专利名称：一种物联网的网内数据交互方法及系统的制作方法
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的网内数据交互方法，一种物联网的网内数据交互系统，一种物联网的中心节点装置，以及，一种物联网的子节点装置。
背景技术：
物联网(The Internet of things)是指通过射频识别(fcidio Frequencyldentification, RFID)、红外感应器、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络概念；相对于互联网，物联网更进一步引入了人与物之间的交流，其发展目标就是使得人们可以在任意时间、任意地点都可以与任何物品相联，为人类生活带来革命性的变化，以物物互联，而并非人人互联，以达到更高的自动化、智能化与信息化水平。 具体来看，物联网的用途较其他传统网络更为广泛，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、工业监控、护理与检测等等，涉及人类生活、工作、健康和社会领域的方方面面。“物联网”概念的问世彻底改变了人们的传统思维。以前人们一直把物理基础设施和IT基础设施分开，把物理基础设施和IT基础设施作为两个独立的方面去分别建设，而忽略了两者之间的这种内在联系。而物联网的出现开创了一个新的时代“物联网时代”，在这个时代钢筋混凝土、电缆将与芯片、宽带整合为统一的基础设施，而这些基础设施会使得我们的地球更加“智慧”。虽然我国发展物联网产业具有很多优势，同时前景也非常广阔，但仍存在很多问题和技术瓶颈，例如=RFID高端芯片等核心领域无法产业化，国内传感器产业化水平较低等，同时物联网存在的最大瓶颈是实现物物互联的数据计算量的庞大，这就需要算法的革命，也正是本发明所针对的问题。现有技术中，物联网的网内数据交互可以通过两种方式来实现第一种是在对等网络中点与点之间直接交换数据的方式；第二种是在星型网络中通过中心节点来协助完成数据交换的方式。从节点复杂度的角度考虑，一般星型网络使用的较多，因为它把许多功能都集中在了中心节点上，从而简化了子节点，符合建立物联网的初衷。随着物联网的发展，加入到物联网中的节点数目越来越大，节点所需的服务类型也呈现多元化的趋势。在传统的物联网中，一般都是子节点和中心节点之间进行控制信息的传送，子节点通过中心节点向远方的用户发送实时的监控数据，或者远方的用户通过中心节点向子节点发送控制消息。但随着物联网的发展和子节点的智能化，子节点之间也需要进行数据的交换，比如以后一个家庭可能有几个智机器人，它们都有各自的分工，它们之间需要及时的数据交互以便进行合作，而且这应该是一种发展趋势，也就是说以后这种网内数据交互量应该会大大增加。在这种情况下，就会出现一个新的问题当两个节点同时有数据要传给对方时，传统的数据传输方案就会发生碰撞而造成发送失败，而在节点密度较大时，出现这种同时交换数据的可能性也会增加，而且一旦这种碰撞存在就会一直持续下去无法消除，最终导致系统崩溃。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种物联网的网内数据交互机制，用以有效地解决星型网络中双向数据实时交互的碰撞问题，并能在避免碰撞的同时节省时隙，提高频谱效率，使系统性能得到很好的提升。本发明还提供了一种物联网的中心节点装置，以及，一种物联网的子节点装置，用以保证上述方案在实际中的应用。为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了一种物联网的网内数据交互方法， 包括符号接收步骤中心节点接收第一子节点和第二子节点基于预置的信道条件同时向对方发送的符号；星座映射步骤所述中心节点对所接收的符号进行星座映射，获得相应调制方式的符号；符号发送步骤按照所述调制方式将该符号同时发送给第一子节点和第二子节
点O优选的，所述预置的信道条件包括第一条件第一子节点和第二子节点经过信道相位补偿；第二条件第一子节点和第二子节点分别采用其当前调制方式下的最大传输功率。优选的，所述第一条件通过以下步骤满足获得第一信道的相位和第二信道的相位，其中，所述第一信道为中心节点与第一子节点之间的信道，第二信道为中心节点与第二子节点之间的信道；第一子节点和第二子节点分别依据所述第一信道的相位和第二信道的相位进行相位补偿。优选的，所述相位补偿通过以下公式进行
权利要求
1.一种物联网的网内数据交互方法，其特征在于，包括符号接收步骤中心节点接收第一子节点和第二子节点基于预置的信道条件同时向对方发送的符号；星座映射步骤所述中心节点对所接收的符号进行星座映射，获得相应调制方式的符号；符号发送步骤按照所述调制方式将该符号同时发送给第一子节点和第二子节点。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预置的信道条件包括 第一条件第一子节点和第二子节点经过信道相位补偿；第二条件第一子节点和第二子节点分别采用其当前调制方式下的最大传输功率。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一条件通过以下步骤满足获得第一信道的相位和第二信道的相位，其中，所述第一信道为中心节点与第一子节点之间的信道，第二信道为中心节点与第二子节点之间的信道；第一子节点和第二子节点分别依据所述第一信道的相位和第二信道的相位进行相位补偿。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述相位补偿通过以下公式进行
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第二条件通过以下步骤满足 获得第一子节点和第二子节点在其当前调制方式下的最大传输功率；所述第一子节点和第二子节点分别按照其最大传输功率进行功率调整。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一子节点和第二子节点在其当前调制方式下的最大传输功率通过以下步骤获得第一子节点和第二子节点接收中心节点发送的广播消息，取得帧同步； 第一子节点和第二子节点向中心节点发送相互正交的导频信号； 中心节点根据接收到的导频信号，估算出与所述第一子节点和第二子节点之间的第一信道和第二信道，依据第一子节点和第二子节点所采用的调制方式，分别计算第一子节点和第二子节点在其当前调制方式下的最大传输功率，并将所述最大传输功率信息分别发送给对应的第一子节点和第二子节点。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述最大传输功率信息中包括第一子节点或第二子节点的标识信息，所述中心节点将最大传输功率信息以广播的方式分别发送给对应的第一子节点和第二子节点，所述第一子节点和第二子节点获得在其当前调制方式下的最大传输功率的步骤还包括所述第一子节点和第二子节点依据所述标识信息提取自己的最大传输功率。
8.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一信道的相位和第二信道的相位通过以下步骤获得第一子节点和第二子节点依据所接收的导频信号，估算出对应的第一信道的相位和第二信道的相位。
9.如权利要求6或8所述的方法，其特征在于，所述最大传输功率采用以下公式计算 max Pwl,Pw2
10.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述星座映射步骤进一步包括 分别获得所述第一子节点和第二子节点的调制方式；依据所述调制方式将所接收的符号对应到叠加的星座点；根据相应调制方式的星座点映射表，将所述叠加的星座点映射成相应调制方式的符号。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，当所述第一子节点和第二子节点的调制方式一致时，所述相应调制方式为第一子节点和第二子节点的调制方式；当所述第一子节点和第二子节点的调制方式不一致时，所述相应调制方式为第一子节点和第二子节点中调制等级较高的调制方式。
12.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述中心节点采用最大似然检测算法对所接收的符号进行解调，以对应到叠加的星座点，其中，所述最大似然检测算法为
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述中心节点采用广播的方式向第一子节点和第二子节点同时发送符号。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，还包括子节点提取步骤第一子节点和第二子节点分别依据自己发送的符号，从所接收的广播信号中提取对方发送的符号。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述中心节点在广播符号时还广播了相应调制方式的星座点映射表，所述子节点提取步骤包括所述第一子节点和第二子节点对所接收的广播信号进行解调，获得解调后的符号； 依据自己发送的符号查询所述星座点映射表，从所述解调后的符号中获得对方发送的符号。
16.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述符号接收步骤和星座映射步骤在当前时隙完成，所述符号发送步骤在下一时隙完成。
17.一种物联网的网内数据交互系统，其特征在于，包括位于中心节点的符号接收模块用于接收第一子节点和第二子节点基于预置的信道条
18.如权利要求17所述的系统，其特征在于，所述预置的信道条件包括 第一条件第一子节点和第二子节点经过信道相位补偿；第二条件第一子节点和第二子节点分别采用其当前调制方式下的最大传输功率。
19.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述第一子节点和第二子节点中均包括以下模块相位获取模块，用于获得第一信道的相位和第二信道的相位，其中，所述第一信道为中心节点与第一子节点之间的信道，第二信道为中心节点与第二子节点之间的信道； 相位补偿模块，用于依据所述第一信道的相位和第二信道的相位进行相位补偿。
20.如权利要求18所述的系统，其特征在于，所述第一子节点和第二子节点中还包括以下模块传输功率获取模块，用于获得第一子节点和第二子节点在其当前调制方式下的最大传输功率；传输功率调整模块，用于分别按照其最大传输功率进行功率调整。
21.如权利要求20所述的系统，其特征在于，所述传输功率获取模块进一步包括 帧同步子模块，用于接收中心节点发送的广播消息，取得帧同步；导频发送子模块，用于向中心节点发送相互正交的导频信号； 功率值接收子模块，用于接收中心节点发送的最大传输功率信息，所述最大传输功率信息为，由中心节点根据接收到的导频信号，估算出与所述第一子节点和第二子节点之间的第一信道和第二信道后，依据第一子节点和第二子节点所采用的调制方式，分别计算获得第一子节点和第二子节点在其当前调制方式下的最大传输功率。
22.如权利要求21所述的系统，其特征在于，所述最大传输功率信息中包括第一子节点或第二子节点的标识信息，所述中心节点将最大传输功率信息以广播的方式分别发送给对应的第一子节点和第二子节点，所述传输功率获取模块还包括功率提取模块，用于依据所述标识信息提取自己的最大传输功率。
23.如权利要求19所述的系统，其特征在于，所述相位获取模块进一步包括相位估算子模块，用于依据所接收的导频信号，估算出对应的第一信道的相位和第二信道的相位。
24.如权利要求17或18所述的系统，其特征在于，所述星座映射模块进一步包括 调制方式获取子模块，用于分别获得所述第一子节点和第二子节点的调制方式； 星座点对应子模块，用于依据所述调制方式将所接收的符号对应到叠加的星座点；符号映射子模块，用于根据相应调制方式的星座点映射表，将所述叠加的星座点映射成相应调制方式的符号。
25.如权利要求M所述的系统，其特征在于，当所述第一子节点和第二子节点的调制方式一致时，所述相应调制方式为第一子节点和第二子节点的调制方式；当所述第一子节点和第二子节点的调制方式不一致时，所述相应调制方式为第一子节点和第二子节点中调制等级较高的调制方式。
26.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述中心节点采用广播的方式向第一子节点和第二子节点同时发送符号。
27.如权利要求沈所述的系统，其特征在于，所述第一子节点和第二子节点中还包括 符号提取模块，用于分别依据自己发送的符号，从所接收的广播信号中提取对方发送的符号。
28.如权利要求27所述的系统，其特征在于，所述中心节点在广播符号时还广播了相应调制方式的星座点映射表，所述符号提取模块进一步包括解调子模块，用于对所接收的广播信号进行解调，获得解调后的符号； 查询子模块，用于依据自己发送的符号查询所述星座点映射表，从所述解调后的符号中获得对方发送的符号。
29.如权利要求17或18所述的系统，其特征在于，所述符号接收模块和星座映射模块在当前时隙执行，所述符号发送模块在下一时隙执行。
30.一种物联网的中心节点装置，其特征在于，包括符号接收模块用于接收第一子节点和第二子节点基于预置的信道条件同时向对方发送的符号；星座映射模块用于对所接收的符号进行星座映射，获得相应调制方式的符号； 符号发送模块用于按照所述调制方式将该符号同时发送给第一子节点和第二子节点ο
31.如权利要求30所述的装置，其特征在于，还包括功率计算模块，用于根据接收到的导频信号，估算出与所述第一子节点和第二子节点之间的第一信道和第二信道后，依据第一子节点和第二子节点所采用的调制方式，分别计算获得第一子节点和第二子节点在其当前调制方式下的最大传输功率。
32.如权利要求31所述的装置，其特征在于，所述最大传输功率信息中包括第一子节点或第二子节点的标识信息，所述装置还包括功率广播模块，用于将最大传输功率信息以广播的方式分别发送给对应的第一子节点和第二子节点。
33.如权利要求30或31所述的装置，其特征在于，所述星座映射模块进一步包括 调制方式获取子模块，用于分别获得所述第一子节点和第二子节点的调制方式； 星座点对应子模块，用于依据所述调制方式将所接收的符号对应到叠加的星座点；符号映射子模块，用于根据相应调制方式的星座点映射表，将所述叠加的星座点映射成相应调制方式的符号。
34.如权利要求33所述的装置，其特征在于，当所述第一子节点和第二子节点的调制方式一致时，所述相应调制方式为第一子节点和第二子节点的调制方式； 当所述第一子节点和第二子节点的调制方式不一致时，所述相应调制方式为第一子节点和第二子节点中调制等级较高的调制方式。
35.如权利要求34所述的系统，其特征在于，所述中心节点采用广播的方式向第一子节点和第二子节点同时发送符号。
36.如权利要求30或31所述的系统，其特征在于，所述符号接收模块和星座映射模块在当前时隙执行，所述符号发送模块在下一时隙执行。
37.一种物联网的子节点装置，其特征在于，所述子节点装置通过中心节点与另一子节点进行同时的双向数据交换，所述中心节点对所述子节点装置发送的符号进行星座映射， 获得相应调制方式的符号，并按照所述调制方式将该符号同时发送给同时通信的两个子节点，所述的装置包括数据发送模块用于基于预置的信道条件，向中心节点发送与另一子节点进行通信的符号；数据接收模块，用于接收经中心节点处理后的符号，并依据自己发送的符号，从所接收的符号中提取对方发送的符号。
38.如权利要求37所述的装置，其特征在于，所述预置的信道条件包括第一条件第一子节点和第二子节点经过信道相位补偿；第二条件第一子节点和第二子节点分别采用其当前调制方式下的最大传输功率。
39.如权利要求38所述的装置，其特征在于，还包括相位获取模块，用于获得第一信道的相位和第二信道的相位，其中，所述第一信道为中心节点与第一子节点之间的信道，第二信道为中心节点与第二子节点之间的信道；相位补偿模块，用于依据所述第一信道的相位和第二信道的相位进行相位补偿。
40.如权利要求38所述的装置，其特征在于，还包括传输功率获取模块，用于获得第一子节点和第二子节点在其当前调制方式下的最大传输功率；传输功率调整模块，用于分别按照其最大传输功率进行功率调整。
41.如权利要求40所述的装置，其特征在于，所述传输功率获取模块进一步包括帧同步子模块，用于接收中心节点发送的广播消息，取得帧同步；导频发送子模块，用于向中心节点发送相互正交的导频信号；功率值接收子模块，用于接收中心节点发送的最大传输功率信息，所述最大传输功率信息为，由中心节点根据接收到的导频信号，估算出与所述第一子节点和第二子节点之间的第一信道和第二信道后，依据第一子节点和第二子节点所采用的调制方式，分别计算获得第一子节点和第二子节点在其当前调制方式下的最大传输功率。
42.如权利要求41所述的装置，其特征在于，所述最大传输功率信息中包括第一子节点或第二子节点的标识信息，所述中心节点将最大传输功率信息以广播的方式分别发送给对应的第一子节点和第二子节点，所述传输功率获取模块还包括功率提取模块，用于依据所述标识信息提取自己的最大传输功率。
43.如权利要求40所述的装置，其特征在于，所述相位获取模块进一步包括相位估算子模块，用于依据所接收的导频信号，估算出对应的第一信道的相位和第二信道的相位。
44.如权利要求37所述的装置，其特征在于，所述中心节点在广播符号时还广播了相应调制方式的星座点映射表，所述数据接收模块进一步包括解调子模块，用于对所接收的广播信号进行解调，获得解调后的符号；查询子模块，用于依据自己发送的符号查询所述星座点映射表，从所述解调后的符号中获得对方发送的符号。
全文摘要
本发明提供了一种物联网的网内数据交互方法，包括符号接收步骤中心节点接收第一子节点和第二子节点基于预置的信道条件同时向对方发送的符号；星座映射步骤对所接收的符号进行星座映射，获得相应调制方式的符号；符号发送步骤按照所述调制方式将该符号同时发送给第一子节点和第二子节点；本发明可以有效地解决星型网络中双向数据实时交互的碰撞问题，并能在避免碰撞的同时节省时隙，提高频谱效率，使系统性能得到很好的提升。
文档编号H04W28/02GK102547581SQ20101059486
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者张二伟, 张辉, 王西强, 许莉, 赵明 申请人:北京创毅视讯科技有限公司