一种异构传输介质中信号分集合并传输的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种异构传输介质中信号分集合并传输的方法及系统，属于物联网通信领域。该系统包括帧结构模块、数据调制模块、传输介质模块、帧同步及SNR计算模块、帧数据体合并模块、数据解调判决模块和帧数据体解码模块；该方法包括发送端数据处理和接收端数据处理；其中，发送端数据处理包括帧结构构造和数据调制；接收端数据处理包括帧同步和SNR计算、帧数据体合并以及数据解调和帧数据体解码。本发明专利技术将传输的物联网帧数据通过不同的传输介质进行传输，在接收端利用帧头进行定时同步和信噪比计算，然后将不同传输介质接收到的帧数据体进行分集合并，从而提高了通信成功率。

A method and system of signal diversity combined transmission in heterogeneous transmission media

【技术实现步骤摘要】
一种异构传输介质中信号分集合并传输的方法及系统
本专利技术属于物联网通信领域，涉及物联网中多种传输介质共存的传输环境下，对不同传输介质进行信号分集合并的方法及系统。
技术介绍
随着移动通信技术的发展，无线通信技术在物联网中得到广泛应用，但是物联网对通信技术有着特殊的要求。首先，物联网系统需要传输的数据量比较小，实时性要求不高，所以在具体使用场景中，物联网系统也很难获得稳定的频率资源，不同物联网设备只能采用载波侦听多路访问(简称：CSMA)竞争方式使用无线通信资源。其次，物联网系统中可以使用的通信传输介质比较多，但是这些传输介质大多不是专门为通信系统设计，通信效果不理想，例如使用电力线进行信号传输时，信号损耗大并且干扰比较严重。最后，物联网数据传输一般都是偶发性和零星状态发送，所以在物联网通信系统中，不可能像公众移动网一样存在同步信号，发送数据时候需要进行随机过程，无线资源也需要进行严格划分和使用要求。正因物联网应用存在如此多的特殊需求，物联网通信系统和公众移动通信网络系统有本质区别。通常物联网系统采用CSMA方式共享使用资源，并且采用独立的突发(Burst)方式进行传输。在物联网系统中，为了支持共享和小数据量业务，一般采用Burst方式进行传输，一般的Burst的结构如图1所示。数据传输都以帧突发(Burst)方式进行传输，一个帧突发包括一个完整的帧结构，其中发送端和接收端都已知帧头信息，用于接收端进行帧搜索，完成定时同步以及信道估计等等。帧数据体用于承载通信传输数据，传输数据可以是业务数据或信令数据。由于物联网通信环境比较恶劣，通信传输介质都是就地取材，不是专门为通信系统使用而设计，例如在电力线上进行数据传输，由于电力线系统的阻抗变化大，并且随机变化范围大，不同电力线节点对信号损耗严重，此外电力线上的各种电器设备对通信也存在影响，这些都限制电力线系统的应用和推广。在物联网系统中，采用无线传输方式也存在诸多局限，物联网系统很难获得专有频段，只能使用共享频段，也就是国家无线管理局分配的指定公用频段，多种物联网系统共享使用这些频段，例如中国ISM470MHz到510MHz频段就是一个公共频段，该频段上有调频广播，对讲机以及LoRa系统，此外还可以用于宽带和窄带电力抄表，所以不可避免地存在多系统共享频段的干扰，严重影响了通信质量。对于以上种种通信不利因素，物联网系统中通常只能采用加大发射功率、增加重传次数以及缩短通信距离的方式来减少不利影响，并且在某些时段或某些环境只能使用其中一种或几种传输介质进行通信。为了进一步提高传输的可靠性，目前物联网系统中亟需一种能够同时且高效支持多种传输介质的传输方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种采用异构传输介质分集合并传输的方法，在异构传输介质的物联网系统中，将传输的物联网帧数据(包括帧头和帧数据体)通过不同的传输介质进行传输，在接收端利用帧头进行定时同步和信噪比计算，然后将不同传输介质接收到的帧数据体进行分集合并，从而提高通信成功率。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：1、一种异构传输介质中信号分集合并传输的系统，如图2所示，包括帧结构模块、数据调制模块、传输介质模块、帧同步及SNR计算模块、帧数据体合并模块、数据解调判决模块和帧数据体解码模块；所述帧结构模块，将待传输数据构造成帧构，帧结构包括帧头和帧数据体两部分，发送端和接收端都已知固定格式的帧头内容，用于接收端进行同步和信噪比计算，帧数据体承载了需要传输的业务或信令数据；所述数据调制模块，将帧结构比特流调制为符号数据，异构传输介质使用相同的调制方式；发送端的传输介质模块完成物联网系统中将符号数据映射到不同传输介质的适配处理，接收端的传输介质模块将接收到的信号转换成调制符号数据；所述帧同步及SNR计算模块，用于完成帧头搜索，并且使用帧头数据计算出帧头的SNR，并且保存该SNR值；所述帧数据体合并模块，根据接收帧头的SNR合并不同介质上接收到的帧数据体每个符号的判决门限值，如果没有搜索到帧头，则不参与分集合并；所述数据解调判决模块，根据符号数据的判决门限确定发送端发送的数据内容为比特1或0；所述帧数据体解码模块，完成信道解码过程，该信道编解码具有校验功能，能够检查接收到的帧数据体是否正确接收，如果校验结果正确，则在最近接收的传输介质上回复确认包，否则回复非确认包。2、一种异构传输介质中信号分集合并传输的方法该方法包括发送端数据处理和接收端数据处理；其中，发送端数据处理包括帧结构构造和数据调制；接收端数据处理包括帧同步和SNR计算、帧数据体合并以及数据解调和帧数据体解码。进一步，所述发送端数据处理具体包括以下步骤：步骤1：发送端将发送业务或信令数据块进行信道编码，在信道编码过程中增加业务数据块校验比特，形成帧结构中的帧数据体部分；如图3中1步。步骤2：在帧数据体部分之前增加固定帧头，发送端和接收端都已知帧头信息，形成一个完整的帧结构数据块；如图3中2步。步骤3：对帧结构数据块进行调制形成调制符号数据，无论是新传帧数据还是重传帧数据，形成的调制符号数据都相同；如图3中3步。步骤4：如果是新传帧数据，则优先选择最近成功传输过的传输介质来发送调制符号数据；如果是重传帧数据，则选择与前次传输不同的传输介质进行传输，如图3中4步。步骤5：根据传输介质的特点，将调制符号数据映射成适合传输介质传输的方式进行传输。进一步，如果开机第一次传输帧数据，则根据默认设置优先选择预先设定的传输介质或随机选择传输介质进行传输。进一步，所述接收端数据处理具体包括以下步骤：步骤1：接收端同时在传输介质1和传输介质2上进行监听，检测是否存在帧结构突发数据能量，如果检测到突发能量，则进入帧头搜索过程；如图4中1，2和4，5步。步骤2：根据帧结构中的已知帧头信息，利用帧头信息进行信噪比计算；帧结构中的帧头由多个比特组成，在计算SNR时候，采用所有正确接收到的帧头信息进行SNR计算。如图4中3和6步。步骤3：根据已经搜索到的帧头确定帧数据体的开始位置，在对应的传输介质上开始接收帧数据体的数据，进行适配处理形成帧数据体的符号数据；根据信号调制特点计算出每个符号的判决门限值；如图4中7步。步骤4：根据判决门限值，确定发送端发送的比特，然后进行比特收集过程，形成完整的帧数据体数据块；如图4中8步。步骤5：对接收到的帧数据体数据块进行信道译码，通过校验信息检查收到的帧数据体数据块是否正确；如果正确接收，则回复端确认包，否则回复非确认包；如图4中9步。进一步，接收端数据处理过程的步骤3中，根据信号调制特点计算出每个符号的判决门限值，具体包括：如果是初传数据块，则直接使用每个符号的判决门限值进行数据判定；如果是重传数据块，则根据传输介质上计算的SNR，将新传数据的判决门限和重传数据的判决门限进行合并，采用合并得到的判决门限进行数据判本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异构传输介质中信号分集合并传输的系统，其特征在于，该系统包括帧结构模块、数据调制模块、传输介质模块、帧同步及SNR计算模块、帧数据体合并模块、数据解调判决模块和帧数据体解码模块；/n所述帧结构模块，将待传输数据构造成帧结构，帧结构包括帧头和帧数据体两部分，发送端和接收端都已知固定格式的帧头内容，用于接收端进行同步和信噪比计算，帧数据体承载需要传输的业务或信令数据；/n所述数据调制模块，将帧结构比特流调制为符号数据，异构传输介质使用相同的调制方式进行传输；/n发送端的传输介质模块完成物联网系统中将符号数据映射到不同传输介质的适配处理，接收端的传输介质模块将接收到的信号转换成调制符号数据；/n所述帧同步及SNR计算模块，用于完成帧头搜索，并且使用帧头数据计算出帧头的SNR，并且保存该SNR值；/n所述帧数据体合并模块，根据接收帧头的SNR合并不同介质上接收到的帧数据体每个符号的判决门限值，如果没有搜索到帧头，则不参与分集合并；/n所述数据解调判决模块，根据符号数据的判决门限确定发送端发送的数据内容为比特1或0；/n所述帧数据体解码模块，完成信道解码过程，检查接收到的帧数据体是否正确接收，如果校验结果正确，则在最近接收的传输介质上回复确认包，否则回复非确认包。/n...

【技术特征摘要】
1.一种异构传输介质中信号分集合并传输的系统，其特征在于，该系统包括帧结构模块、数据调制模块、传输介质模块、帧同步及SNR计算模块、帧数据体合并模块、数据解调判决模块和帧数据体解码模块；
所述帧结构模块，将待传输数据构造成帧结构，帧结构包括帧头和帧数据体两部分，发送端和接收端都已知固定格式的帧头内容，用于接收端进行同步和信噪比计算，帧数据体承载需要传输的业务或信令数据；
所述数据调制模块，将帧结构比特流调制为符号数据，异构传输介质使用相同的调制方式进行传输；
发送端的传输介质模块完成物联网系统中将符号数据映射到不同传输介质的适配处理，接收端的传输介质模块将接收到的信号转换成调制符号数据；
所述帧同步及SNR计算模块，用于完成帧头搜索，并且使用帧头数据计算出帧头的SNR，并且保存该SNR值；
所述帧数据体合并模块，根据接收帧头的SNR合并不同介质上接收到的帧数据体每个符号的判决门限值，如果没有搜索到帧头，则不参与分集合并；
所述数据解调判决模块，根据符号数据的判决门限确定发送端发送的数据内容为比特1或0；
所述帧数据体解码模块，完成信道解码过程，检查接收到的帧数据体是否正确接收，如果校验结果正确，则在最近接收的传输介质上回复确认包，否则回复非确认包。


2.一种异构传输介质中信号分集合并传输的方法，其特征在于，该方法包括发送端数据处理和接收端数据处理；其中，发送端数据处理包括帧结构构造和数据调制；接收端数据处理包括帧同步和SNR计算、帧数据体合并以及数据解调和帧数据体解码。


3.根据权利要求2所述的一种异构传输介质中信号分集合并传输的方法，其特征在于，所述发送端数据处理具体包括以下步骤：
步骤1：发送端将发送业务或信令数据块进行信道编码，在信道编码过程中增加业务数据块校验比特，形成帧结构中的帧数据体部分；
步骤2：在帧数据体部分之前增加固定帧头，发送端和接收端都已知帧头信息，形成一个完整的帧结构数据块；
步骤3：对帧结构数据块进行调制形成调制符号数据，无论是新传帧数据还是重传帧数据，形成的调制符号数据都相同；
步骤4：如果是新传帧数据，则优先选择最近成功传输过的传输介质来发送调制符号数据；如果是重传帧数据，则选择与前次传输不同的传输介质进行传输；
步骤5：根据传输介质的特点，将调制符号数据映射成适合传输介质传输的方式进行传输。

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【专利技术属性】
技术研发人员：段红光，王月，夏军，郑建宏，罗一静，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50