一种物联网中控制信息传输的方法
技术领域
本发明属于信息传输领域，尤其涉及一种物联网中控制信息传输的方法。
背景技术
5G将满足人们在居住、工作、休闲和交通等各种区域的多样化业务需求，即便在密集住宅区、办公室、体育场、露天集会、地铁、快速路、高铁和广域覆盖等具有超高流量密度、超高连接数密度、超高移动性特征的场景，也可以为用户提供超高清视频、虚拟现实、增强现实、云桌面、在线游戏等极致业务体验。与此同时，5G还将渗透到物联网及各种行业领域，与工业设施、医疗仪器、交通工具等深度融合，有效满足工业、医疗、交通等垂直行业的多样化业务需求，实现真正的“万物互联”。
5G应用场景可以分为两大类，即移动宽带(MBB，MobileBroadband)和物联网(IoT，InternetofThings)。其中，移动宽带接入的主要技术需求是高容量，提供高数据速率，以满足数据业务需求的不断增长。物联网主要是受机器通信(MTC,MachineTypeCommunication)需求的驱动，可以进一步分为两种类型，包括低速率的海量机器通信（MMC，MassiveMachineCommunication)和低时延高可靠的机器通信。其中，对于低速率的海量机器通信，海量节点低速率接入，传输的数据包通常较小，间隔时间会相对较长，这类节点的成本和功耗通常也会很低；对于低时延高可靠的机器通信，主要面向实时性和可靠性要求比较高的机器通信，例如实时警报、实时监控等。
第五代移动通信系统中，一个需要解决的问题是使用高频段的物联网场景下控制信道的可靠传输问题，特别是信道条件变化比较快的环境中，常用的解决方案会导致控制信道的传输频谱效率低或控制信道的可靠性无法得到保证。
发明内容
本发明的目的在于提供一种物联网中控制信息传输的方法，旨在解决第五代移动通信系统中，需要解决的问题是使用高频段的物联网场景下控制信道的可靠传输问题，特别是信道条件变化比较快的环境中，常用的解决方案会导致控制信道的传输频谱效率低或控制信道的可靠性无法得到保证的技术问题。
本发明是这样实现的，一种物联网中控制信息传输的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：第二通信节点反馈下行波束的接收质量信息给第一通信节点，其中，所述下行波束的接收质量信息包括第一下行波束的接收质量信息Q1，第二下行波束的接收质量信息Q2，第三下行波束的接收质量信息Q3，且Q1>Q2>Q3；
步骤S2：所述第一通信节点通过所述第一下行波束发送第一下行控制信息给第二通信节点，并在所述第一下行控制信息指示的时频资源上发送第一下行业务数据包给所述第二通信节点，其中，发送所述第一下行控制信息需要使用A0个第一控制信道基本单元，所述第一控制信道基本单元包含Al个携带有用信息的子载波和A2个携带解调参考信号的子载波，A0为大于等于4的整数，A1为大于等于8的整数，A2为大于等于4的整数；
步骤S3：所述第二通信节点接收到所述第一下行控制信息，在所述第一下行控制信息指示的所述时频资源上尝试接收所述第一下行业务数据包，如果接收到所述第一下行业务数据包，则所述第二通信节点反馈接收成功信息给所述第一通信节点，如果没有接收到所述第一下行业务数据包，则所述第二通信节点反馈接收失败信息给所述第一通信节点；
步骤S4：如果所述第一通信节点接收到所述第二通信节点反馈的接收成功信息，则所述第一通信节点继续通过所述第一下行波束给所述第二通信节点发送第二下行控制信息，其中，所述第二下行控制信息占用A0个第一控制信道基本单元；
步骤S5：如果所述第一通信节点接收到所述第二通信节点反馈的接收失败信息，则所述第一通信节点通过所述第二下行波束给所述第二通信节点发送第二下行控制信息，并在所述第二下行控制信息指示的时频资源上发送第二下行业务数据包给所述第二通信节点，其中，所述第二下行控制信息使用A0/2个第一控制信道基本单元和B0/2个第二控制信基本单元，所述第二控制信道基本单元包含B1个携带有用信息的子载波和B2个携带解调参考信号的子载波，B0为A0的整数倍，B1为小于等于A1的正整数，B2为大于等于A2的正整数；
步骤S6：所述第二通信节点接收到所述第二下行控制信息，在所述第二下行控制信息指示的所述时频资源上尝试接收所述第二下行业务数据包，如果接收到所述第二下行业务数据包，则所述第二通信节点反馈接收成功信息给所述第一通信节点，如果没有接收到所述第二下行业务数据包，则所述第二通信节点反馈接收失败信息给所述第一通信节点；
步骤S7：如果所述第一通信节点接收到所述第二通信节点反馈的接收成功信息，当A0/2+B0/4大于等于A0时，则所述第一通信节点通过所述第二下行波束使用A0/2个第一控制信道基本单元和B0/4个第二控制信道基本单元给所述第二通信节点发送第三下行控制信息；当A0/2+B0/4小于A0时，则所述第一通信节点通过所述第二下行波束使用A0个第一控制信道基本单元给所述第二通信节点发送第三下行控制信息；
步骤S8：如果所述第一通信节点接收到所述第二通信节点反馈的接收失败信息，且所述第一通信节点每个时刻支持一个下行波束的发送，则所述第一通信节点通过所述第三下行波束使用B0个第二控制信道基本单元给所述第二通信节点发送第三下行控制信息；
步骤S9：如果所述第一通信节点接收到所述第二通信节点反馈的接收失败信息，且所述第一通通信节点每个时刻支持至少三个下行波束的发送，所述第二通信节点每个时刻支持至少三个下行波束的接收，则所述第一通信节点通过所述第一下行波束、所述第二下行波束、所述第三下行波束使用B0个第二控制信道基本单元给所述第二通信节点发送第三下行控制信息。
本发明的进一步技术方案是：所述第二通信节点反馈接收成功信息使用的功率比所述第二通信节点反馈接收失败信息使用的功率大XdB，其中X的取值大于等于3。
本发明的进一步技术方案是：所述第二通信节点基于所述第二下行业务数据包生成的反馈信息传输所需的资源为所述第二通信节点基于所述第一下行业务数据包生成的反馈信息传输所需的资源的（发送所述第二下行控制信息的第一控制信道基本单元数和第二控制信道基本单元数的总和)/（发送所述第一下行控制信息的第一控制信道基本单元数）的倍数。
本发明的进一步技术方案是：所述A1和A2的比值大于等于2、小于等于4。
本发明的进一步技术方案是：所述B1和B2的比值大于等于0.1、小于等于2。
本发明的进一步技术方案是：所述第一控制信道基本单元中携带有用信息的子载波和携带解调参考信号的子载波上的发射功率相同。
本发明的进一步技术方案是：所述第二控制信道基本单元中携带有用信息的子载波的发射功率比携带解调参考信号的子载波上的发射功率低3dB。
本发明的进一步技术方案是：步骤S2中的所述反馈失败信息中包含第一下行业务数据包的第一接收信干噪比，步骤S5中的所述反馈失败信息中包含第二下行业务数据包的第二接收信干噪比。
本发明的进一步技术方案是：当所述第一接收信干噪比大于等于所述第二所述接收信干噪比6dB以上时，所述第一通信节点通过所述第三下行波束额外使用C0个第二控制信道基本单元给所述第二通信节点重复发送所述第三下行控制信息，其中，C0为大于等于B0的整数；当所述第一接收信干噪比大于等于所述第二所述接收信干噪比9dB以上时，所述第一通信节点通过所述第三下行波束额外使用D0个第一控制信道基本单元给所述第二通信节点重复发送所述第三下行控制信息，其中，D0为大于等于2*A0的整数。
本发明的进一步技术方案是：所述第二通信节点可在A0个所述第一控制信道基本单元之间基于所述携带解调参考信号的子载波进行联合信道估计，所述第二通信节点基于每个所述第二控制信道基本单元的所述携带解调参考信号的子载波进行独立信道估计。
本发明的有益效果是：采用此种物联网中控制信息传输的方法，与现有技术相比，克服现有物联网中控制信道传输可靠性的问题，提高了控制信道传输的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种物联网中控制信息传输的方法的流程框图；
图2是本发明实施例提供的一种物联网中控制信息传输的方法的控制信道基本单元的示意图。
具体实施方式
图1-2示出了本发明提供的一种物联网中控制信息传输的方法，所述方法包括以下步骤：
步骤S1：第二通信节点反馈下行波束的接收质量信息给第一通信节点，其中，所述下行波束的接收质量信息包括第一下行波束的接收质量信息Q1，第二下行波束的接收质量信息Q2，第三下行波束的接收质量信息Q3，且Q1>Q2>Q3；
步骤S2：所述第一通信节点通过所述第一下行波束发送第一下行控制信息给第二通信节点，并在所述第一下行控制信息指示的时频资源上发送第一下行业务数据包给所述第二通信节点，其中，发送所述第一下行控制信息需要使用A0个第一控制信道基本单元，所述第一控制信道基本单元包含Al个携带有用信息的子载波和A2个携带解调参考信号的子载波，A0为大于等于4的整数，A1为大于等于8的整数，A2为大于等于4的整数；
步骤S3：所述第二通信节点接收到所述第一下行控制信息，在所述第一下行控制信息指示的所述时频资源上尝试接收所述第一下行业务数据包，如果接收到所述第一下行业务数据包，则所述第二通信节点反馈接收成功信息给所述第一通信节点，如果没有接收到所述第一下行业务数据包，则所述第二通信节点反馈接收失败信息给所述第一通信节点；
步骤S4：如果所述第一通信节点接收到所述第二通信节点反馈的接收成功信息，则所述第一通信节点继续通过所述第一下行波束给所述第二通信节点发送第二下行控制信息，其中，所述第二下行控制信息占用A0个第一控制信道基本单元；
步骤S5：如果所述第一通信节点接收到所述第二通信节点反馈的接收失败信息，则所述第一通信节点通过所述第二下行波束给所述第二通信节点发送第二下行控制信息，并在所述第二下行控制信息指示的时频资源上发送第二下行业务数据包给所述第二通信节点，其中，所述第二下行控制信息使用A0/2个第一控制信道基本单元和B0/2个第二控制信基本单元，所述第二控制信道基本单元包含B1个携带有用信息的子载波和B2个携带解调参考信号的子载波，B0为A0的整数倍，B1为小于等于A1的正整数，B2为大于等于A2的正整数；
步骤S6：所述第二通信节点接收到所述第二下行控制信息，在所述第二下行控制信息指示的所述时频资源上尝试接收所述第二下行业务数据包，如果接收到所述第二下行业务数据包，则所述第二通信节点反馈接收成功信息给所述第一通信节点，如果没有接收到所述第二下行业务数据包，则所述第二通信节点反馈接收失败信息给所述第一通信节点；
步骤S7：如果所述第一通信节点接收到所述第二通信节点反馈的接收成功信息，当A0/2+B0/4大于等于A0时，则所述第一通信节点通过所述第二下行波束使用A0/2个第一控制信道基本单元和B0/4个第二控制信道基本单元给所述第二通信节点发送第三下行控制信息；当A0/2+B0/4小于A0时，则所述第一通信节点通过所述第二下行波束使用A0个第一控制信道基本单元给所述第二通信节点发送第三下行控制信息；
步骤S8：如果所述第一通信节点接收到所述第二通信节点反馈的接收失败信息，且所述第一通信节点每个时刻支持一个下行波束的发送，则所述第一通信节点通过所述第三下行波束使用B0个第二控制信道基本单元给所述第二通信节点发送第三下行控制信息；
步骤S9：如果所述第一通信节点接收到所述第二通信节点反馈的接收失败信息，且所述第一通通信节点每个时刻支持至少三个下行波束的发送，所述第二通信节点每个时刻支持至少三个下行波束的接收，则所述第一通信节点通过所述第一下行波束、所述第二下行波束、所述第三下行波束使用B0个第二控制信道基本单元给所述第二通信节点发送第三下行控制信息。
以下结合实施例以基站与终端为例对本发明进行详细说明。
实施例1
步骤S1：终端反馈下行波束的接收质量信息给基站，其中，下行波束的接收质量信息包括第一下行波束的接收质量信息Q1，第二下行波束的接收质量信息Q2，第三下行波束的接收质量信息Q3，且Q1>Q2>Q3。上述过程终端可以通过波束训练过程完成，上报多个下行波束的目的是高频场景下比较容易出现波束传播路径阻断或传播质量突然下降的情况，基站需要和终端维持多个波束链路对以应对正在使用的波束链路不能通信的问题。
步骤S2：基站通过第一下行波束发送第一下行控制信息给终端，并在第一下行控制信息指示的时频资源上发送第一下行业务数据包给终端，其中，发送第一下行控制信息需要使用A0个第一控制信道基本单元，第一控制信道基本单元包含A1个携带有用信息的子载波和A2个携带解调参考信号的子载波，A0为大于等于4的整数，A1为大于等于8的整数，A2为大于等于4的整数。需要说明的是，解调参考信号(也可以称为导频)用于进行下行信道估计，终端基于下行信道估计结果解调译码有用信息比特。
步骤S3：终端接收到第一下行控制信息，在第一下行控制信息指示的时频资源上尝试接收第一下行业务数据包，如果接收到第一下行业务数据包，则终端反馈接收成功信息给基站，如果没有接收到第一下行业务数据包，则终端反馈接收失败信息给基站。
步骤S4：如果基站接收到终端反馈的接收成功信息，则基站继续通过第一下行波束给终端发送第二下行控制信息，其中，第二下行控制信息占用A0个第一控制信道基本单元。这说明目前基站和终端之间的下行信道条件比较好，基站可继续使用原有方式发送下行控制信息给终端。
步骤S5：如果基站接收到终端反馈的接收失败信息，则基站通过切换到第二下行波束给终端发送第二下行控制信息，并在第二下行控制信息指示的时频资源上发送第二下行业务数据包给终端，其中，第二下行控制信息使用A0/2个第一控制信道基本单元和B0/2个第二控制信道基本单元，第二控制信道基本单元包含B1个携带有用信息的子载波和B2个携带解调参考信号的子载波，B0为A0的整数倍，Bl为小于等于A1的正整数，B2为大于等于A2的正整数。这样做的原因是基站与终端之间的第一下行波束的下行信道条件恶化，基站需要通过更为鲁棒的方式发送下行控制信息，即切换到第二发送波束，而且由于基站使用接收质量比第一下行波束差的第二下行波束给终端发送信息，需要更多的子载波才能进行准确的信道估计，所以每个第二控制信道基本单元相比第一控制信道基本单元有更多的子载波用来携带解调参考信号。
步骤S6：终端接收到第二下行控制信息，在第二下行控制信息指示的时频资源上尝试接收第二下行业务数据包，如果接收到第二下行业务数据包，则终端反馈接收成功信息给基站，如果没有接收到第二下行业务数据包，则终端反馈接收失败信息给基站。
步骤S7：如果基站接收到终端反馈的接收成功信息，当A0/2+B0/4大于等于A0时，则基站通过第二下行波束使用A0/2个第一控制信道基本单元和B0/4个第二控制信道基本单元给终端发送第三下行控制信息；当A0/2+B0/4小于A0时，则基站通过第二下行波束使用A0个第一控制信道基本单元给终端发送第三下行控制信息。这种场景下，说明基站与终端之间的信道条件变好，可以适当地减少发送下行控制信息所需的资源。
步骤S8：如果基站接收到终端反馈的接收失败信息，且基站每个时刻支持一个下行波束的发送，则基站通过切换到第三下行波束使用B0个第二控制信道基本单元给终端发送第三下行控制信息。这种场景下，说明基站与终端之间的信道环境进一步恶化，需要切换到新的可用波束并使用更多的资源来发送下行控制信息，以确保终端可以成功接收到下行控制信息。
步骤S9：如果基站接收到终端反馈的接收失败信息，且基站每个时刻支持至少三个下行波束的发送，终端每个时刻支持至少三个下行波束的接收，则基站通过第一下行波束、第二下行波束、第三下行波束使用B0个第二控制信道基本单元给终端发送第三下行控制信息。这样做的目的是通过更多的波束在相同的时频资源上发送相同的内容来获得更大的波束分集增益，从而大幅提高下行控制信息的接收成功概率。
需要说明，终端可以使用相同或不同的接收波束来接收基站使用不同波束发送的下行信息。
实施例2
在实施例1的基础上，终端反馈接收成功信息使用的功率比终端反馈接收失败信息使用的功率大XdB，其中X的取值大于等于3。这样做的好处是确保基站可成功接收到终端反馈的接收成功信息，避免由于该反馈信息的接收失败造成终端和基站之间对后续发送的下行控制信息使用的资源大小判断不一致的严重影响物联网网络性能的情况发生。
实施例3
在实施例1的基础上，终端基于第二下行业务数据包生成的反馈信息传输所需的资源为终端基于第一下行业务数据包生成的反馈信息传输所需的资源的(发送第二下行控制信息的第一控制信道基本单元数和第二控制信道基本单元数的总和）/（发送第一下行控制信息的第一控制信道基本单元数)的倍数。这样做的原因是希望终端发送反馈信息使用的资源可以匹配基站与终端之间信道变化的情况，例如当基站发送下行控制信息的资源变多时，则终端发送反馈信息使用的资源也变多，反之亦然，保证控制信道通信的可靠性，特别是使用时分双工模式的物联网。
实施例4
在实施例1的基础上，A1和A2的比值大于等于2、小于等于4。这样做的好处是避免每个第一控制信道基本单元中发送解调参考信号的子载波过少。
实施例5
在实施例1的基础上，B1和B2的比值大于等于0.1、小于等于2。这样做的原因是此时基站与终端的信道环境恶化，因此需要使用更多的子载波来进行准备的信道估计，从而提高下行控制信息解码成功的概率。
实施例6
在实施例1的基础上，第一控制信道基本单元中携带有用信息的子载波和携带解调参考信号的子载波上的发射功率相同。这样做的原因是这种场景下基站与终端之间的下行信道质量比较好，基站不需要额外地增加解调参考信号所在的子载波上的发送功率，终端也可以获得比较准确的下行信道。
实施例7
在实施例1的基础上，第二控制信道基本单元中携带有用信息的子载波的发射功率比携带解调参考信号的子载波上的发射功率低3dB。这样做的原因是这种场景下基站与终端之间的下行信道质量变差，基站需要额外地增加解调参考信号所在的子载波上的发送功率，终端才能获得比较准确的下行信道。需要说明，终端只有获得比较准确的下行信道估计结果，才能有效地进行控制信道信息的解调译码。
实施例8
在实施例1的基础上，步骤S2中的反馈失败信息中包含第一下行业务数据包的第一接收信干噪比，步骤S5中的反馈失败信息中包含第二下行业务数据包的第二接收信干噪比。这样做的好处是让基站获得更多的下行信道信息，以便更好地进行后续下行控制信息的发送。
实施例9
在实施例8的基础上，当第一接收信干噪比大于等于第二接收信干噪比6dB以上时，基站额外使用C0个第二控制信道基本单元给终端重复发送第三下行控制信息，其中，C0为大于等于B0的整数，这样做的原因是这种场景下基站与终端之间的下行信道变得比较差，基站必须使用额外的资源发送下行控制信息才能确保终端成功接收的可靠性；当第一接收信干噪比大于等于第二接收信干噪比9dB以上时，基站额外使用D0个第一控制信道基本单元给终端重复发送第三下行控制信息，其中，D0为大于等于2*A0的整数，这样做的好处是当基站与终端之间的下行信道变得非常恶劣时，基站需要更多的资源传输下行控制信息来获得更多的编码增益来克服这种恶劣的环境。
实施例10
在实施例1的基础上，终端可在A0个第一控制信道基本单元之间基于携带解调参考信号的子载波进行联合信道估计，终端基于每个第二控制信道基本单元的携带解调参考信号的子载波进行独立信道估计。这样做的原因是可以让终端灵活地适应不同的信道环境，当基站与终端的下行信道时延比较大时（一般为信道条件比较差的情况)，信道在频域的变化比较快，比较适合使用第二控制信道基本单元传输下行控制信息，当基站与终端的下行信道时延比较小时（一般为信道条件比较好的情况)，比较适合使用第一控制信道基本单元传输下行控制信息。需要说明的是上述信道估计操作是基于每个波束单独做的。
采用此种物联网中控制信息传输的方法，与现有技术相比，克服现有物联网中控制信道传输可靠性的问题，提高了控制信道传输的可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
