一种宽带无线通信方法、装置、设备及可读存储介质与流程

本发明涉及移动通信系统技术领域，更具体地说，涉及一种宽带无线通信方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术：

近年来，无论是民用通信还是军用通信都对系统的传输容量提出了越来越大的需求，宽带无线通信的理论和技术都取得了长足的进展，其中ofdm（orthogonalfrequencydivisionmultiplexing，正交频分复用技术）、mimo-ofdm（multiple-inputmultiple-output-ofdm，多入多出正交频分复用）传输体制更是其主要传输体制，本发明以基于ofdm体制的宽带自主选频系统为例来进行说明，相关方法可以直接推广到mimo-ofdm体制的宽带自主选频系统。参见图1，为ofdm系统模型图，系统发送的数据经过信道编码，qam（quadratureamplitudemodulation，正交振幅调制）映射，ifft（inversefastfouriertransform，离散傅立叶反变换的快速算法）和加cp（cyclicprefix，循环前缀）等处理后得到ofdm信号，再经过无线信道传输。接收端先要对接收信号进行同步处理，估计并补偿符号定时和载波频率偏差，才能保证后续qam解映射，信道解码等处理正确进行。

随着海量电子设备的增加，目前通信设备工作所面临的电磁环境越来越复杂，可用频段呈现出分布不连续、不均匀以及持续时间不稳定等特点，因此，亟需提高通信设备在复杂电磁环境下的适应能力，特别是宽带无线通信系统。特别的，由于其占用带宽本身较宽，更易受到干扰的影响，提高其在复杂电磁环境下的适应能力显得尤为迫切。因此，如何提成无线通信系统的抗干扰能力，是本领域技术人员需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种宽带无线通信方法、装置、设备及计算机可读存储介质，以提高无线通信系统的抗干扰能力。

为实现上述目的，本发明提供一种宽带无线通信方法，所述宽带无线通信方法基于无线通信系统的发送端，包括：

将波形信道设置为若干独立子信道，确定独立子信道的子信道带宽；

以所述子信道带宽为基本单位将共享频段划分为整数个子信道；

从所述共享频段中动态选择目标子信道，通过目标子信道将数据发送至接收端，以使所述接收端根据从目标子信道接收的当前帧数据的控制信息接收下一帧数据，实现发送端与接收端的数据通信；所述控制信息包括：子信道的类型信息、子信道的频点信息和接收端的工作中心频点信息；所述类型信息包括有效子信道和无效子信道。

其中，每个子信道采用单独控制信道传输控制信息。

其中，所述从所述共享频段中动态选择目标子信道，包括：

从所述共享频段的波形信道带宽中动态选择有效子信道和无效子信道；所述有效子信道用于传输有效数据，所述无效子信道用于传输无效数据。

其中，本方案还包括：

判断所述共享频段的频谱区间是否大于预定阈值；若是，则采用多载波聚合方式发送数据，若否，则采用直接聚合方式发送数据。

其中，所述从所述共享频段中动态选择目标子信道，包括：

从所述共享频段的波形信道带宽中动态选择有效子信道，从所述共享频段的除所述波形信道带宽之外的其他带宽中动态选择干扰子信道；所述有效子信道用于传输有效数据，所述干扰子信道用于传输干扰数据。

为实现上述目的，本发明进一步提供一种宽带无线通信装置，所述宽带无线通信装置基于无线通信系统的发送端，包括：

子信道宽带确定模块，用于将波形信道设置为若干独立子信道，确定独立子信道的子信道带宽；

子信道划分模块，用于以所述子信道带宽为基本单位将共享频段划分为整数个子信道；

子信道选择模块，用于从所述共享频段中动态选择目标子信道；

数据发送模块，用于通过目标子信道将数据发送至接收端，以使所述接收端根据从目标子信道接收的当前帧数据的控制信息接收下一帧数据，实现发送端与接收端的数据通信；所述控制信息包括：子信道的类型信息、子信道的频点信息和接收端的工作中心频点信息；所述类型信息包括有效子信道和无效子信道。

其中，所述子信道选择模块包括：

第一选择模块，用于从所述共享频段的波形信道带宽中动态选择有效子信道和无效子信道；所述有效子信道用于传输有效数据，所述无效子信道用于传输无效数据。

其中，所述子信道选择模块包括：

第二选择模块，用于从所述共享频段的波形信道带宽中动态选择有效子信道，从所述共享频段的除所述波形信道带宽之外的其他带宽中动态选择干扰子信道；所述有效子信道用于传输有效数据，所述干扰子信道用于传输干扰数据。

为实现上述目的，本发明进一步提供一种电子设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述的宽带无线通信方法的步骤。

为实现上述目的，本发明进一步提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的宽带无线通信方法的步骤。

通过以上方案可知，本发明实施例提供的一种宽带无线通信方法，所述通信方法基于无线通信系统的发送端，包括：将波形信道设置为若干独立子信道，确定独立子信道的子信道带宽；以所述子信道带宽为基本单位将共享频段划分为整数个子信道；从所述共享频段中动态选择目标子信道，通过目标子信道将数据发送至接收端，以使所述接收端根据从目标子信道接收的当前帧数据的控制信息接收下一帧数据，实现发送端与接收端的数据通信；所述控制信息包括：子信道的类型信息、子信道的频点信息和接收端的工作中心频点信息。

可见，在本方案中，需要将共享频段划分为多个子信道，发送端在发送数据时，可以从共享频段中动态选择发送数据的目标子信道，接收端接收数据时，根据当前帧数据中的子信道的类型信息、子信道的频点信息和接收端的工作中心频点信息来准确接收下一帧数据，直至所有数据接收完，从而实现了数据的有效传输，提高了数据传输的抗干扰能力。本发明还公开了一种宽带无线通信装置、设备及计算机可读存储介质，同样能实现上述效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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发明的一些实施例，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为本发明实施例公开的ofdm系统模型图；

图2为本发明实施例公开的一种宽带无线通信方法流程示意图；

图3为本发明实施例公开的ofdm波形信道带宽子信道划分模型示意图；

图4为本发明实施例公开的独立控制信道设计模型示意图；

图5为本发明实施例公开的射频前端工作频段的子信道划分模型示意图；

图6为本发明实施例公开的基于自主选频机制的链路自适应应用模型示意图；

图7a为本发明实施例公开的基于ofdm传输体制的宽带无线自主选频通信模型的发送端示意图；

图7b为本发明实施例公开的基于ofdm传输体制的宽带无线自主选频通信模型的模拟滤波示意图；

图7c为本发明实施例公开的基于ofdm传输体制的宽带无线自主选频通信模型的低速采样示意图；

图7d为本发明实施例公开的基于ofdm传输体制的宽带无线自主选频通信模型的信号解调示意图；

图8为本发明实施例公开的宽带自主选频收、发端同步机制；

图9为本发明实施例公开的选频控制字表征示意图

图10为本发明实施例公开的一种基于自主选频机制的干扰规避应用模型示意图；

图11为本发明实施例公开的发送端直接宽带聚合框图；

图12为本发明实施例公开的发送端多载波聚合框图

图13为本发明实施例公开的一种基于自主选频机制的通信干扰一体化应用模型；

图14为本发明实施例公开的一种宽带无线通信装置结构示意图；

图15为本发明实施例公开的一种电子设备示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在目前无线通信系统中，扩频技术是应用最为广泛和成熟的抗干扰技术。扩频抗干扰技术通常包括直扩和跳频两种方式，其抗干扰的原理是将信号在频域上进行扩展，降低信号功率密度，使目标信号隐藏在干扰信号和噪声中，从而提高系统对干扰的适应能力。然而，对于无线宽带通信系统，由于扩频技术占用带宽和频谱资源高，而当前频谱资源本身受限，很难有足够的带宽提供跳频、扩频增益满足抗干扰的需求。

此外，由于干扰在时、空、频等多域呈现出碎片化的分布特征，且这种分布特征往往不是快速时变的（非对抗环境）。自主选频通信技术引入机会频谱接入的思想。它将系统工作频段内无干扰或干扰功率低于门限值的子频段视为“频谱空洞”，通信双方实时感知和预测工作频段内频谱空洞的具体位置，并通过信令对频谱空洞信息进行交互。收端根据本地“频谱空洞”内的噪声变化情况通知发方动态调整工作频率或其它通信参数，在满足接收性能需求的同时，将干扰对系统性能的影响减到最低，极大地提高系统的抗干扰能力。因此，自主选频是提升宽带无线通信设备抗干扰能力的重要手段。

本发明实施例公开了一种宽带无线通信方法、装置、设备及计算机可读存储介质，以提高无线通信系统的可靠传输能力。

参见图2，本发明实施例提供的一种宽带无线通信方法，所述通信方法基于无线通信系统的发送端，包括：

s101、将波形信道设置为若干独立子信道，确定独立子信道的子信道带宽；

需要说明的是，本实施例所述的宽带无线通信方法可以应用至ofdm或者mimo-ofdm等宽带无线通信系统，在此仅以ofdm体制的宽带自主选频系统为例来进行说明。

本申请在通信之前，首先需要将波形信道设置为若干独立子信道，确定独立子信道的子信道带宽。参见图3，为本发明实施例公开的ofdm波形信道带宽子信道划分模型示意图；如图3所示，ofdm体制的宽带自主选频系统其波形信道带宽为，ofdm体制采用个子载波，在此基础上，将信道带宽划分为个独立的子信道，则每个信道占用个子载波，且，子信道带宽为。具体来说，本申请中的每个子信道之间相互独立，也即：每个子信道采用单独控制信道传输控制信息。参见图4，为本发明实施例公开的独立控制信道设计模型示意图，通过该图可以看出，每个子信道在传输数据段时都会通过该子信道传输控制段，该控制段中记载了控制信息，且不同子信道之间传输的控制段是通过单独的子信道传输的，可以看出，该方式灵活方便，便于实现且具有很好的后向兼容性，但是控制开销跟载波聚合的基本载波成正比。

s102、以子信道带宽为基本单位将共享频段划分为整数个子信道；

具体来说，确定子信道带宽后，需要以该子信道带宽为基本单位将共享频段划分为整数个子信道。参见图5，为本发明实施例公开的射频前端工作频段的子信道划分模型示意图，若硬件平台（通信设备）的射频前端的共享频段带宽为，最低工作频率为，最高工作频率为，这意味着通过配置合适的工作中心频率和模拟滤波器带宽等参数，射频前端工作频率范围内的信号都可以正常接收或者发射。因此在本申请中，以ofdm体制波形的子信道带宽为基本单元，将射频前端带宽划分为个子信道，将子信道编号为，假设射频前端的中心工作频点为，则第m个子信道的中心频点为。其中，各个参数获取方法如下所示：

共享频段子信道数目：；

发送端工作中心频点：；

子信道编号：；

第m个子信道的中心频点：。

s103、从共享频段中动态选择目标子信道，通过目标子信道将数据发送至接收端，以使接收端根据从目标子信道接收的当前帧数据的控制信息接收下一帧数据，实现发送端与接收端的数据通信；控制信息包括：子信道的类型信息、子信道的频点信息和接收端的工作中心频点信息；所述类型信息包括有效子信道和无效子信道。

需要说明的是，当射频前端工作频段（共享频段）固定，且只有ofdm体制波形信道带宽时（固定频谱划分的情形），在传输数据时，可从共享频段中动态选择目标子信道进行数据传输。例如，参见图6，为本发明实施例公开的一种基于自主选频机制的链路自适应应用模型示意图。传统链路自适应模型是根据时变的信道条件动态选择不同传输效率和性能的调制编码方式（modulationandcodingscheme,mcs），其主要研究内容是优化mcs切换门限，以获得最大的吞吐量。与传统的链路自适应模型不同，该模型中不但根据时变的信道和干扰条件动态选择不同传输效率和性能的mcs，还可以动态选择子信道数目和子信道的分布，以获得最大的吞吐量。

因此本申请将宽带ofdm波形信道设计为若干独立子信道，同时将共享频段以宽带ofdm波形子信道带宽为基本单元划分为整数个子信道带宽后，发送端需要根据信道和干扰条件动态选择超过一定信干噪比门限的“时频空洞”发送有效信息，也即：本申请从共享频段的时频空洞中动态选择目标子信道。参见图7a、7b、7c、7d，为本发明实施例公开的基于ofdm传输体制的宽带无线自主选频通信模型示意图；可以看出，图7a首先从共享带宽中确定了有效通信宽带，该有效通信宽带即为ofdm波形信道带宽，然后图7b从该有效通信宽带中确定传输数据的目标子信道进行数据传输，该目标子信道为前端模拟滤波带宽，并标明了工作中心频率，图7c和图7d为通过低速采样可实现具有复杂度的自助选频系统，实现了数据的可靠传输。

可以理解的是，宽带自主选频通信系统的核心问题是实现发送端和接收端的同步，在本申请中，将本申请这种自主选频机制用于实现干扰规避和通干一体化应用时，发送端和接收端工作的中心频率不再一致，因此在本申请中，提供了图8所示的收、发端同步机制。该机制中初始阶段，接收端采用默认的初始频点进行工作，发送端定期发送同步帧，同步帧接收端的工作频点为默认值。在通信的循环阶段，则前一帧数据的控制信息中的选频控制字提供后一帧的接收端中心工作频点等频率信息。

参见图9，为本发明实施例公开的选频控制字表征示意图；通过该图可以看出，控制信息中的选频控制字包含三部分信息，一是ofdm波形子信道的类型信息，即是有效子信道（通信子信道）还是无效子信道（干扰子信道），该部分信息需要n比特进行表征，二是子信道的频点信息或者是频点分布，该部分信息利用子信道的编号和发送端中心工作频点（发送端中心工作频点是默认值）表示，因此，需要比特信息进行表示。三是接收端的工作中心频点信息，该部分也可以利用子信道的编号来表示，需要比特信息来表示。因此接收端在接收数据时，可根据控制信息了解进行数据传输时动态选择的子信道、子信道分布，并通过选择工作的中心频率，结合宽带ofdm波形信道带宽的模拟滤波滤除带外干扰，防止干扰阻塞，在此基础上，本申请还以低速采样构造低实现复杂度的自主选频系统，确保信息在有效子信道上实现高可靠性、自适应速率传输。

在本实施例中，从所述共享频段中动态选择目标子信道，包括：

从所述共享频段的波形信道带宽中动态选择有效子信道和无效子信道；所述有效子信道用于传输有效数据，所述无效子信道用于传输无效数据；

或者，从所述共享频段的波形信道带宽中动态选择有效子信道，从所述共享频段的除所述波形信道带宽之外的其他带宽中动态选择干扰子信道；所述有效子信道用于传输有效数据，所述干扰子信道用于传输干扰数据。

本方案还包括：判断所述共享频段的频谱区间是否大于预定阈值；若是，则采用多载波聚合方式发送数据，若否，则采用直接聚合方式发送数据。

需要说明的是，当射频前端工作频段较宽，远大于ofdm体制波形信道带宽时，参见图10，本发明实施例公开了一种基于自主选频机制的干扰规避应用模型示意图。在该模型中，可以将射频前端工作频段视为共享频段，例如，当通信设备工作于ism（industrialscientificmedicalband）频段时，该频段内的干扰的强度和频谱分布会根据时间变化。其中，在图10所示的干扰规避应用模型中，根据共享频谱区间的大小，发送端采用不同的宽带聚合方式，当共享频谱区间较小时，发送端可以采用如图11所示的直接聚合方式，当共享频谱区间较大时，此时若再采用图11所示直接聚合方式，则会对da芯片的采样速率提出很高要求。为了解决这一问题，当共享频谱区间较大时，发送端采用如图12所示的多载波聚合方式。在图10所示的干扰规避应用模型中，发送端中心工作频点和接收端中心工作频点不再相同，而是接收端根据时变的信道和干扰条件动态选择中心频点来实现干扰规避，其中通过模拟滤波来实现带外干扰抑制，防止阻塞。

进一步地，当射频前端工作频段较宽，远大于ofdm体制波形信道带宽时，图13给出了一种基于自主选频机制的通信干扰一体化应用模型。例如，工作在uhf频段的军用战术电台，不但需要规避面临的敌方干扰，同时可能的情况下还需要去干扰敌方电台的正常通信，提高作战效能。在这种情况下，发送端中心工作频点和接收端中心工作频点不再相同，而是接收端根据时变的信道和干扰条件动态选择中心频点来实现干扰规避，其中通过模拟滤波来实现带外干扰抑制，防止阻塞。另一方面，与图10所示的干扰规避应用模型不同，无效子信道不再与有效子信道聚合在一起，而是根据敌方的通信频点分布动态选择无效子信道的频点，从而使无效子信道成为干扰子信道。

综上可以看出，在本方案提出了一种适用于宽带无线通信系统自主选频方法，该方法将宽带ofdm波形信道设计为若干独立子信道，同时将共享频段划以宽带ofdm波形子信道带宽为基本单元划分为整数个子信道带宽，在发送端根据信道和干扰条件动态选择超过一定信干噪比门限的“时频空洞”发送有效信息，接收端通过选择工作的中心频率，结合宽带ofdm波形信道带宽的模拟滤波滤除带外干扰，防止干扰阻塞，在此基础上，以低速采样构造低实现复杂度的自主选频系统，确保信息在有效子信道上实现高可靠性、自适应速率传输。

下面对本发明实施例提供的通信装置进行介绍，下文描述的通信装置与上文描述的通信方法可以相互参照。

参见图14，本发明实施例提供的一种宽带无线通信装置，所述宽带无线通信装置基于无线通信系统的发送端，包括：

子信道宽带确定模块100，用于将波形信道设置为若干独立子信道，确定独立子信道的子信道带宽；

子信道划分模块200，用于以所述子信道带宽为基本单位将共享频段划分为整数个子信道；

子信道选择模块300，用于从所述共享频段中动态选择目标子信道；

数据发送模块400，用于通过目标子信道将数据发送至接收端，以使所述接收端根据从目标子信道接收的当前帧数据的控制信息接收下一帧数据，实现发送端与接收端的数据通信；所述控制信息包括：子信道的类型信息、子信道的频点信息和接收端的工作中心频点信息；所述类型信息包括有效子信道和无效子信道。

其中，每个子信道采用单独控制信道传输控制信息。

其中，所述子信道选择模块包括：

第一选择模块，用于从所述共享频段的波形信道带宽中动态选择有效子信道和无效子信道；所述有效子信道用于传输有效数据，所述无效子信道用于传输无效数据。

其中，本方案还包括：

判断模块，用于判断所述共享频段的频谱区间是否大于预定阈值；

所述数据发送模块具体用于：在所述共享频段的频谱区间大于预定阈值时，采用多载波聚合方式发送数据，否则，采用直接聚合方式发送数据。

其中，所述子信道选择模块包括：

第二选择模块，用于从所述共享频段的波形信道带宽中动态选择有效子信道，从所述共享频段的除所述波形信道带宽之外的其他带宽中动态选择干扰子信道；所述有效子信道用于传输有效数据，所述干扰子信道用于传输干扰数据。

参见图15，为本发明实施例公开的一种电子设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序时实现上述方法实施例所述的宽带无线通信方法的步骤。

在本实施例中，设备可以是pc（personalcomputer，个人电脑），也可以是智能手机、平板电脑、掌上电脑、便携计算机等终端设备。

该设备可以包括存储器11、处理器12和总线13。

其中，存储器11至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器（例如，sd或dx存储器等）、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器11在一些实施例中可以是设备的内部存储单元，例如该设备的硬盘。存储器11在另一些实施例中也可以是设备的外部存储设备，例如设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡（smartmediacard,smc），安全数字（securedigital,sd）卡，闪存卡（flashcard）等。进一步地，存储器11还可以既包括设备的内部存储单元也包括外部存储设备。存储器11不仅可以用于存储安装于设备的应用软件及各类数据，例如执行通信方法的程序代码等，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

处理器12在一些实施例中可以是一中央处理器（centralprocessingunit,cpu）、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器11中存储的程序代码或处理数据，例如执行通信方法的程序代码等。

该总线13可以是外设部件互连标准(peripheralcomponentinterconnect，简称pci)总线或扩展工业标准结构(extendedindustrystandardarchitecture，简称eisa)总线等。该总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图15中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

进一步地，设备还可以包括网络接口14，网络接口14可选的可以包括有线接口和/或无线接口（如wi-fi接口、蓝牙接口等），通常用于在该设备与其他电子设备之间建立通信连接。

可选地，该设备还可以包括用户接口15，用户接口15可以包括显示器（display）、输入单元比如键盘（keyboard），可选的用户接口15还可以包括标准的有线接口、无线接口。可选地，在一些实施例中，显示器可以是led显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及oled（organiclight-emittingdiode，有机发光二极管）触摸器等。其中，显示器也可以适当的称为显示屏或显示单元，用于显示在设备中处理的信息以及用于显示可视化的用户界面。

图15仅示出了具有组件11-14的设备，本领域技术人员可以理解的是，图15示出的结构并不构成对设备的限定，可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。

本发明实施例还公开了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述方法实施例所述的宽带无线通信方法的步骤。

其中，该存储介质可以包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（read-onlymemory，rom）、随机存取存储器（randomaccessmemory，ram）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本说明书中各个实施例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部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。