CN102547581A - 一种物联网的网内数据交互方法及*** - Google Patents

Abstract

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***性能得到很好的提升。

Description

一种物联网的网内数据交互方法及***

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***，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(Radio FrequencyIdentification，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***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***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。

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：

其中，

分别为第一子节点和第二子节点的相位补偿， 分别为第一信道和第二信道的相位偏移值。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，所述最大传输功率采用以下公式计算：

$\left\{\begin{array}{c}\underset{P_{w1},P_{w2}\≤P}{\max }{P}_{w1},P_{w2}\\ s.t.P_{w1}\·{\left|h_{w1}\right|}^2=P_{w2}\·{\left|h_{w2}\right|}^2\·\mathrm{\Δ\α}\end{array}\right.;$

其中，P，为最大传输功率，P_w1为第一子节点的传输功率，P_w2为第二子节点的传输功率；h_w1为第一子节点的信道，h_w2为第二子节点的信道，

M＝2，4；N＝2，4，其中，2表示BPSK的调制方式，4表示QPSK的调制方式。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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：

$\underset{(w1,w2\∈Z_M\×Z_M)}{\underset{\stackrel{\‾}{W}=w1+w2}{\stackrel{\‾}{W}=\arg \min }}{|r-\mathrm{\μ}\left(w1\right)-\mathrm{\μ}\left(w2\right)|}^2$

其中，表示第一子节点w1和第二子节点w2叠加的星座点；Z_M×Z_M表示相应调制方式下对应符号的集合；μ(w)表示符号w对应的星座点，r表示中心节点接收到的符号。

优选的，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。

优选的，所述的方法还包括：

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。

优选的，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。

优选的，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。

本发明实施例还公开了一种物联网的网内数据交互***，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件同时向对方发送的符号；

位于中心节点的星座映射模块：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；

位于中心节点的符号发送模块：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。

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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

本发明实施例还公开了一种物联网的中心节点装置，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。

优选的，所述的装置还包括：

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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

本发明实施例还公开了一种物联网的子节点装置，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。

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，所述的装置还包括：

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。

优选的，所述的装置还包括：

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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

优选的，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。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明在两个子节点通过中间节点同时向对方发送数据时，采用双向中继Two-Way Relay技术中DNF(denoised and forward)工作模式，在物联网的星型网络中，在中心节点上集成Two-way Relay的功能，在时隙1两个子节点同时向中间节点发送数据，中间节点根据发送端的调制方式进行星座映射；然后在时隙2广播给两个子节点，两个子节点根据各自发送的数据和相应调制方式的星座点映射表获得对方发送的数据，从而在节点密度较大，节点之间同时交换数据的可能性增大时，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***性能得到很好的提升。

附图说明

图1是本发明的一种物联网的网内数据交互方法实施例1的流程图；

图2是子节点与中心节点的通信示意图；

图3是本发明的一种物联网的网内数据交互方法实施例2的流程图；

图4是本发明的一种物联网的网内数据交互方法实施例3的流程图；

图5是本发明的一种示例中TDD帧结构的示意图；

图6为在功率和相位调整准确的情况下子节点都采用QPSK时，2个时隙的传输方案和4个时隙的传输方案的End-to-end BER性能示意图；

图7是本发明的一种物联网的网内数据交互***实施例1的结构框图；

图8是本发明的一种物联网的网内数据交互***实施例2的结构框图；

图9是本发明的一种物联网的中心节点装置实施例的结构框图；

图10是本发明的一种物联网的子节点装置实施例的结构框图。

具体实施方式

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。

在传统的物联网中，一旦两个子节点想要同时向对方发送数据就会发生碰撞而导致发送失败，当两个节点之间需要时刻交换彼此的实时数据，这种碰撞会一直存在，从而使***没法正常工作。而当两个节点需要交换非实时数据时，虽然传统4时隙的方案可以采用，但是造成了信道长时间被占用。当子节点数目增大时，这种信道长时间占用的情况就会对其他子节点的数据传输造成很大的时延，从而使***性能下降。

针对上述问题，本专利发明人提出本发明实施例的核心构思之一在于，在两个子节点通过中间节点同时向对方发送数据时，采用双向中继Two-Way Relay技术中DNF(denoised and forward)工作模式，在时隙1两个子节点同时向中间节点发送数据，中间节点根据发送端的调制方式进行星座映射；然后在时隙2广播给两个子节点，两个子节点根据各自发送的数据和相应调制方式的星座点映射表获得对方发送的数据，从而在节点密度较大，节点之间同时交换数据的可能性增大时，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***性能得到很好的提升。

参考图1，示出了本发明的一种物联网的网内数据交互方法实施例1的流程图，具体可以包括以下步骤：

步骤101：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；

步骤102：对所接收的符号进行星座映射，获得相应调制方式的符号；

步骤103：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。

需要说明的是，在本发明实施例中，为了保证中心节点不会对接收到的符号发生固有的错误性映射，需要消除中心节点接收到符号中受到的信道影响，即满足预置的信道条件。作为本发明的一种优选实施例，所述预置的信道条件可以包括：

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。

在本发明的一种优选实施例中，所述第一条件可以通过以下子步骤满足：

子步骤A1、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；

子步骤A2、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。

所述第二条件可以通过以下子步骤满足：

子步骤B1、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；

子步骤B2、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。

为使本领域技术人员更好地理解本发明，以下通过一种具体应用的示例对本发明所要满足的信道条件进一步说明。

参考图2所示的子节点与中心节点的通信示意图，其中，第一子节点w1和第二子节点w2通过中心节点R交互信息，R的工作方式为DNF模式，且w1、w2和R均为单天线，整个通信过程可以分两步：

Step1：MAC(多址接入)，w1和w2同时向R发送数据。

Step2：BC(广播)，R把收到的符号进行星座点映射，映射成一定等级调制方式的符号，且调制方式与w1和w2中调制等级较高的调制方式一样，然后向w1和w2同时发送数据。

在本例中，通过在第一子节点w1和第二子节点w2做如下两个预处理，即可去掉信道h的影响。

第一、相位补偿：

为了保证中心节点接收到的、来自第一子节点w1和第二子节点w2的星座点有着相同的相位，以避免固有的错误性映射，需要进行如下相位补偿：

其中，

分别为第一子节点和第二子节点的相位补偿，

分别为第一信道和第二信道的相位偏移值。

本发明实施例中进行相位补偿的原理为，由于中心节点接收到的来自第一子节点w1和第二子节点w2的符号受到信道的影响有着不同的相位偏移，这种各自相位的偏移会导致各自星座点的旋转，相互叠加后就和理论上值有较大的偏差，从而会导致出现错误。为消除这种相位偏移带来的影响，可以在发送端(第一子节点、第二子节点)进行相位补偿以抵消信号通过信道带来的相位偏移。具体做法是：假设信道h＝|h|e^jφ(包含幅度和相位)，通过在发送端的符号上乘以e-^jφ，这样经过信道后相位的影响就被抵消了。

第二、传输功率的调整：

为了保证星座点的对齐，即保证接收到来自两个子节点的符号在星座图上的最小欧氏距离d相同，在本发明实施例中，传输功率应当可以满足以下公式：

P_w1·|h_w1|²＝P_w2·|h_w2|²·Δα；

其中，P_w1为第一子节点的传输功率，P_w2为第二子节点的传输功率；h_w1为第一子节点的信道，h_w2为第二子节点的信道，

M＝2，4；N＝2，4，2表示BPSK，4表示QPSK；需要说明的是，在本发明实施例中，考虑到接收机的复杂度，故只描述了最高调制方式为QPSK的情况，但本发明对此并不作限制。

具体而言，星座点上最小的欧式距离d反应了符号的能量，能量越大d越大，星座点就越离散。但是在中心节点接收到的是同时来自第一子节点w1和第二子节点w2的符号，如果它们各自的最小欧式距离不同的话(也就是星座点不对齐的话)，相互叠加后的星座点就会变的杂乱无章，给接收端(中心节点)处理带来很***烦。所以要保持来自第一子节点w1和第二子节点w2的符号在星座点上有着相同最小欧式距离，而符号能量E和d满足因此需要通过调整符号能量E来达到星座点对齐的目的，接收到的符号能量E和发送端发送功率以及信道之间有关系，以下为具体推导过程：

对于M-QAM(M＝2表示BPSK)符号间的距离d满足：

$d=\sqrt{\frac{3E}{2(M-1)}}$

其中，E为接收节点符号的功率；

若两个子节点分别采用M-QAM和N-QAM的调制方式，则符号间距离分别为：

$d_1=\sqrt{\frac{{3E}_1}{2(M-1)}},$ $d_2=\sqrt{\frac{{3E}_2}{2(N-1)}}$

为了保证星座点对齐要求符号间距离d₁＝d₂，因而可求得E₁，E₂应满足：

$\frac{E_1}{E_2}=\frac{M-1}{N-1}$

而接收端符号的平均功率又与发射端的功率P和信道状况|h|²有关，满足：

E₁＝P_w1·|h_w1|²，E₂＝P_w2·|hw₂|²

若令

即可得到公式：P_w1·|h_w1|²＝P_w2·|h_w2|²·Δα

当然，本领域技术人员可以采用现有技术中的任一种方法进行相位补偿和传输功率调整，本发明对此无需加以限制。

在中心节点上集成双向中继的功能，本实施例只需要两个时隙即可完成，即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，从而节省了时隙，提高了频谱效率。

参考图3，示出了本发明的一种物联网的网内数据交互方法实施例2的流程图，具体可以包括以下步骤：

步骤201：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；

步骤202：对所接收的符号进行星座映射，获得相应调制方式的符号；

步骤203：按照所述调制方式将该符号广播给第一子节点和第二子节点；

步骤204：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。

星座映射是将分配的比特数(或者是数字序列)采取什么样的调制方式变换成频域内的符号，也就是对应着不同的编码方式，每种调制方式对应着不同的比特数。其符号序列包括了经过编码后信号的大小(或者是功率)和相位。简单地说，星座映射就是调制的过程，包括多种如BPSK星座映射、QPSK星座映射等。

在本发明的一种优选实施例中，所述星座映射步骤可以进一步包括以下子步骤：

子步骤C1、分别获得所述第一子节点和第二子节点的调制方式；

子步骤C2、依据所述调制方式将所接收的符号对应到叠加的星座点；

子步骤C3、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。

在具体应用中，当所述第一子节点和第二子节点的调制方式一致时，所述相应调制方式即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，所述相应调制方式可以采用第一子节点和第二子节点中调制等级较高的调制方式。

作为一种具体应用的示例，所述中心节点可以采用最大似然检测算法ML对所接收的符号进行解调，以对应到叠加的星座点，最大似然检测算法的原理是，根据接收信号r，依次选择可能发送的信号s，使得后验概率P(r|s)最大的发送信号，记为ML检测的输出信号。

在本发明实施例中，所述最大似然检测算法可以通过以下公式计算出叠加的星座点：

$\underset{(w1,w2\∈Z_M\×Z_M)}{\underset{\stackrel{\‾}{W}=w1+w2}{\stackrel{\‾}{W}=\arg \min }}{|r-\mathrm{\μ}\left(w1\right)-\mathrm{\μ}\left(w2\right)|}^2$

其中，

表示第一子节点w1和第二子节点w2叠加的星座点；Z_M×Z_M表示相应调制方式下对应符号的集合；μ(w)表示符号w对应的星座点，r表示中心节点接收到的符号。

在实际中，中心节点在处理符号之前是知道第一子节点和第二子节点的调制方式的，根据调制方式它可以得到叠加后的符号在理论上可能的情况，比如发送端都采用BPSK，那么理论上在接收端可以收到3个可能的符号+2、0、-2，这里解调的作用就是对接收到符号进行检测，以判断它到底是这3个可能符号当中的哪个，当然解调算法有很多种，上述最大似然检测算法(ML)只是一种比较常见的解调算法，本领域技术人员依据实际情况采用任一种解调算法都是可行的，本发明对此无需加以限制。在完成检测算法之后，我们要把这个信息广播出去，当然要采用常规的调制方式，为此需要把这3个可能的符号映射到BPSK相应的符号上。本发明的映射规则是：第一子节点和第二子节点能够根据自己已知的信息得到想获得的信息。

具体而言，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，在这种情况下，所述步骤204具体可以包括以下子步骤：

子步骤D1、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；

子步骤D2、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。

参考图4，示出了本发明的一种物联网的网内数据交互方法实施例3的流程图，具体可以包括以下步骤：

步骤301、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；

步骤302、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；

步骤303、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；

步骤304、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；

步骤305、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，以使第一子节点和第二子节点所发送的符号具有相同相位；以及，第一子节点和第二子节点分别按照所述最大传输功率进行功率调整；

步骤306：第一子节点和第二子节点基于补偿后的相位及调整后的传输功率，通过中心节点同时向对方发送符号；

步骤307：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；

步骤308：按照所述调制方式将该符号广播给第一子节点和第二子节点；

步骤309：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。

在本发明的一种优选实施例中，所述最大传输功率信息中可以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，在这种情况下，所述第一子节点和第二子节点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。

为使本领域技术人员更好地理解本发明，以下提供一种具体应用示例对本发明实施例进一步说明。

参考图5所示的TDD帧结构，一帧分为N个时隙，时隙的大小可以根据节点数等进行调整，每帧的第一个时隙用于中心节点广播同步序列，后面N-1个时隙用于中心节点和子节点之间的数据交互，并根据上下行数据量信息划分为上行时隙和下行时隙：其中BCH表示同步信号，DL表示下行时隙，GP表示上下行保护间隔，UL表示上行时隙。

如果第一子节点w1和第二子节点w2需要进行信息交换，则可以依照以下步骤进行通信：

第一步：第一子节点w1和第二子节点w2接收中心节点发送的广播消息，取得帧同步。

第二步：第一子节点w1和第二子节点w2在上行时隙发送相互正交的导频信号。

第三步：R端根据接收到的导频估算出与w1和w2之间的信道h_w1，h_w2，然后利用下式计算各节点应该采用的上行发送功率，并在下行时隙将传输功率信息和调制方式发送给w1和w2：

$\left\{\begin{array}{c}\underset{P_{w1},P_{w2}\≤P}{\max }{P}_{w1},P_{w2}\\ s.t.P_{w1}\·{\left|h_{w1}\right|}^2=P_{w2}\·{\left|h_{w2}\right|}^2\·\mathrm{\Δ\α}\end{array}\right.$

其中，P，为最大传输功率，P_w1为第一子节点的传输功率，P_w2为第二子节点的传输功率；h_w1为第一子节点的信道，h_w2为第二子节点的信道，

M＝2，4；N＝2，4，其中，2表示BPSK的调制方式，4表示QPSK的调制方式。

第四步：w1和w2利用接收信号中的导频信息估计出各自的信道h1和h2，计算出信道的相位。至此，子节点和中心节点完成了同步和功率信息的传输，子节点已获得Two-way relay所需必要信息。

第五步：在下一个上行时隙开始，w1和w2同时向R发送数据，在发送端根据计算出来的相位和功率信息分别做相位补偿和功率调整，然后发送出去。

中心节点采用ML检测算法进行接收端处理，具体如下式：

$\underset{(w1,w2\∈Z_M\×Z_M)}{\underset{\stackrel{\‾}{W}=w1+w2}{\stackrel{\‾}{W}=\arg \min }}{|r-\mathrm{\μ}\left(w1\right)-\mathrm{\μ}\left(w2\right)|}^2$

其中，

表示第一子节点w1和第二子节点w2叠加的星座点；Z_M×Z_M表示相应调制方式下对应符号的集合；μ(w)表示符号w对应的星座点，r表示中心节点接收到的符号。

完成解调后，在R端会将

按照已知的星座点映射表，进行映射。

作为本发明一种具体应用的示例，可以参考以下星座点映射表：

表1：w1和w2端调制方式为BPSK时，R端的星座点映射表：

BPSK	BPSK	叠加的星座点	映射完后的符号(BPSK)
				-1	-1	-2	-1
-1	+1	0	+1
				+1	-1	0	+1
+1	+1	+2	-1

表2：w1和w2端调制方式为QPSK时，R端的星座点映射表：

QPSK	QPSK	叠加的星座点	映射完后的符号(QPSK)
				-1+j	-1+j	-2+2j	1+j
-1+j	-1-j	-2	1-j
				-1+j	1+j	2j	-1+j
-1+j	1-j	0	-1-j
				-1-j	-1+j	-2	1-j
-1-j	-1-j	-2-2j	1+j
				-1-j	1+j	0	-1-j
-1-j	1-j	-2j	-1+j
				1+j	-1+j	2j	-1+j
1+j	-1-j	0	-1-j
				1+j	1+j	2+2j	1+j
1+j	1-j	2	1-j
				1-j	-1+j	0	-1-j
1-j	-1-j	-2j	-1+j
				1-j	1+j	2	1-j
1-j	1-j	2-2j	1+j

表3：w1和w2端调制方式为BPSK和QPSK时，R端的星座点映射表：

BPSK	QPSK	叠加的星座点	映射完后的符号(QPSK)
				-1	-1+j	-2+j	1+j
-1	-1-j	-2-j	1-j
				-1	1+j	j	-1+j
-1	1-j	-j	-1-j
				+1	-1+j	j	-1+j
+1	-1-j	-j	-1-j
				+1	1+j	2+j	1+j
+1	1-j	2-j	1-j

在实际中，如果信道短时间内变化很小，为减小中心节点复杂度和发送带宽，子节点在一定时间内可以采用保存的传输功率和调制方式信息；如果通信时间较长时，中心节点则可以周期性地根据当前接收到的上行数据估计信道信息，并计算新的传输功率，然后在下行时隙附在数据之后一块广播出去。

在本例中，下行子帧头中含有1bit传输功率信息附加指示域，该bit为1，表示数据包中附加了功率控制消息，反之则没有附加。并且，在实际中，相位补偿和功率调整的操作应该是一致的，也就是说，相位和传输功率和要么同时调整，要么都不调整，若该bit为1，则需要对传输功率进行调整，同时子节点也会进行相位的计算和调整。

中心节点为了让w1和w2在接收到广播信号之后能够识别哪一个是自己的发射功率可以采用如下机制：中心节点把w1和w2各自的发射功率值按照一定的规则转换为二进制数据，并分别做CRC添加，然后分别将w1和w2在物联子网中的唯一的节点ID与生成的校验位进行异或运算，从而得到由自己ID标识的传输功率信息。子节点接收到信息后，w1和w2根据自己的ID进行异或运算，然后再进行CRC校验，如果通过说明得到就是自己的功率信息，反之则说明另一个是自己的功率信息。

第六步：w1和w2在接收到来自R端的消息后，会首先查看传输功率信息附加指示域，如果为1就会按照第五步的方法得到自己的传输功率信息，在下一个上行时隙进行传输功率和相位调整，反之则不做调整。

对于数据信息，则按照ML检测算法进行解调，得到解调后的符号，然后以自己已知的发送出去的信息作为索引去查相应的星座点映射表(由中心节点广播)，进而得到自己需要的信息。在实际中，对于子节点自己发送的符号存储在缓存中。

例如，w1和w2都采用QPSK调制方式，在w1端解调得到的符号是1+j，并且已知自己发送出去的符号是1-j，那么它就会查表2，得到自己接收到的来自w2的符号是1-j。

需要说明的是，由于w1、w2一般离R的距离不是太远，所以可以认为在取得帧同步之后，它们发送的符号同时到达R端。

本发明通过在物联网的星型网络中，在中心节点上集成Two-wayRelay的功能，这样就可以有效防止两个子节点同时向对方发送数据时产生的碰撞问题，在功率和相位调整准确的情况下，它的性能和4个时隙的BER性能相接近，图6给出了在功率和相位调整准确的情况下子节点都采用QPSK时，2个时隙的传输方案和4个时隙的传输方案的End-to-endBER性能，我们可以看出两者之间的性能是接近的。所以在功率和相位调整准确的前提下，这种方案是完全可行的。而在这种近距离通信的应用场景下，由于物体的移动速度不快，信道是一种慢变信道，本发明中提出的功率和相位调整方案，完全可以达到要求的精度需求。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

参考图7，示出了本发明的一种物联网的网内数据交互***实施例1的结构框图，具体可以包括：

位于中心节点70的符号接收模块701：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；

位于中心节点70的星座映射模块702：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；

位于中心节点70的符号发送模块703：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。

在本发明实施例中，为了保证中心节点不会对接收到的符号发生固有的错误性映射，需要消除中心节点接收到符号中受到的信道影响，即满足预置的信道条件。作为本发明的一种优选实施例，所述预置的信道条件可以包括：

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。

为满足所述第一条件，所述第一子节点和第二子节点中均可以包括以下模块：

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。

为满足所述第二条件，所述第一子节点和第二子节点中还可以包括以下模块：

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。

作为一种优选应用的示例，所述传输功率获取模块可以进一步包括以下子模块：

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。

更为优选的是，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。

作为一种优选应用的示例，所述相位获取模块可以进一步包括以下子模块：

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。

参考图8，示出了本发明的一种物联网的网内数据交互***实施例2的结构框图，具体可以包括：

位于第一子节点81和第二子节点82中的数据发送模块811：用于基于预置的信道条件，向中心节点80发送与另一子节点进行通信的符号；

位于中心节点80的符号接收模块801：用于接收所述符号；

位于中心节点80的星座映射模块802：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；

位于中心节点80的符号发送模块803：用于按照所述调制方式将该符号同时发送给第一子节点81和第二子节点82；

位于第一子节点81和第二子节点82中的数据接收模块812，用于接收中心节点发送的符号，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。

在本发明的一种优选实施例中，所述星座映射模块可以进一步包括以下子模块：

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。

具体而言，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。

在具体实现中，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，在这种情况下，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。

更为优选的是，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。

在本发明实施例中，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。

对于***实施例而言，由于其与所示的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。

参考图9，示出了本发明一种物联网的中心节点装置实施例的结构框图，具体可以包括：

符号接收模块901：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902：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903：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。

在本发明的一种优选实施例中，所述中心节点装置还可以包括：

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。

更为优选的是，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，所述中心节点装置还可以包括：

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。

在具体实现中，所述星座映射模块可以进一步包括以下子模块：

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。

具体而言，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。

在实际中，所述中心节点可以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。

在本发明实施例中，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。

参考图10，示出了本发明的一种物联网的子节点装置实施例的结构框图，其中，所述子节点装置11通过中心节点与另一子节点12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，所述子节点装置具体可以包括：

数据发送模块1001：用于基于预置的信道条件，向中心节点100发送与另一子节点进行通信的符号；

数据接收模块1002，用于接收经中心节点100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。

作为本发明的一种优选实施例，所述预置的信道条件可以包括：

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。

为满足所述第一条件，所述子节点装置还可以包括：

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。

为满足所述第二条件，所述子节点装置还可以包括：

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。

在具体实现中，所述传输功率获取模块可以进一步包括以下子模块：

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。

更为优选的是，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。

在具体实现中，所述相位获取模块可以进一步包括以下子模块：

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。

若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，则所述数据接收模块可以进一步包括以下子模块：

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。

对于上述***实施例而言，由于其与所示的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的网内数据交互方法、一种物联网的网内数据交互***、一种物联网的中心节点装置和一种物联网的子节点装置进行了详细介绍，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。

Claims (44)

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：

其中，

分别为第一子节点和第二子节点的相位补偿，

分别为第一信道和第二信道的相位偏移值。

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：

$\left\{\begin{array}{c}\underset{P_{w1},P_{w2}\≤P}{\max }{P}_{w1},P_{w2}\\ s.t.P_{w1}\·{\left|h_{w1}\right|}^2=P_{w2}\·{\left|h_{w2}\right|}^2\·\mathrm{\Δ\α}\end{array}\right.;$

其中，P为最大传输功率，P_w1为第一子节点的传输功率，P_w2为第二子节点的传输功率；h_w1为第一子节点的信道，h_w2为第二子节点的信道，

M＝2，4；N＝2，4，其中，2表示BPSK的调制方式，4表示QPSK的调制方式。

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：

$\underset{(w1,w2\∈Z_M\×Z_M)}{\underset{\stackrel{\‾}{W}=w1+w2}{\stackrel{\‾}{W}=\arg \min }}{|r-\mathrm{\μ}\left(w1\right)-\mathrm{\μ}\left(w2\right)|}^2$

其中，表示第一子节点w1和第二子节点w2叠加的星座点；Z_M×Z_M表示相应调制方式下对应符号的集合；μ(w)表示符号w对应的星座点，r表示中心节点接收到的符号。

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***，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件同时向对方发送的符号；

位于中心节点的星座映射模块：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；

位于中心节点的符号发送模块：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。

18.如权利要求17所述的***，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***，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***，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***，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***，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***，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***，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24所述的***，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***，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26所述的***，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***，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***，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。

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***，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***，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。

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