外感应器、全球 定位系统、激光扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网络。物联网用途 广泛，遍及智能交通、环境保护、政府工作、公共安全、平安家居、智能消防、工业监测、老人 护理、个人健康等多个领域。针对物联网低速率、传输量小的特点，本发明提供了一种不同于高速率业务系统 的上行数据传输方法，下面通过实施例进行详细说明。实施例一参照图1，是本发明实施例一所述一种物联网系统的上行传输方法流程图。物联网业务系统中，数据传输涉及终端和网络侧，上行传输过程如下步骤101，当终端有上行业务数据需要发送时，将上行同步码与需要发送的上行业 务数据一同发送；当终端无上行业务数据需要发送时，不发送上行同步码；其中，所述的“一同发送”可以理解为上行同步码与上行业务数据可以在同一个时域调度单元发送。而且，所述上行同步码与上行业务数据在同一个时域调度单元还可以采用 TDM(Time Division Multiplexing，时分复用)的方式发送。当然，本实施例不对此进行限定，还可以采用其它的一同发送方式。步骤102，网络侧接收所述上行同步码和上行业务数据；由于终端是将上行同步码和上行业务数据一同发送过来，因此网络侧也是一同接 收。步骤103，网络侧根据接收到的上行同步码进行上行同步，得到接收到的上行业务 数据的起始位置和长度；步骤104，网络侧根据所述起始位置和长度对接收到的上行业务数据进行解码。通过以上流程可以看出，本实施例在发送上行同步码和上行业务数据的时候，采 用当需要发送业务数据时，将上行同步码和上行业务数据一同发送的策略，这样就不需要 终端和网络侧进行信令交互，从而缩短了网络侧进行上行同步的时间，降低了业务数据的 传输时延；而且，没有采用信令交互的方式，进一步提高了无线资源的使用率，减小了整个 物联网业务系统的开销。
基于上述实施例，优选的，所述终端还可以采用固定的MCSWodulationCoding Scheme，调制编码机制)发送上行业务数据，即采用固定的数据格式发送。而现有技术所述 的高速率业务系统中，为了支持灵活的上行数据格式，采用了上行控制信令来指明动态的 数据格式，这样增加了解码的复杂度，同时还降低了资源使用率。对比可知，低速率业务系 统由于数据传输量小，因此采用固定的数据格式即可满足传输需要，从而可以降低解码的 复杂性，提高资源使用率。当然，本实施例不对此进行限定，还可以采用其它格式。优选的，上述流程中，所述上行同步码还可以采用具有CAZAC(ConstantAmpIitude Zero Auto Correlation，恒幅零自相关)特性的序列，这样有利于同步过程获得更好的相 关性。当然，本实施例不对此进行限定，还可以采用其它特性的序列。优选的，终端在发送上行业务数据时，还可以对上行业务数据进行标识，以便网络 侧能够能识别出业务数据是由哪个终端发出。本实施例中，所述标识的具体方法是对上行 业务数据包进行CRC(Cyclic Redundancy Check，循环冗余校验)编码，在CRC编码结果上 异或终端的ID (Identification，标识)，然后进行通常的编码，例如卷积码。相应的，网络 侧的处理是首先根据上行同步码进行同步，同步上之后进行解码，然后通过解码得到的不 同的终端ID，就可以分辨出是哪个终端发送给它的数据。这样，网络侧就可以正确接收业务 数据。当然，本实施例不对此进行限定，还可以采用其它的标识方法。综上所述，采用上行同步码与上行业务数据在同一个时域调度单元内传输的机 制，同时，采用固定的数据格式来传输数据，符合物联网低数据率的特点，这样的数据传输 机制简单可靠，进一步节省了信令开销。实施例二 基于实施例一，下面以LTE系统的帧结构为例，具体说明上行业务数据的发送过 程以及接收过程。终端进行上行业务数据的发送过程如下如前所述，LTE系统的最小的时域调度单元为一个子帧，一个子帧的长度为1ms， 该Ims由两个时隙(slot)组成，每个时隙0. 5ms ；每个时隙在normal CP (Normal Cyclic Prefix,正常循环前缀)的情况下，由7个symbol组成。LTE系统在频域的最小资源调度单位是1个RB (Resource Block,资源块)，1个RB 在频域是由连续12个subcarr i er (子载波)组成的，每个subcarr i er之间的间隔是15kHz， 也就是说，1个RB在频域的大小是180kHz。假设系统带宽为1. 4M，对应的频域资源为6个 RB。系统可以设计成一个子帧前面的几个symbol用来承载同步码。例如前面的1个 slot (7个symbol)用来承载同步码，而后的1个slot (7个symbol)用来承载业务数据。同 步码可以选择采用具有CAZAC特性的序列，该序列具有非常好的相关性，非常有利于进行 上行同步。将同步码映射到前面的1个slot对应的频域资源上，每个symbol的频域资源对 应着6个RB。将原始数据进行CRC编码，产生16比特的CRC，将其附在原始信息后面，在16比特 的CRC上异或上终端的ID ；而后进行编码，QPSK(QuaternaryPhase Shift Keying,四相相 移键控)调制，将调制符号映射到后面的1个slot对应的频域资源上，每个symbol的频域
8资源对应着6个RB，经过IFFT (Inverse Fast Fourier Transform，快速傅里叶逆变换)，上 变频，PA (PowerAmplify,功率放大)，发送出去。相应的，网络侧进行上行业务数据的接收过程如下网络侧对接收到的数据进行下变频，通过前面1个slot的同步码可以取得上行同 步；而后，对该子帧的后1个slot，每个symbol对应的6个RB频域资源进行FFT变化，在 频域上进行均衡，对QPSK调制符号进行解调，解码，异或上终端的ID，CRC校验通过后，就能 确定这是哪个终端发送给它的数据。实施例三参照图2，是本发明实施例三所述一种物联网系统的上行传输装置结构图。其中，所述物联网系统包括终端和网络侧，所述装置主要包括数据发送模块21，位于终端，用于当终端有上行业务数据需要发送时，将上行同步 码与需要发送的上行业务数据一同发送；当终端无上行业务数据需要发送时，不发送上行 同步码；数据接收模块22，位于网络侧，用于接收所述上行同步码和上行业务数据，根据接 收到的上行同步码进行上行同步，得到接收到的上行业务数据的起始位置和长度；并根据 所述起始位置和长度对接收到的上行业务数据进行解码。优选的，所述数据发送模块21可以将上行同步码与上行业务数据在同一个时域 调度单元发送。优选的，所述数据发送模块21还可以将所述上行同步码与上行业务数据在同一 个时域调度单元采用TDM的方式发送。优选的，为了有利于网络侧进行上行同步，所述上行同步码可以采用具有CAZAC 特性的序列。优选的，为了降低网络侧解码的复杂性，提高无线资源的使用率，所述数据发送模 块21可以采用固定的MCS机制发送上行业务数据。优选的，所述数据发送模块21还对上行业务数据进行标识，以便网络侧能够能识 别出业务数据是由哪个终端发出。因此，所述数据发送模块21可以进一步包括数据标识单元211，用于对上行业务数据包进行CRC编码，在CRC编码结果上异或 终端的ID，并将异或结果送入编码发送单元212 ；编码发送单元212，用于对异或结果进行编码发送。相应的，所述数据接收模块22可以进一步包括上行同步单元221，用于接收所述上行同步码并进行上行同步，得到接收到的上行 业务数据的起始位置和长度；解码单元222，用于根据所述起始位置和长度对接收到的上行业务数据进行解 码；识别接收单元223，用于根据解码结果中的终端ID识别发送数据的终端。将上述上行传输装置应用到物联网系统中，可以提供一种简单可靠的上行同步和 上行数据发送的机制，不需要使用信令交互的方式，可以节省信令开销，降低业务数据的传 输时延，提高无线资源的使用率。实施例四
基于实施例三的应用，本发明还提供了一种应用于物联网的用户终端实施例，以 及一种应用于物联网的基站实施例。参照图3，是本发明实施例四所述一种应用于物联网的用户终端和基站的结构图。所述应用于物联网的用户终端可以包括数据发送模块31，用于当用户终端有上行业务数据需要发送时，将上行同步码与 需要发送的上行业务数据一同发送；当用户终端无上行业务数据需要发送时，不发送上行 同步码。所述数据发送模块31的功能不同于传统用户终端的数据发送功能，即并没有使 用信令交互，这样可以节省信令交互的开销，降低业务数据的传输时延，提高无线资源的利用率。优选的，所述数据发送模块31可以将上行同步码与上行业务数据在同一个时域 调度单元发送。而且，所述数据发送模块31还可以将所述上行同步码与上行业务数据在同 一个时域调度单元采用TDM的方式发送。优选的，为了有利于网络侧进行上行同步，所述上行同步码可以采用具有CAZAC 特性的序列。优选的，为了降低网络侧解码的复杂性，提高无线资源的使用率，所述数据发送模 块31可以采用固定的MCS机制发送上行业务数据。优选的，所述数据发送模块31还对上行业务数据进行标识，以便网络侧能够能识 别出业务数据是由哪个终端发出。因此，所述数据发送模块31可以进一步包括数据标识单元311，用于对上行业务数据包进行CRC编码，在CRC编码结果上异或 终端的ID，并将异或结果送入编码发送单元312 ；编码发送单元312，用于对异或结果进行编码发送。参照图3，所述应用于物联网的基站可以包括上行同步模块32，用于当用户终端有上行业务数据需要发送时，接收一同发送过 来的上行同步码和上行业务数据，并根据所述上行同步码进行上行同步，得到接收到的上 行业务数据的起始位置和长度；解码模块33，用于根据所述起始位置和长度对接收到的上行业务数据进行解码。优选的，所述基站还可以包括识别接收模块34，用于根据解码结果中的用户终端ID识别发送数据的用户终端。上述实施例所述的基站和用户终端可应用于物联网系统中，能够很好地适应物联 网系统的特点，起到良好的通信效果。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与 其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于装置和系统 实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施 例的部分说明即可。以上对本发明所提供的一种物联网系统的上行传输方法、装置以及一种应用于物 联网的基站和用户终端，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施 方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时， 对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
一种物联网系统的上行传输方法，其特征在于，包括当终端有上行业务数据需要发送时，将上行同步码与需要发送的上行业务数据一同发送；当终端无上行业务数据需要发送时，不发送上行同步码。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将上行同步码与需要发送的上行业 务数据一同发送后，该方法还包括网络侧接收所述上行同步码和上行业务数据；网络侧根据接收到的上行同步码进行上行同步，得到接收到的上行业务数据的起始位 置和长度；网络侧根据所述起始位置和长度对接收到的上行业务数据进行解码。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将上行同步码与需要发送的上行业 务数据一同发送包括将上行同步码与上行业务数据在同一个时域调度单元发送。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于所述上行同步码与上行业务数据在同一个时域调度单元采用时分复用的方式发送。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于所述上行同步码采用具有恒幅零自相关特性的序列。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其特征在于所述终端采用固定的调制编码机制发送上行业务数据。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述终端将上行业务数据发送包括对上行业务数据包进行循环冗余校验编码，在循 环冗余校验编码结果上异或该终端的ID，然后进行编码发送；所述网络侧接收上行业务数据包括网络侧进行解码，然后根据解码结果中的终端ID 识别发送数据的终端，并正确接收数据。
8.一种物联网系统的上行传输装置，所述物联网系统包括终端和网络侧，其特征在于， 所述装置包括数据发送模块，位于终端，用于当终端有上行业务数据需要发送时，将上行同步码与 需要发送的上行业务数据一同发送；当终端无上行业务数据需要发送时，不发送上行同步 码；数据接收模块，位于网络侧，用于接收所述上行同步码和上行业务数据，根据接收到的 上行同步码进行上行同步，得到接收到的上行业务数据的起始位置和长度；并根据所述起 始位置和长度对接收到的上行业务数据进行解码。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于所述数据发送模块将上行同步码与上行业务数据在同一个时域调度单元发送。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于所述数据发送模块将所述上行同步码与上行业务数据在同一个时域调度单元采用时 分复用的方式发送。
11.根据权利要求8、9或10所述的装置，其特征在于所述上行同步码采用具有恒幅零自相关特性的序列。
12.根据权利要求8、9或10所述的装置，其特征在于所述数据发送模块采用固定的调制编码机制发送上行业务数据。
13.根据权利要求8、9或10所述的装置，其特征在于 所述数据发送模块包括数据标识单元，用于对上行业务数据包进行循环冗余校验编码，在循环冗余校验编码 结果上异或终端的ID，并将异或结果送入编码发送单元； 编码发送单元，用于对异或结果进行编码发送； 所述数据接收模块包括上行同步单元，用于接收所述上行同步码并进行上行同步，得到接收到的上行业务数 据的起始位置和长度；解码单元，用于根据所述起始位置和长度对接收到的上行业务数据进行解码； 识别接收单元，用于根据解码结果中的终端ID识别发送数据的终端。
14.一种应用于物联网的用户终端，其特征在于，包括数据发送模块，用于当用户终端有上行业务数据需要发送时，将上行同步码与需要发 送的上行业务数据一同发送；当用户终端无上行业务数据需要发送时，不发送上行同步码。
15.根据权利要求14所述的用户终端，其特征在于所述数据发送模块将上行同步码与上行业务数据在同一个时域调度单元发送。
16.根据权利要求14或15所述的用户终端，其特征在于 所述上行同步码采用具有恒幅零自相关特性的序列。
17.根据权利要求14或15所述的用户终端，其特征在于所述数据发送模块采用固定的调制编码机制发送上行业务数据。
18.根据权利要求14或15所述的用户终端，其特征在于，所述数据发送模块包括数据标识单元，用于对上行业务数据包进行循环冗余校验编码，在循环冗余校验编码 结果上异或用户终端的ID，并将异或结果送入编码发送单元； 编码发送单元，用于对异或结果进行编码发送。
19.一种应用于物联网的基站，其特征在于，包括上行同步模块，用于当用户终端有上行业务数据需要发送时，接收一同发送过来的上 行同步码和上行业务数据，并根据接收到的上行同步码进行上行同步，得到接收到的上行 业务数据的起始位置和长度；解码模块，用于根据所述起始位置和长度对接收到的上行业务数据进行解码。
20.根据权利要求19所述的基站，其特征在于，还包括识别接收模块，用于根据解码结果中的用户终端ID识别发送数据的用户终端。
全文摘要
本发明提供了一种物联网系统的上行传输方法、装置，以及一种应用于物联网的用户终端和基站，以解决高速率业务系统中使用信令交互带来的系统开销很大的问题。所述上行传输方法包括当终端有上行业务数据需要发送时，将上行同步码与需要发送的上行业务数据一同发送；当终端无上行业务数据需要发送时，不发送上行同步码。本发明在上行传输过程中没有采用信令交互的方式，节省了信令开销，可以缩短网络侧进行上行同步的时间，降低业务数据的传输时延，从而减少资源消耗。
文档编号H04L1/00GK101895981SQ201010120438
公开日2010年11月24日 申请日期2010年3月5日 优先权日2010年3月5日
发明者刘广, 宋磊, 张辉 申请人:北京创毅视讯科技有限公司