CN106411466A - 信息传输的方法及节点 - Google Patents

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CN106411466A CN201610822846.2A CN201610822846A CN106411466A CN 106411466 A CN106411466 A CN 106411466A CN 201610822846 A CN201610822846 A CN 201610822846A CN 106411466 A CN106411466 A CN 106411466A
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Abstract

本发明的实施例提供了一种信息传输的方法，包括：将待处理数据流分为M组数据流，M组数据流与M个信道一一对应，其中，M为正整数；对所述M组数据流中的每一组数据流分别进行处理，得到M个处理后的信号；将所述M个处理后的信号进行数字频率搬移，并相加后得到数字信号；对所述数字信号进行处理，得到发射信号；发送所述发射信号。可见，本发明实施例提出了一种全新的节点间的互联方法，该方法能够满足低功耗，广域覆盖，接入海量终端和低成本的需求。

Description

信息传输的方法及节点
技术领域
本发明涉及通信领域，更具体地，涉及一种信息传输的方法及节点。
背景技术
随着智慧城市的逐渐兴起，越来越多的设备需要采集数据，并通过通讯链路将采集到的数据上传至服务器。进一步地，运营商的服务器可以对上传的数据进行分析，从而能够为各个设备提供更好的服务或更有效的管理。很多的设备没有独立的电源，而是通过电池进行供电，因此需要一种低功耗的传输方法保证设备将采集到的数据上传至服务器。
一般来说，设备采集数据的频率很低，每次采集的数据量很小，为了降低整个***的建设成本，提出了一个集中器来管理大量的设备。集中器同时服务多个设备，提高了***的吞吐量。
现有的通讯***WiFi，Bluetooth和ZigBee等，通讯距离短，不能进行广域覆盖。另一种蜂窝广域网技术GSM，3G和LTE等，功耗太大，成本高，也不适合设备互联应用。因此，急需一种新的通讯方式，以满足设备低功耗，以及广覆盖的需求。
发明内容
考虑到上述问题而提出了本发明。本发明提供了一种信息传输的方法及节点，这种通讯方式能够满足低功耗以及广覆盖的需求。
第一方面，提供了一种信息传输的方法，包括：
将待处理数据流分为M组数据流，M组数据流与M个信道一一对应，其中，M为正整数；
对所述M组数据流中的每一组数据流分别进行处理，得到M个处理后的信号；
将所述M个处理后的信号进行数字频率搬移，并相加后得到数字信号；
对所述数字信号进行处理，得到发射信号；
发送所述发射信号。
示例性地，在一种可能的实现方式中，所述扩频码为伪随机m序列或Gold码。
示例性地，在一种可能的实现方式中，所述对所述M组数据流中的每一组数据流进行处理，得到M个处理后的信号，包括：
对所述M组数据流中的第i组数据流进行如下处理，得到所述M个处理后的信号中的第i个处理后的信号，其中i为正整数且i的取值范围为1至M：
将所述第i组所包括的多个数据流分为K组，为所述多个数据流中的每个数据流分配扩频码，其中，位于所述K组中的不同组的数据流的扩频码的码长不相等，位于所述K组中的同一组的数据流的扩频码的码长相等且具有不同延时的循环移位，K为正整数且K小于或等于所述第i组所包括的多个数据流的数量；
根据对应的扩频码，对所述多个数据流中的每个数据流分别进行处理，得到多个处理后的数据流；
针对所述K组的每组中的处理后的数据流，进行加权求和，得到K个相加后的信号；
将所述K个相加后的信号与前导码分别进行复用，得到K个复用后的信号；
将所述K个复用后的信号进行加权求和，得到所述第i个处理后的信号。
其中，所述前导码包括重复R2次的Zadoff-Chu序列和重复R3次的Zadoff-Chu共轭序列，其中，R2和R3均为正整数。
所述Zadoff-Chu序列表示为：
其中，j为虚数单位，p为整数，u和F互质，且0<u<F。
示例性地，在一种可能的实现方式中，所述根据对应的扩频码，对所述多个数据流中的每个数据流分别进行处理，得到多个处理后的数据流，包括：
针对每个数据流，执行以下操作，得到处理后的数据流：
把数据流中的物理层信令加扰，并依次进行信道编码和交织，得到处理后的物理层信令；
把所述数据流中的数据报文加扰，并依次进行信道编码和交织，得到处理后的数据报文；
将帧起始标识、所述处理后的物理层信令以及所述处理后的数据报文进行复用，得到复用后的码流；
根据与所述数据流对应的扩频码，对所述复用后的码流进行调制，得到所述处理后的数据流。
其中，所述物理层信令包括长度域，控制域，标识域和校验域，其中，所述标识域用于物理层过滤所述数据报文。
其中，所述帧起始标识为R1比特的二进制序列，其中，R1为正整数。
示例性地，在一种可能的实现方式中，对所述物理层信令的加扰的方法与对所述数据报文的加扰的方法相同或不同；和/或
对所述物理层信令的信道编码的方法与对所述数据报文的信道编码的方法相同或不同；和/或
对所述物理层信令的交织的方法与对所述数据报文的交织的方法相同或不同。
示例性地，在一种可能的实现方式中，所述根据与所述数据流对应的扩频码，对所述复用后的码流进行调制，得到所述处理后的数据流，包括：
把复用后的码流进行星座图映射，并利用所述对应的扩频码把所述星座图映射后的信号进行直接序列扩频调制，得到所述处理后的数据流。
其中，所述星座图映射包括以下中的至少一种：BPSK，QPSK，QAM和差分映射。
示例性地，在一种可能的实现方式中，所述相加为加权相加，且所述加权相加所使用的权重是预先配置的。
示例性地，在一种可能的实现方式中，所述对所述数字信号进行处理，得到发射信号，包括：
将所述数字信号经数模转换后，转换为模拟信号；
将所述模拟信号通过上变频后，生成射频信号；
将所述射频信号经过功率放大后，得到所述发射信号。
第二方面，提供了一种节点，包括：分组模块、第一处理模块、第二处理模块、第三处理模块和发送模块。该节点可以用于实现前述第一方面或者第一方面的任一实现方式所述的信息传输的方法。
第三方面，提供了一种计算机芯片，该计算机芯片包括处理器，当该处理器执行代码时，能够实现前述第一方面或者第一方面的任一实现方式所述的信息传输的方法。
可见，本发明实施例提出了一种全新的节点间的互联方法，可以实现多个数据流的同时发送，避免多次发送的功耗，因此，该方法能够满足低功耗，广域覆盖，接入海量终端和低成本的需求。
附图说明
通过结合附图对本发明实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。
图1是本发明实施例的星型网的一个示意图；
图2是本发明实施例的信息传输的方法的一个示意性流程图；
图3是本发明实施例的信息传输的方法的另一个示意性流程图；
图4是本发明实施例的帧结构的一个示意图；
图5是本发明实施例的帧结构的另一个结构示意图；
图6是本发明实施例的不同信道的帧结构的一个示意图；
图7是本发明实施例的信息传输的方法的另一个示意性流程图；
图8是本发明实施例的信息传输的方法的另一个示意性流程图；
图9是本发明实施例的信息传输的方法的另一个示意性流程图；
图10是本发明实施例的信息传输的方法的另一个示意性流程图；
图11是本发明实施例的信息传输的方法的另一个示意性流程图；
图12是本发明实施例的多个终端发送的不同帧结构的一个示意图；
图13是本发明实施例的节点的一个结构框图；
图14是本发明实施例的节点的另一个结构框图；
图15是本发明实施例的节点的另一个结构框图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本发明的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是本发明的全部实施例，应理解，本发明不受这里描述的示例实施例的限制。基于本发明中描述的本发明实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本发明的保护范围之内。
本发明实施例中的设备也可以称为终端设备、终端、移动终端、移动设备等，本发明对此不限定。设备可以通过集中器将采集到的数据上传至服务器，同样地，集中器与可以将服务器的信息发送至对应的设备。其中，设备、集中器与服务器之间的通信***可以是星型网的组网模式，如图1所示。图1中示出了服务器10、集中器20以及终端30。其中，终端30包括终端1、终端2、…、终端N。图1中所示的虚线表示集中器20与终端30之间的通讯链路。
本发明实施例中，图1中的服务器10与集中器20之间可以采用现有的连接方式以及通信协议。例如，服务器10与集中器20之间可以是光纤连接，服务器10与集中器20之间可以采用3G或4G协议进行数据通信。
本发明实施例中，可以将集中器20与终端30统称为节点。并且集中器20至终端30的传输可以理解为下行传输，终端30至集中器20的传输可以理解为上行传输。上行传输/下行传输可以采用时分复用(Time Division Duplexing，TDD)，或者，可以用不同的信道采用频分复用(Frequency Division Duplexing，FDD)。
本发明实施例中，可以将集中器20与终端30之间的使用频谱分为M份，即M个信道。其中，M为正整数。举例来说，若使用频谱的带宽为1MHz，可以将其平均分为8个信道，每个信道125KHz，即M＝8。
在集中器20与终端30信息传输的过程中，与每个终端对应的信道可以是该终端从M个信道中随机选择的，或者，可以是集中器20为该终端分配的。举例来说，终端1可以从M个信道中独立地随机选取一个信道与集中器20进行通信。可理解，不同的终端可以选取相同或不同的信道。或者，集中器20可以为终端1分配一个信道用于集中器20与终端1之间的通信。可理解，集中器可以为不同的终端分配相同或不同的信道。
可见，不同的终端与集中器20之间的传输信道可以相同或不同。
图2为本发明实施例的信息传输的方法的一个示意性流程图。图2所示的方法为下行发送的方法，即集中器20向终端30发送发射信号的方法，该方法可以由集中器20执行，该方法包括：
S101，将待处理数据流分为M组数据流，M组数据流与M个信道一一对应，其中，M为正整数。
具体地，集中器20可以根据对应的信道，将待处理数据流分为M组，位于同一组的数据流所使用的信道相同。换句话说，集中器20可以根据用户使用的信道，把用相同信道的用户放在一组。每组都独立执行以下S102所述的流程。
另外，应理解，若M＝1，相当于将待处理数据流作为一组进行处理，或者可以理解为无需执行S101的分组操作。若M为大于1的正整数，则可以按照图2所示的方法依次执行。
S102，对所述M组数据流中的每一组数据流分别进行处理，得到M个处理后的信号。
具体地，S102可以包括：
对所述M组数据流中的第i组数据流进行如下处理，得到所述M个处理后的信号中的第i个处理后的信号，其中i为正整数且i的取值范围为1至M：
将所述第i组所包括的多个数据流分为K组，为所述多个数据流中的每个数据流分配扩频码，其中，位于所述K组中的不同组的数据流的扩频码的码长不相等，位于所述K组中的同一组的数据流的扩频码的码长相等且具有不同延时的循环移位，K为正整数且K小于或等于所述第i组所包括的多个数据流的数量；
根据对应的扩频码，对所述多个数据流中的每个数据流分别进行处理，得到多个处理后的数据流；
针对所述K组的每组中的处理后的数据流，进行加权求和，得到K个相加后的信号；
将所述K个相加后的信号与前导码分别进行复用，得到K个复用后的信号；
将所述K个复用后的信号进行加权求和，得到所述第i个处理后的信号。
可见，对M组数据流可以并行地进行处理，每一组的处理是相互独立的，以M组中任一组(称为当前组数据流)为例，其执行的过程可以如图3所示，包括如下的S1021-S1025。
S1021，将当前组数据流所包括的多个数据流分为K组，为所述多个数据流分配多个扩频码，所述多个扩频码与所述多个数据流一一对应。其中，对于位于K组中不同组的任意两个数据流，它们的扩频码的码长不相等。对于位于K组中同一组的任意两个数据流，它们的扩频码的码长相等且它们的扩频码具有不同延时的循环移位。K为正整数且K小于或等于所述第i组所包括的多个数据流的数量。
其中，当前组数据流包括多个数据流。例如，可以根据多个数据流的特性(如速率等)将其分为K组。
本发明实施例中，扩频码可以为伪随机m序列或Gold码，或者也可以为其他扩频码，这里不做限定。
每个扩频码均为具有扩频因子，多个扩频码的所有扩频因子组成的集合中的元素的个数为K个。可理解，K为小于或等于多个数据流的数量的正整数。举例来说，假设当前组数据流包括N1个数据流，那么，K≤N1。
可选地，扩频码为伪随机m序列，多个扩频码为多个伪随机m序列。假设某个伪随机m序列的长度均为F。另外，F也可以称为码长或扩频因子或扩频长度等，F的具体值可以是预先配置的，举例来说，F＝2k-1,k＝2,3,...。m序列可以是由生成多项式以及初值所决定的。举例来说，F＝63时，m序列的生成多项式为：f(x)＝x6+x+1，其中，初值可以是预先配置的。
多个伪随机m序列可以是基于一个原始的长度为F的m序列pF(n)经过循环移位d位后生成的。
假设原始序列pF(n)为：pF(0),pF(1),…,pF(F-1)。经过循环移位d位后的序列为：
这样，经过周期循环移位，即可基于原始的m序列pF(n)生成具有不同延时的循环移位的多个伪随机m序列。
可见，在S1021中，为每个数据流分配一个循环移位随机m序列码且对任意两个不同的数据流，F不同或d不同。
S1022，根据对应的扩频码，对所述多个数据流中的每个数据流分别进行处理，得到多个处理后的数据流。
具体地，针对每个数据流，执行以下操作，得到处理后的数据流：
把数据流中的物理层信令加扰，并依次进行信道编码和交织，得到处理后的物理层信令；把所述数据流中的数据报文加扰，并依次进行信道编码和交织，得到处理后的数据报文；将帧起始标识、所述处理后的物理层信令以及所述处理后的数据报文进行复用，得到复用后的码流；根据与所述数据流对应的扩频码，对所述复用后的码流进行调制，得到所述处理后的数据流。
可见，S1022是对每个数据流进行独立的处理，可以并行地执行。
本发明实施例中，物理层的帧结构可以如图4所示，包括：前导码(preamble)301，帧起始标识302、物理层信令303和物理层载荷(payload)304。且物理层信令303包括长度域3031，控制域3032，标识域3033和校验域3034。
帧起始标识302可以为R1比特的二进制序列，其中，R1为正整数。也就是说，帧起始标识302的形式可以为二进制序列，且该二进制序列的长度为R1比特。其中，R1的具体值可以是预先配置好的。
标识域3033可以用于物理层过滤所述数据报文。如果根据标识域3033确定不是自己的报文，那么可以不接收后面的物理层载荷304，这样可以减少功耗。
相应地，多个数据流中，具有相同的扩频因子的数据流(假设为4个)的帧结构可以如图5所示。
具体地，针对每个数据流的处理中，加扰可以采用成熟的加扰方法。物理层信令所使用的加扰与数据报文所使用的加扰的方法可以相同或不同。
可选地，信道编码可以采用成熟的编码方法，例如可以是卷积码、Turbo码或者LDPC码等。物理层信令所使用的信道编码的方法与数据报文所使用的信道编码的方法可以相同或不同。
可选地，交织可以采用块交织等。物理层信令所使用的交织的方法与数据报文所使用的交织的方法可以相同或不同。
另外，可选地，不同的数据流所使用的加扰的方法可以相同或不同，不同的数据流所使用的信道编码的方法可以相同或不同，不同的数据流所使用的交织的方法可以相同或不同，本发明对此不限定。
由此可见，针对每一个数据流，可以先生成数据报文、物理层信令和帧起始标识。数据报文经过加扰、信道编码和交织后，输出给复用器。物理层信令经过加扰、信道编码和交织后，输出给复用器。生成的帧起始标识直接输出给复用器。复用器可以先发送帧起始标识，然后是物理层信令，最后是数据报文。
可选地，对所述复用后的码流进行调制，得到处理后的数据流，可以包括：把复用后的码流进行星座图映射，并把所述星座图映射后的信号进行直接序列扩频调制，得到调制后的信号即为处理后的数据流。
其中，所述星座图映射包括以下中的至少一种：BPSK，QPSK，QAM和差分映射。差分映射可以为DBPSK或者DQPSK等。
其中，扩频调制的扩频序列是在S1021中所分配的与当前数据流所对应的扩频码。
S1023，针对所述K组的每组中的处理后的数据流，进行加权求和，得到K个相加后的信号。
具体地，针对S1022所得到的结果，对K组中的每一组分别进行加权求和，也就是说，针对这K组并行地进行加权求和，从而得到K个相加后的信号。
例如，将第j组中的所有处理后的数据流进行加权求和，便可以得到第j组的相加后的信号。其中，j为正整数，且j的取值范围是1至K。
其中，加权求和是将第j组中的所有处理后的数据流分别乘以相应的权重，再相加。其中，加权求和所使用的权重可以是预先配置的。
S1024，将所述K个相加后的信号与前导码分别进行复用，得到K个复用后的信号。
该过程也可以并行执行。具体地，将第j个相加后的信号与前导码进行复用，便可得到第j个复用后的信号。
也就是说，在K个相加后的序列的每个相加后的序列前加上前导码。
可选地，所述前导码包括重复R2次的Zadoff-Chu序列(简称为ZC序列)和重复R3次的Zadoff-Chu共轭序列，其中，R2和R3均为正整数。也就是说，前导码可以分为2部分，第一部分为重复R2次的Zadoff-Chu序列，第二部分为重复R3次的Zadoff-Chu共轭序列，R2和R3的值可以是配置的。其中，前导码所包括的两部分可以是第一部分在前第二部分在后，或者第二部分在前第一部分在后。也就是说，可以先发送ZC序列再发送ZC共轭序列；或者也可以先发送ZC共轭序列再发送ZC序列本发明对此不限定。
本发明实施例中，Zadoff-Chu共轭序列也可以称为共轭Zadoff-Chu序列，或简称为ZC共轭序列，本发明对此不限定。
Zadoff-Chu序列可以表示为：其中，j为虚数单位，p为整数，u和F互质，且0<u<F。
即：gcd(u,F)＝1，0<u<F。
本发明实施例对u、F和p的取值不做限定，作为一例，u＝1，F＝2k-1，k＝2,3,...，p＝-(F+1)/2。
也就是说，每个信道把具有相同扩频因子F的数据流放在一组，每组都独立执行S1023中加权求和以及S1024中复用的流程。
S1025，将K个复用后的信号进行加权求和，得到当前组数据流的处理后的信号。
具体地，将K个复用后的信号分别乘以对应的权重，再求和。权重的值可以是预先配置的。
S1025可以理解为：把同一信道不同扩频长度的信号加权相加。
如果M组数据流中的某一组数据流只包括一个数据流，那么，对该数据流进行处理得到相应的信号的过程可以为：把该数据流中的物理层信令加扰，并依次进行信道编码和交织，得到处理后的物理层信令；把该数据流中的数据报文加扰，并依次进行信道编码和交织，得到处理后的数据报文；将帧起始标识、所述处理后的物理层信令以及所述处理后的数据报文进行复用，得到复用后的码流；根据与该数据流对应的扩频码，对所述复用后的码流进行调制，得到调制后的数据流；将调制后的数据流与前导码进行复用，得到处理后的信号。
本发明实施例中，M组数据流(或者称为M个信道的数据)的帧结构可以如图6所示，其中图6中示出了2组，即M＝2。针对其中的每一组数据流均执行上述的操作，从而得到M个处理后的信号。
S103，将所述M个处理后的信号进行数字频率搬移，并相加后得到数字信号。
这里的相加可以是加权相加，也称为加权求和，且加权相加所使用的权重是预先配置的。
S103可以理解为：把不同信道的信号数字频率搬移，然后相加。
S104，对所述数字信号进行处理，得到发射信号。
具体地，S104包括：将所述数字信号经数模转换后，转换为模拟信号；将所述模拟信号通过上变频后，生成射频信号；将所述射频信号经过功率放大后，得到所述发射信号。
其中，可以通过数模转换器(D/A)实现数字信号到模拟信号的转换。
S105，发送所述发射信号。
具体地，可以经过发送节点的天线，将该发射信号发送至接收节点。
基于以上的描述，本发明实施例中，集中器20发送发射信号的方法可以如图7所示。其中，图7中的射频输出即为S105中的发射信号。应注意，尽管图7中示出的M＝2组数据流，每组包括2个数据流，本领域技术人员可理解，数据流的数量可以为更多个。
这样，本发明实施例中的发送节点可以实现同时发送多个数据流，可以避免多次发送造成的功耗。并且通过分配具有不同延时的循环移位的多个扩频码，可以保证数据流之间的相互独立性。
针对图1所示的场景，集中器20可以将N个数据流同时发送至终端1～N。这样，能够减小集中器20的发送功耗，并且同时发送能够实现广域覆盖。
可见，本发明实施例提出了一种全新的节点间的互联方法，该方法能够满足低功耗，广域覆盖，接入海量终端和低成本的需求。
图8是本发明实施例的信息传输的方法的另一个示意性流程图。图8所示的方法是下行接收的方法，即终端30接收集中器20所发送的发射信号的方法，该方法由终端30执行。具体地，每个终端只接收一个自己访问的信道数据。对于任意两个不同的终端，所接收的数据的信道不同，或者所接收的数据的信道相同但扩频长度不同，或者，所接收的数据的信道和扩频长度均相同但具有不同循环移位的扩频码。每个数据流采用独立的接收节点进行接收。该方法包括：
S201，接收发射信号。
具体地，通过接收天线接收发送节点发送的发射信号。例如，可以是集中器20在S105发送的发射信号中的数据流。
终端可以根据信道号(Channel ID，CID)，扩频长度F和循环移位d确定发射信号中所需要接收的数据流。
具体地，终端首先根据CID筛选，如果无法仅根据CID确定，则进一步根据F确定，如果无法根据CID和F确定，则再进一步根据d确定。
S202，对所述发射信号进行处理，得到数字信号。
具体地，可以将所述发射信号经过低噪放大后，得到射频信号；将所述射频信号通过下变频后，得到模拟信号；将所述模拟信号经模数转换后，得到所述数字信号。
也就是说，可以将发射信号经过低噪放大，下变频，模数转换(A/D)，变换成数字信号。
S203，对所述数字信号进行同步处理，得到同步后的信号。
具体地，S203可以包括：获取所述数字信号中的第一Zadoff-Chu序列和第一Zadoff-Chu共轭序列；根据所述第一Zadoff-Chu序列和所述第一Zadoff-Chu共轭序列，确定频偏和符号偏差；根据所述频偏和所述符号偏差，对所述数字信号进行补偿；对所述补偿之后的信号进行解扩操作，得到所述同步后的信号。
这里的同步处理可以包括载波同步、符号同步和帧同步。也就是说，数字信号同步可以分为3部分，分别为载波同步、符号同步和帧同步。
其中，可以利用Zadoff-Chu序列/Zadoff-Chu共轭序列的特性来进行载波同步和符号同步。
其中，根据所述第一Zadoff-Chu序列和所述第一Zadoff-Chu共轭序列，确定频偏和符号偏差，包括：根据所述第一Zadoff-Chu序列和预设的第二Zadoff-Chu共轭序列，通过快速傅里叶变换计算第一频率；根据所述第一Zadoff-Chu共轭序列和预设的第二Zadoff-Chu序列，通过快速傅里叶变换计算第二频率；根据所述第一频率和所述第二频率，计算得到所述频偏和所述符号偏差。
本实施例中，将***频偏表示为fo，符号偏差表示为to。另外，可以将第一频率表示为f1，第二频率表示为f2。计算频偏fo和符号偏差to可以包括如下三步：
第一步：若第一Zadoff-Chu序列为：
其中，fs为符号速率。可理解，第一Zadoff-Chu序列为接收到的序列。
若第二Zadoff-Chu共轭序列为：
可理解，第二Zadoff-Chu共轭序列为本地Zadoff-Chu共轭序列。
进一步地，可以根据r(n)和x(n)，通过快速傅里叶变换(Fast FourierTransformation，FFT)计算f1。
也就是说，把第一Zadoff-Chu序列乘以本地产生的第二Zadoff-Chu共轭序列，得到：
忽略噪声，再用FFT计算乘积后的序列y(n)信号的频率f1为：
第二步：若第一Zadoff-Chu共轭序列为：
其中，fs为符号速率。可理解，第一Zadoff-Chu共轭序列为接收到的序列。
若第二Zadoff-Chu序列为：
可理解，第二Zadoff-Chu序列为本地Zadoff-Chu序列。
进一步地，可以根据r(n)和x(n)，通过FFT计算f2。
也就是说，把第一Zadoff-Chu共轭序列乘以本地产生的第二Zadoff-Chu序列，得到：
忽略噪声，再用FFT计算乘积后的序列y(n)的频率f2为：
第三步，基于上述第一步和第二步分别计算得到的f1和f2，便可以计算出fo和to。
这样，便可以根据计算出的频偏fo和符号偏差to，补偿接收序列的频偏和符号偏差。
进一步，可以根据补偿频偏和符号偏差后的序列，做数据符号解扩操作。即进行帧同步操作。
解扩操作是把接收到的符号序列乘以本地产生的扩频码，然后累加乘积后的序列。
假设接收序列为r(n)，本地m序列为p(n)，解扩操作为：
其中，F为扩频码，p(n)是本地m序列做1映射1，0映射为-1后得到的。
这里，该解扩操作后的序列y(n)即可理解为同步后的信号。
可选地，在解扩之后，需要检测帧起始符号，具体地可以采用解扩后的接收序列与帧起始符号互相关的方法。
假设解扩后的序列y(n)，帧起始符号码子sfd(n)，则互相关计算：
其中，R1位帧起始标识的长度，帧起始标识为R1比特的二进制序列。sfd(n)是帧起始符号码做1映射1，0映射为-1后得到的。
当该互相关的绝对值大于设定的阈值，就找到了帧起始符号，同步过程结束。
S204，对所述同步后的信号进行处理，得到物理层信令。
具体地，帧同步后，将解扩的序列y(n)进行解调，解交织，解信道编码和解扰，从而得到物理层信令。
如前述实施例所述，物理层信令包括长度域，控制域，标识域和校验域。其中，标识域用于物理层过滤所述数据报文。
进一步地，在S204之后，还可以包括对物理层信令进行校验计算。
如果校验不正确，则直接退出。也就是说，若校验不正确，则不再解调后续的数据，退出本次接收操作。
如果校验正确，则可以执行后续处理。具体地，可以根据配置的过滤帧的规则，对控制域和标识域进行处理，如果根据过滤规则不需要接收载荷，退出这次接收操作。如果根据过滤规则需要接收载荷，则继续执行接收操作，获取数据报文。
可选地，若对所述物理层信令校验正确，且根据过滤规则确定需要接收载荷，如图9所示，该方法还可以进一步包括：
S205，对物理层信令之后的信号进行处理，得到数据报文。
具体地，若对所述物理层信令校验正确，且根据过滤规则确定需要接收载荷，则对所述物理层信令之后的信号进行解调、解交织、信道解码和解扰，得到所述数据报文。
也就是说，如果根据过滤规则，需要接收载荷，则将解扩的物理层信令之后的序列y(n)进行解调，解交织，解信道编码和解扰，从而输出数据报文。
基于以上的描述，本发明实施例中，终端接收发射信号的方法可以如图10所示，其中，图10中的射频输入为S201中的发射信号。该接收的方法可以理解为如下的四步：
第一步，首先通过天线接收信号，经过低噪放大，下变频，模数转换，变换成数字信号。
第二步，数字信号先进行同步处理，包括载波同步，符号同步和帧同步。
第三步，同步后的信号先进行物理层信令解调，解交织，信道解码和解扰。
第四步，接收正确的物理层信令，进行帧的过滤和处理，如果需要接收物理载荷，就把物理层信令后的信号进行解调，解交织，信道解码和解扰，输出数据报文。
应理解，接收节点并行地接收多个数据流，只需针对每个数据流分别执行图8或图9所示的方法即可。
可见，本发明实施例提出了一种全新的节点间的互联方法，该方法能够满足低功耗，广域覆盖，接入海量终端和低成本的需求。
图11是本发明实施例的信息传输的方法的另一个示意性流程图。图11所示的方法是上行发送的方法，即终端30向集中器20发送发射信号的方法，该方法由终端30执行。该方法包括：
S301，选择信道和扩频因子。
具体地，选择信道号(Channel ID，CID)和扩频因子F。其中，扩频因子F也可以称为扩频长度或扩频码长度。
S302，对物理层信令进行处理，得到处理后的物理层信令；对数据报文进行处理，得到处理后的数据报文。
S303，将帧起始标识、所述处理后的物理层信令以及所述处理后的数据报文进行复用，得到复用后的码流。
S304，对所述复用后的码流进行调制，得到调制后的信号。
具体地，可以把复用后的码流进行星座图映射，并把所述星座图映射后的信号进行直接序列扩频调制，得到调制后的信号。
其中，调制所使用的扩频因子是在S301中所选择的。
S305，将前导码与所述调制后的信号进行复用，得到数字信号。
S306，对所述数字信号进行处理，得到发射信号。
S307，发送所述发射信号。
具体地，在S301所选择的信道上发送该发射信号。
本实施例中，S302至S305可以参照前述图3部分由集中器20执行的发送方法，图11中终端所执行的过程与其类似。S306至S307可以参照前述图2部分由集中器20执行的S104和S105的发送方法，图11中终端所执行的过程与其类似。为避免重复，这里不再赘述。
由此可见，图11所示的方法也可以理解为：第一步，选择CID，选择扩频码长度F。第二步，把报文加扰，然后进行信道编码，交织，输出给复用器。第三步，物理层信令经过加扰，信道编码，交织，输出给复用器。第四步，数据报文，物理层信令和帧起始标识通过复用器之后，进行调制。第五步，调制后的信号和前导码复用后输出给数模转换器。第六步，数模转换器输出的模拟信号经过上变频，功率放大后，通过天线发送出去。
其中，图1中的任意一个终端都独立地执行图11所示的上行发送的方法。相应地，集中器20可以执行上行接收，获取一个或多个终端发送的发射信号。如图12所示，集中器20可以接收4个终端分别发送的信号，该4个信号可以具有不同的帧结构。具体地，集中器20执行上行接收的过程与终端30执行下行接收的过程类似，如前述S201至S205所示，为避免重复，这里不再赘述。
图13是本发明实施例的节点的一个结构框图。图13所示的节点50可以为集中器20，包括：分组模块501、第一处理模块502、第二处理模块503、第三处理模块504和发送模块505。
分组模块501，将待处理数据流分为M组数据流，M组数据流与M个信道一一对应，其中，M为正整数；
第一处理模块502，用于对分组模块501得到的所述M组数据流中的每一组数据流分别进行处理，得到M个处理后的信号；
第二处理模块503，用于将第一处理模块502得到的所述M个处理后的信号进行数字频率搬移，并相加后得到数字信号；
第三处理模块504，用于对第二处理模块503得到的所述数字信号进行处理，得到发射信号；
发送模块505，用于发送第三处理模块504得到的所述发射信号。
可选地，所述扩频码为伪随机m序列或Gold码。
可选地，所述相加为加权相加，且所述加权相加所使用的权重是预先配置的。
可选地，作为一种实现方式，如图14所示，第一处理模块502可以包括分配子模块5021、第一处理子模块5022、第二处理子模块5023、复用子模块5024和加权子模块5025。
第一处理模块502可以用于对所述M组数据流中的第i组数据流进行如下处理，得到所述M个处理后的信号中的第i个处理后的信号，其中i为正整数且i的取值范围为1至M。具体地，
分配子模块5021用于将所述第i组所包括的多个数据流分为K组，为所述多个数据流中的每个数据流分配扩频码，其中，位于所述K组中的不同组的数据流的扩频码的码长不相等，位于所述K组中的同一组的数据流的扩频码的码长相等且具有不同延时的循环移位，K为正整数且K小于或等于所述第i组所包括的多个数据流的数量；
第一处理子模块5022用于根据对应的扩频码，对所述多个数据流中的每个数据流分别进行处理，得到多个处理后的数据流；
第二处理子模块5023用于针对所述K组的每组中的处理后的数据流，进行加权求和，得到K个相加后的信号；
复用子模块5024用于将所述K个相加后的信号与前导码分别进行复用，得到K个复用后的信号；
加权子模块5025用于将所述K个复用后的信号进行加权求和，得到所述第i个处理后的信号。
可选地，加权子模块5025进行加权求和所使用的权重是预先配置的。
可选地，所述前导码包括重复R2次的Zadoff-Chu序列和重复R3次的Zadoff-Chu共轭序列，其中，R2和R3均为正整数。
所述Zadoff-Chu序列表示为：
其中，j为虚数单位，p为整数，u和F互质，且0<u<F。
可选地，作为一种实现方式，第一处理子模块5022，具体用于：针对每个数据流，执行以下操作，得到处理后的数据流：
把数据流中的物理层信令加扰，并依次进行信道编码和交织，得到处理后的物理层信令；把所述数据流中的数据报文加扰，并依次进行信道编码和交织，得到处理后的数据报文；将帧起始标识、所述处理后的物理层信令以及所述处理后的数据报文进行复用，得到复用后的码流；根据与所述数据流对应的扩频码，对所述复用后的码流进行调制，得到所述处理后的数据流。
其中，对所述物理层信令的加扰的方法与对所述数据报文的加扰的方法相同或不同；和/或，对所述物理层信令的信道编码的方法与对所述数据报文的信道编码的方法相同或不同；和/或，对所述物理层信令的交织的方法与对所述数据报文的交织的方法相同或不同。
例如，信道编码的方法可以是卷积码、Turbo码或者LDPC码等。交织的方法可以是块交织等。
可选地，作为一种实现方式，第一处理子模块5022根据与所述数据流对应的扩频码，对所述复用后的码流进行调制，得到所述处理后的数据流，包括：把复用后的码流进行星座图映射，并利用所述对应的扩频码把所述星座图映射后的信号进行直接序列扩频调制，得到所述处理后的数据流。
其中，星座图映射可以包括以下中的至少一种：BPSK，QPSK，QAM和差分映射。差分映射可以为DBPSK或者DQPSK等。其中，扩频调制的扩频因子可以表示为F，例如，F＝2k-1,k＝2,3,...。扩频调制所使用的扩频码为伪随机m序列或Gold码。m序列可以是由生成多项式以及初值所决定的。例如，F＝63时，m序列的生成多项式为：f(x)＝x6+x+1，其中，初值可以是预先配置的。
其中，所述物理层信令包括长度域，控制域，标识域和校验域，其中，所述标识域用于物理层过滤所述数据报文。
其中，所述帧起始标识为R1比特的二进制序列，其中，R1为正整数。
可选地，作为一种实现方式，第三处理模块504可以具体用于：将所述数字信号经数模转换后，转换为模拟信号；将所述模拟信号通过上变频后，生成射频信号；将所述射频信号经过功率放大后，得到所述发射信号。
节点50能够实现前述图2至图7所示的由集中器20执行的信息传输的方法，即下行发送的方法，为避免重复，这里不再赘述。
另外，节点50(集中器20)也可以包括至少一个处理器和存储器，处理器与存储器通过总线***等进行连接通信。其中，存储器用于存储指令，处理器可以用于执行存储器所存储的指令，且处理器执行该指令时可以实现前述由集中器20实现的信息传输的方法，即下行发送的方法。
处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制该节点中的其它组件以执行期望的功能。
存储器可以是易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。
存储器可以存储一个或多个程序指令，处理器可以运行所述程序指令，以实现上述由集中器20执行的信息传输的方法，即下行发送的方法。
图15是本发明实施例的节点的一个结构框图。图15所示的节点60可以为终端30，包括：选择模块601、第一处理模块602、第一复用模块603、调制模块604、第二复用模块605、第二处理模块606和发送模块607。
选择模块601，用于选择信道和扩频因子。
第一处理模块602，用于对物理层信令进行处理，得到处理后的物理层信令；对数据报文进行处理，得到处理后的数据报文。
第一复用模块603，用于将帧起始标识、所述处理后的物理层信令以及所述处理后的数据报文进行复用，得到复用后的码流。
调制模块604，用于对所述复用后的码流进行调制，得到调制后的信号。
第二复用模块605，用于将前导码与所述调制后的信号进行复用，得到数字信号。
第二处理模块606，用于对所述数字信号进行处理，得到发射信号。
发送模块607，用于发送所述发射信号。
该节点60可以用于执行前述图11所示的由终端30执行的上行发送的方法，为避免重复，这里不再赘述。
另外，节点60(即终端30)也可以包括至少一个处理器和存储器，处理器与存储器通过总线***等进行连接通信。其中，存储器用于存储指令，处理器可以用于执行存储器所存储的指令，且处理器执行该指令时可以实现前述由终端30实现的上行发送的方法。
处理器可以是CPU或者具有数据处理能力和/或指令执行能力的其它形式的处理单元，并且可以控制该节点中的其它组件以执行期望的功能。
存储器可以是易失性存储器和/或非易失性存储器。所述易失性存储器例如可以包括随机存取存储器(RAM)和/或高速缓冲存储器(cache)等。所述非易失性存储器例如可以包括只读存储器(ROM)、硬盘、闪存等。
存储器可以存储一个或多个程序指令，处理器可以运行所述程序指令，以实现上述由终端30执行的上行发送的方法。
尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本发明的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本发明的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本发明的范围之内。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本发明并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本发明的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的物品分析设备中的一些模块的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种信息传输的方法，其特征在于，包括：
将待处理数据流分为M组数据流，M组数据流与M个信道一一对应，其中，M为正整数；
对所述M组数据流中的每一组数据流分别进行处理，得到M个处理后的信号；
将所述M个处理后的信号进行数字频率搬移，并相加后得到数字信号；
对所述数字信号进行处理，得到发射信号；
发送所述发射信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述M组数据流中的每一组数据流进行处理，得到M个处理后的信号，包括：
对所述M组数据流中的第i组数据流进行如下处理，得到所述M个处理后的信号中的第i个处理后的信号，其中i为正整数且i的取值范围为1至M：
将所述第i组所包括的多个数据流分为K组，为所述多个数据流中的每个数据流分配扩频码，其中，位于所述K组中的不同组的数据流的扩频码的码长不相等，位于所述K组中的同一组的数据流的扩频码的码长相等且具有不同延时的循环移位，K为正整数且K小于或等于所述第i组所包括的多个数据流的数量；
根据对应的扩频码，对所述多个数据流中的每个数据流分别进行处理，得到多个处理后的数据流；
针对所述K组的每组中的处理后的数据流，进行加权求和，得到K个相加后的信号；
将所述K个相加后的信号与前导码分别进行复用，得到K个复用后的信号；
将所述K个复用后的信号进行加权求和，得到所述第i个处理后的信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据对应的扩频码，对所述多个数据流中的每个数据流分别进行处理，得到多个处理后的数据流，包括：
针对每个数据流，执行以下操作，得到处理后的数据流：
把数据流中的物理层信令加扰，并依次进行信道编码和交织，得到处理后的物理层信令；
把所述数据流中的数据报文加扰，并依次进行信道编码和交织，得到处理后的数据报文；
将帧起始标识、所述处理后的物理层信令以及所述处理后的数据报文进行复用，得到复用后的码流；
根据与所述数据流对应的扩频码，对所述复用后的码流进行调制，得到所述处理后的数据流。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，
对所述物理层信令的加扰的方法与对所述数据报文的加扰的方法相同或不同；和/或
对所述物理层信令的信道编码的方法与对所述数据报文的信道编码的方法相同或不同；和/或
对所述物理层信令的交织的方法与对所述数据报文的交织的方法相同或不同。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据与所述数据流对应的扩频码，对所述复用后的码流进行调制，得到所述处理后的数据流，包括：
把所述复用后的码流进行星座图映射，并利用所述对应的扩频码把所述星座图映射后的信号进行直接序列扩频调制，得到所述处理后的数据流。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述物理层信令包括长度域，控制域，标识域和校验域，其中，所述标识域用于物理层过滤所述数据报文。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述前导码包括重复R2次的Zadoff-Chu序列和重复R3次的Zadoff-Chu共轭序列，其中，R2和R3均为正整数。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述相加为加权相加，且所述加权相加所使用的权重是预先配置的。
9.根据权利要求1至8任一项所述的方法，其特征在于，所述对所述数字信号进行处理，得到发射信号，包括：
将所述数字信号经数模转换后，转换为模拟信号；
将所述模拟信号通过上变频后，生成射频信号；
将所述射频信号经过功率放大后，得到所述发射信号。
10.一种节点，其特征在于，所述节点用于执行前述权利要求1至9任一项所述的方法。
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