通信方法和设备与流程

1.本技术属于交通通信技术领域，尤其涉及一种通信方法和设备。


背景技术：

2.现有的通信技术中，主设备与从设备之间进行无线通信时，从设备通常采用资源自主竞争的方式获取主设备的无线网络资源。
3.相关技术中，若所接入的从设备的数量越多，则越容易出现网络拥堵甚者阻塞，导致主设备与从设备之间的通信不稳定。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了通信方法和设备，旨在解决相关技术中若所接入的从设备的数量越多，则越容易出现网络拥堵甚者阻塞，导致主设备与从设备之间的通信不稳定的问题。
5.第一方面，本技术实施例提供了一种通信方法，该方法包括：
6.主设备发起无线帧的帧管理时隙，以及在帧管理时隙向处于主设备的通信区域内的从设备广播时隙分配相关信息，其中，无线帧包括帧管理时隙、下行包数据时隙和上行包数据时隙；
7.主设备和从设备基于时隙分配相关信息，各自在无线帧的相应时隙发送通信内容，通信内容用于主设备与从设备之间进行通信。
8.进一步地，无线帧还包括：随机接入时隙；
9.其中，随机接入时隙用于供目标从设备向主设备发送接入请求，接入请求用于请求主设备在下一无线帧中、给目标从设备分配资源时隙，资源时隙包括下行包数据时隙和上行包数据时隙中的至少一种，目标从设备为主设备的通信区域内的、未被分配资源时隙的从设备。
10.进一步地，主设备和从设备基于时隙分配相关信息，各自在无线帧的相应时隙发送通信内容，包括：
11.若时隙分配相关信息指示存在多个随机接入时隙，则目标从设备可在多个随机接入时隙中的任一个中，向主设备发送接入请求。
12.进一步地，主设备和从设备基于时隙分配相关信息，各自在无线帧的相应时隙发送通信内容，包括：
13.若时隙分配相关信息指示主设备被分配有针对从设备的下行包数据时隙，则主设备在对应下行包数据时隙，向相应从设备发送针对相应从设备的通信内容。
14.进一步地，主设备和从设备基于时隙分配相关信息，各自在无线帧的相应时隙发送通信内容，包括：
15.针对主设备的通信区域内的每个从设备，若时隙分配相关信息指示该从设备被分配有上行包数据时隙，则该从设备在对应上行包数据时隙，向主设备发送通信内容。
16.进一步地，主设备的通信区域内的每个从设备可以通过如下方式接收主设备发送的通信内容：
17.该从设备根据时隙分配相关信息，确定针对该从设备的下行包数据时隙的监听启动时间，在所确定的监听启动时间，启动监听主设备向该从设备发送的通信内容，其中，监听启动时间接近且早于下行包数据时隙的到达时间。
18.进一步地，主设备为路侧单元，从设备为车载单元。
19.进一步地，无线帧中的各时隙的通信内容的数据结构包括：前导码部分和数据部分，前导码部分包括顺次连接的短序列和长序列；
20.其中，帧管理时隙对应的长序列为第一长序列，无线帧中除帧管理时隙外的时隙对应的长序列为第二长序列，第一长序列与第二长序列呈正交关系。
21.第二方面，本技术实施例提供了一种主设备，包括：
22.射频收发器，用于在主设备发起的无线帧的帧管理时隙，向处于主设备的通信区域内的从设备广播时隙分配相关信息，在主设备的相应时隙向从设备发送通信内容，以及在从设备的相应时隙接收从设备发送的通信内容，其中，无线帧包括帧管理时隙、下行包数据时隙和上行包数据时隙，通信内容用于主设备与从设备之间进行通信；
23.处理器，用于发起无线帧的帧管理时隙，以及基于时隙分配相关信息，确定主设备在无线帧中的相应时隙，以及确定从设备在无线帧中的相应时隙。
24.第三方面，本技术实施例提供了一种从设备，包括：
25.射频收发器，用于接收主设备在无线帧的帧管理时隙广播的时隙管理信息，在主设备和从设备共有的相应时隙，接收主设备发送的通信内容，以及在从设备的相应时隙向主设备发送通信内容，其中，无线帧包括帧管理时隙、下行包数据时隙和上行包数据时隙，通信内容用于主设备与从设备之间进行通信；
26.处理器，用于基于时隙分配相关信息，确定主设备在无线帧中的相应时隙，以及确定从设备在无线帧中的相应时隙。
27.本技术实施例与相关技术相比存在的有益效果是：主设备通过无线帧给主设备和从设备分配用于通信的时隙，主设备和从设备可以在各自被分配的时隙发送通信内容，实现主设备与从设备之间有序通信，可以避免多个从设备竞争主设备网络资源所导致的网络拥堵情况发生，有助于实现主设备与主设备的通信区域内的从设备进行稳定可靠通信。
28.可以理解的是，上述第二方面至第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。
附图说明
29.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或相关技术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技术的一些实施例，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。
30.图1是本技术一实施例提供的通信方法的流程示意图；
31.图2是本技术一实施例提供的无线帧的结构示意图；
32.图3是本技术一实施例提供的主设备与从设备进行通信的时序图；
33.图4是本技术一实施例提供的通信方法应用于公路信息通信场景的示意图；
34.图5是本技术另一实施例提供的各时隙的通信内容的数据结构示意图；
35.图6是本技术一实施例提供的主设备或从设备的接收装置对各时隙的通信内容进行接收的流程示意图；
36.图7是本技术一实施例提供的主设备的结构示意图；
37.图8是本技术一实施例提供的从设备的结构示意图。
具体实施方式
38.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。
39.应当理解，当在本技术说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
40.还应当理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
41.如在本技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0042]
另外，在本技术说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0043]
在本技术说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
[0044]
为了说明本技术的技术方案，下面通过以下实施例来进行说明。
[0045]
请参阅图1，本技术实施例提供一种通信方法，包括：
[0046]
步骤101，主设备发起无线帧的帧管理时隙，以及在帧管理时隙向处于主设备的通信区域内的从设备广播时隙分配相关信息。
[0047]
其中，无线帧可以包括时间上连续的帧管理时隙(frame management slot，fms)、下行包数据时隙(downlink packet data slot，dl-pds)和上行包数据时隙(uplink packet data slot，ul-pds)。fms为无线帧的首个时隙。实际应用中，每个无线帧中的fms通常只有一个，dl-pds可以有第一数目个，ul-pds可以有第二数目个，第一数目与第二数目可以相同，也可以不同。上述通信区域通常是指信号覆盖区域。
[0048]
其中，上述时隙分配相关信息通常是用于描述无线帧中的各时隙的分配情况的信
息。举例来说，上述时隙分配相关信息中，可以指示具有2个dl-pds和3个ul-pds，以及可以指示第1个dl-pds用于主设备向从设备1发送通信内容，第2个dl-pds用于主设备向从设备2发送通信内容，第1个ul-pds用于从设备1向主设备发送通信内容，第2-3个ul-pds用于从设备2向主设备发送通信内容。
[0049]
这里，主设备可以生成时隙分配相关信息，然后通过广播的方式，在无线帧的fms，向主设备的通信区域内的从设备广播时隙分配相关信息，从而实现主设备通过时隙分配相关信息控制主设备与从设备之间进行有序通信。
[0050]
实践中，主设备可以根据当前通信区域内的从设备的数目、各从设备的设备标识、信道占用率等，生成时隙分配相关信息。作为示例，主设备可以在信道占用率小于预设占用率阈值时，采用各从设备的设备标识生成时隙分配相关信息。
[0051]
需要指出的是，相邻的两个无线帧可以是时间上连续的，也可以是不连续的。
[0052]
实际应用中，主设备可以根据网络部署情况和相关配置等，确定是否发起一个新的无线帧。作为示例，主设备可以根据配置，连续地发起一个新的无线帧，或者每隔一个配置的时长周期，不连续地发起一个新的无线帧。
[0053]
步骤102，主设备和从设备基于时隙分配相关信息，各自在无线帧的相应时隙发送通信内容，通信内容用于主设备与从设备之间进行通信。
[0054]
这里，主设备在无线帧的fms广播时隙分配相关信息之后，主设备可以根据时隙分配相关信息，确定分配给主设备的一个或多个dl-pds，以及各dl-pds指向的从设备，这样，主设备可以在各dl-pds中向对应从设备发送通信内容。另外，从设备可以在接收到时隙分配相关信息之后，根据时隙分配相关信息，确定分配给从设备的一个或多个ul-pds，这样，从设备可以在相应ul-pds中向主设备发送通信内容。需要指出的是，若分配给某个从设备的ul-pds有多个，则该多个ul-pds为时间上连续的多个ul-pds。
[0055]
本实施例提供的方法，主设备通过无线帧给主设备和从设备分配用于通信的时隙，主设备和从设备可以在各自被分配的时隙内发送通信内容，实现主设备与从设备之间有序通信，可以避免多个从设备竞争主设备网络资源所导致的网络拥堵情况发生，有助于实现主设备与主设备的通信区域内的从设备进行稳定可靠通信。
[0056]
需要指出的是，本技术是在现有wi-fi物理层技术的基础上，引入主设备作为调度中心管理的方式，通过重新设计媒体接入控制(media access control，mac)组包方式和调整物理帧结构，将无序的资源竞争方式改进成有序的无线帧时序结构，达到稳定低时延和高可靠性的目的。
[0057]
在本技术的各个实施例的可选的实现方式中，无线帧还可以包括：随机接入时隙(random access slot，ras)。
[0058]
其中，ras用于供目标从设备向主设备发送接入请求，接入请求用于请求主设备在下一无线帧中、给目标从设备分配资源时隙，资源时隙包括ul-pds和dl-pds中的至少一种，目标从设备为主设备的通信区域内的、未被分配资源时隙的从设备。
[0059]
这里，ras通常为位于无线帧的末端的时隙，一个无线帧中，可以有一个ras，也可以有多个ras，也可以没有ras，ras的具体数目通常由主设备通过时隙分配相关信息进行分配实施。另外，每两个无线帧中，ul-pds的数目可以不同，dl-pds的数目可以不同，以及ras的数目也可以不同。实际应用中，每个无线帧中的ul-pds、dl-pds、ras的数目通常是主设备
pds指向的从设备，这样，主设备可以按照各dl-pds的时间顺序，依次向相应从设备发送通信内容。
[0074]
在本技术的各个实施例的可选的实现方式中，主设备和从设备基于时隙分配相关信息，各自在无线帧的相应时隙发送通信内容，包括：
[0075]
针对主设备的通信区域内的每个从设备，若时隙分配相关信息指示该从设备被分配有ul-pds，则该从设备在对应ul-pds，向主设备发送通信内容。
[0076]
这里，每个从设备可以在对应分配的一个或多个ul-pds向主设备发送通信内容。
[0077]
在本技术的各个实施例的可选的实现方式中，上述主设备的通信区域内的每个从设备可以通过如下方式接收主设备发送的通信内容：
[0078]
该从设备根据时隙分配相关信息，确定针对该从设备的dl-pds的监听启动时间，在所确定的监听启动时间，启动监听主设备向该从设备发送的通信内容。
[0079]
其中，监听启动时间接近且早于dl-pds的到达时间。监听启动时间通常是用于启动监听的时间。
[0080]
实际应用中，由于每个时隙占用的时长通常是固定的，如1毫秒，因此，从设备可以基于时隙分配相关信息，确定针对该从设备的dl-pds的到达时间。之后，该从设备可以在到达时间前启动监听功能，从而接收到主设备向该从设备发送的通信内容。实践中，监听启动时间通常比达到时间早一个时隙对应的时长。
[0081]
这里，从设备在fsm之后，在针对该从设备的dl-pds到来之前，该从设备可以处于低功耗状态，如，休眠状态，这样，可以节省电量，降低设备功耗。
[0082]
在本技术的各个实施例的可选的实现方式中，主设备为路侧单元(roadside unit，rsu)，从设备为车载单元(on board unit，obu)。rsu有至少一个，每个rsu的通信区域内有至少一个obu。
[0083]
需要指出的是，主设备为rsu，从设备为obu，本技术提供的方法可以应用于公路信息通信领域。rsu为主设备时，通信区域可以达到几百甚至上千米。可以实现以少量的rsu对大量的obu进行通信管理。有助于降低rsu与obu之间进行通信的通信成本。
[0084]
图4为本技术实施例提供的通信方法应用于公路信息通信场景的示意图。如图4所示地，rsu部署在公路龙门架上，每两个龙门架之间的距离可以达到1千米以上。每个车辆对应一个obu。rsu覆盖区域内的所有车道内可以有一个或多个obu。图4中，rsu覆盖区域内有4个obu，分别为obu1、obu2、obu3、obu4。
[0085]
该应用场景中，rsu作为主设备通常是在fsm广播时隙分配相关信息，并协调覆盖区域内的所有obu进行资源调度。obu作为从设备可以请求接入或请求资源。rsu可以通过配置mac帧头的ip地址实现广播或者单播的功能，通过该类功能，rsu可以向覆盖区域内的所有obu广播路况信息，也可以向特定obu下发指令等。obu则可以在接入状态下申请无线资源进行下载和上传数据包等。
[0086]
在本技术的各个实施例的可选的实现方式中，无线帧中的各时隙的通信内容的数据结构包括：前导码部分和数据部分，前导码部分包括顺次连接的短序列和长序列。
[0087]
其中，fms对应的长序列为第一长序列，无线帧中除fms外的时隙对应的长序列为第二长序列，第一长序列与第二长序列呈正交关系。
[0088]
实际应用中，每个时隙的通信内容通常需要遵循预先设定的数据结构。
[0089]
图5为本技术实施例提供的各时隙的通信内容的数据结构示意图。图5所示地数据结构中，包括顺序排列的短序列、长序列和数据部分。
[0090]
实际应用中，短序列可以为：{0，0，1+j，0，0，0，
–1–
j，0，0，0，1+j，0，0，0，
–1–
j，0，0，0，
–1–
j，0，0，0，1+j，0，0，0，0，0，0，0，
–1–
j，0，0，0，
–1–
j，0，0，0，1+j，0，0，0，1+j，0，0，0，1+j，0，0，0，1+j，0，0}。
[0091]
第一长序列可以为：{1，1，-1，-1，1，1，-1，1，-1，1，1，1，1，1，1，-1，-1，1，1，-1，1，-1，1，1，1，1，0，1，-1，-1，1，1，-1，1，-1，1，-1，-1，-1，-1，-1，1，1，-1，-1，1，-1，1，-1，1，1，1，1}。
[0092]
第二长序列可以为：{1，1，1，1，-1，1，-1，1，-1，-1，1，1，-1，-1，-1，-1，-1，1，-1，1，-1，1，1，-1，-1，1，0，1，1，1，1，-1，1，-1，1，1，-1，-1，1，1，1，1，1，1，-1，1，-1，1，1，-1，-1，1，1}。
[0093]
需要指出的是，第二长序列还可以是与第一长序列正交的其它序列，本实施例不做具体限定。
[0094]
这里，fsm对应的长序列与其它时隙对应的长序列不同，可以便于从设备对fsm的数据和非fms的数据进行准确辨识。另外，第一长序列与第二长序列呈正交关系，可以更快更准确地对第一长序列和第二长序列进行辨识，从而有助于进一步提高从设备对fsm的数据和非fms的数据进行准确辨识。
[0095]
需要指出的是，主设备或从设备在将各时隙的通信内容发送出去之前，通常需要对待发送的通信内容处理为便于发射装置发射的基带时域数据，另外，发射装置可以将各时隙的基带时域数据经过上变频后、通过射频口发射出去。
[0096]
具体地，发射装置可以通过执行如下步骤，将时隙的通信内容处理为便于发射装置发射的基带时域数据：
[0097]
首先，发射装置对短序列执行快速傅里叶逆变换(inverse fast fourier transform，ifft)，生成对应的时域数据，长度为1/4的快速傅里叶变换(fast fourier transform，fft)点数，然后复制10个周期，从而得到短序列对应的时域数据。这里，上述复制10个周期的操作，可以实现接收装置对帧头检测时有充分的时间做功率自适应和帧头同步。
[0098]
然后，发射装置根据时隙类型进行选择，若是fms，则选择第一长序列；若是非fms，则选择第二长序列。发射装置对选用的长序列执行ifft变换，生成对应的时域数据，添加半长前缀并复制2个周期，从而得到长序列对应的时域数据。这里，长序列可以用于频偏估计，精定时等处理。
[0099]
最后，发射装置将数据部分的数据转换成正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing，ofdm)数据符号。这里，ofdm数据符号的生成过程与ieee 802.11-2016标准给出的关于ofdm技术操作完全一致，这里不做赘述。
[0100]
需要指出的是，上述短序列对应的时域数据、长序列对应的时域数据和数据部分对应的数据符号的顺序组合，便为上述便于发射装置发射的基带时域数据。
[0101]
图6为本技术实施例提供的主设备或从设备的接收装置对各时隙的通信内容进行接收的流程示意图。
[0102]
如图6所示地，接收装置对各时隙的通信内容进行接收可以包括如下步骤601-604。
[0103]
步骤601，接收装置启动监听。
[0104]
这里，接收装置可以在监听状态下从射频口接收下变频后的基带时域数据。
[0105]
步骤602，接收装置进行短序列帧头检测。
[0106]
这里，接收装置可以基于前导码部分的短序列检测时隙的通信内容的帧头起始粗位置。
[0107]
步骤603，接收装置进行长序列帧头检测。
[0108]
这里，接收装置可以基于前导码部分的长序列检测时隙的通信内容的帧头起始精位置。
[0109]
具体地，接收装置可以采用第一长序列检测fms帧头起始精位置，以及采用第二长序列检测非fms帧头起始精位置。
[0110]
这里，粗定位和精定位为两个相对概念，短序列和长序列的组合可以实现对各时隙所传输数据的帧头部位进行准确定位。
[0111]
实践中，针对每一个无线帧，从设备的接收装置可以在监听到fsm之前，采用第一长序列进行同步搜索，以及在监听到fsm之后，采用第二长序列进行同步搜索。可以提高数据处理效率。
[0112]
步骤604，接收装置对数据部分进行数据解调得到有效通信数据。
[0113]
这里，接收装置在确认数据符号位置后可以逐符号取出对应长度的数据，从而得到相应时隙所传输的数据。
[0114]
继续参考图7，本技术实施例还提供了一种主设备，包括射频收发器701和处理器702，其中，
[0115]
射频收发器701，用于在主设备发起的无线帧的帧管理时隙，向处于主设备的通信区域内的从设备广播时隙分配相关信息，在主设备的相应时隙向从设备发送通信内容，以及在从设备的相应时隙接收从设备发送的通信内容，其中，无线帧包括帧管理时隙、下行包数据时隙和上行包数据时隙，通信内容用于主设备与从设备之间进行通信；
[0116]
处理器702，用于发起无线帧的帧管理时隙，以及基于时隙分配相关信息，确定主设备在无线帧中的相应时隙，以及确定从设备在无线帧中的相应时隙。
[0117]
继续参考图8，本技术实施例还提供了一种从设备，包括射频收发器801和处理器802，其中，
[0118]
射频收发器801，用于接收主设备在无线帧的帧管理时隙广播的时隙管理信息，在主设备和从设备共有的相应时隙，接收主设备发送的通信内容，以及在从设备的相应时隙向主设备发送通信内容，其中，无线帧包括帧管理时隙、下行包数据时隙和上行包数据时隙，通信内容用于主设备与从设备之间进行通信；
[0119]
处理器802，用于基于时隙分配相关信息，确定主设备在无线帧中的相应时隙，以及确定从设备在无线帧中的相应时隙
[0120]
本技术实施例中，主设备通过无线帧给主设备和从设备分配用于通信的时隙，主设备和从设备可以在各自被分配的时隙发送通信内容，实现主设备与从设备之间有序通信，可以避免多个从设备竞争主设备网络资源所导致的网络拥堵情况发生，有助于实现主设备与主设备的通信区域内的从设备进行稳定可靠通信。
[0121]
需要说明的是，上述主设备与从设备之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本
申请方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
[0122]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、设备(系统)或计算机程序产品。因此，本技术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，本技术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。
[0123]
本技术是参照本技术实施例的方法、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。
[0124]
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。
[0125]
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。
[0126]
尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
[0127]
显然，本领域的技术人员可以对本技术实施例进行各种改动和变型而不脱离本技术实施例的精神和范围。这样，倘若本技术实施例的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。