CN106534026A - 一种数据序列处理方法及相关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及移动通信技术领域，公开了一种数据序列处理方法及相关设备，其中，该方法包括：接收输入的二进制数据序列；采用参数集合对所述二进制数据序列进行处理生成基带信号，并设置所述基带信号的工作频段2.4GHzISM频段和工作带宽10MHz，其中所述参数集合包括子载波数目52，所述子载波数目52包括48个数据子载波和4个导频子载波，符号时间为8us，保护间隔为1.6us。实施本发明实施例，能够降低该数据包在移动通信传输过程中的丢包率。

Description

一种数据序列处理方法及相关设备
技术领域
本发明涉及移动通信技术领域，尤其涉及一种数据序列处理方法及相关设备。
背景技术
数据在通信网络上是以数据包为单位传输。当数据包在通信网络传输过程中可能会因物理线路故障、设备故障、路由信息或接收端时延容限较小等原因造成数据包的丢失，通常人们会用丢包率即在通信网中所丢失数据包与所发送数据包的比率表示数据包在通信网中丢失情况。
在移动通信环境中，数据包传输时会因多径或多普勒效应等因素而出现时延问题，当数据包的传输时延大于接收端对时延可以容许的范围即时延容限时，则该数据包的丢包率较大。
发明内容
本发明实施例公开了一种数据序列处理方法及相关设备，能够降低该数据包在移动通信传输过程中的丢包率。
本发明实施例第一方面公开了一种数据序列处理方法，包括：
接收输入的二进制数据序列；
采用参数集合对所述二进制数据序列进行处理生成基带信号，并设置所述基带信号的工作频段2.4GHz ISM频段和工作带宽10MHz，其中所述参数集合包括子载波数目52，所述子载波数目52包括48个数据子载波和4个导频子载波，符号时间为8us，保护间隔为1.6us。
本发明实施例第二方面公开了一种移动终端，包括：
数据序列接收单元，用于接收输入的二进制数据序列；
数据序列处理单元，用于采用参数集合对所述数据序列接收单元接收到的所述二进制数据序列进行处理生成基带信号，并设置所述基带信号的工作频段2.4GHz ISM频段和工作带宽10MHz，其中所述参数集合包括子载波数目52，所述子载波数目52包括48个数据子载波和4个导频子载波，符号时间为8us，保护间隔为1.6us。
本发明实施例中，该移动终端采用参数集合对接收到的该二进制数据序列进行处理从而生成基带信号。实施本发明实施例，采用该参数集合对该二进制数据序列进行处理可以增大通信系统允许的最大时延容限，从而降低二进制数据序列在通信系统传输过程中的丢包率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本发明实施例公开的一种数据序列处理方法的流程示意图；
图1(a)是本发明实施例公开的一种OFDM调制原理的示意图；
图2是本发明实施例公开的一种移动终端的结构示意图；
图3是本发明实施例公开的一种运行上述应用界面切换方法的基于冯诺依曼体系的计算机系统。
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做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。
需要说明的是，在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
本发明实施例公开了一种数据序列处理方法及相关设备，能够降低该数据包在移动通信传输过程中的丢包率。以下分别进行详细说明。
请参见图1，图1为本发明实施例公开的一种数据序列处理方法的流程示意图。如图1所示，该数据序列处理方法可以包括以下步骤。
S101、移动终端接收输入的二进制数据序列。
S102、该移动终端采用参数集合对所述二进制数据序列进行处理生成基带信号，并设置所述基带信号的工作频段2.4GHz ISM频段和工作带宽10MHz，其中所述参数集合包括子载波数目52，所述子载波数目52包括48个数据子载波和4个导频子载波，符号时间为8us，保护间隔为1.6us。
该移动终端可以包括运行Android操作系统、iOS操作系统、Windows操作系统或其他操作系统的用户设备，例如移动电话、移动电脑、平板电脑、无人机等具有通信功能的设备。
该移动终端可以通过麦克风等数据采集设备采集该二进制数据序列，再将该二进制数据序列进行串并变换，从而将串行的该二进制数据序列转化成N个并行的数据，同时该N个并行数据与N个数据子载波相乘后分配给N个不同的子信道，N路数据经过编码映射成N个复合子符号。参见图1(a)所示的调制原理，该48个数据子载波可以分别为{sinw0t,sin2w0t,……，sin48w0t}，分别用该数据子载波为48与48个并行的数据{a1,a2,……，a48}相乘。
该移动终端还可以对该N个并行的数据与该N个数据子载波相乘之后的数据进行编码映射，其中本发明实施例可以采用K＝7的循环卷积编码技术对数据进行编码从而生成N个复数子符号。该移动终端还可以将该N个复数子符号送入一个快速傅里叶逆变换(Inverse Fast Fourier Transformation，IFFT)模块，该IFFT模块用于将频域内的该N个复数子符号变换成2N个实数样值。
该移动终端还可以将循环前缀加到该2N个实数样值前，形成一个循环扩展的信息码字，该循环扩展的信息码字经过并串变换、数模变换D/A和低通滤波器输出该基带信号。
在本实施例中，还可以引入符号时间8us，即用来发送数据的时间可以为8us，保护间隔时间1.6us。与无线保真(WIreless-Fidelity，wifi)的802.11a 20MHz带宽相比，相同数据量传输所用的时间翻倍，比如相同的数据量，原来wifi的802.11a用4us来调制信号发出去，现在可以用8us的时间来调制发送，这个调制的时间是由快速傅氏变换(FastFourier Transformation，FFT)运算的时间6.4us+保护间隔时间1.6us所来，虽然符号的时间加长了，但目的是增加保护间隔的时间，原来wifi的802.11a符号时间是4us，保护间隔是0.8us。
为什么有保护间隔时间？信号经过传输时，遇到周围物体会发生反射(参考可见光)，经过多次反射的信号和没有经过反射的信号时间上会有延时，比如在300m的距离，经过5次放射的信号比没有经过反射的信号延时在5us左右，那么在同一时刻，除了接收到没有反射的理想环境下发过来的直射信号，还会有收到经过多次反射5us前发的另一段信号，这两个信号会造成干扰。为另外避免这种现象，所以引入保护间隔时间这种定义，在FFT运算完(看作数据发送完)后再等上保护间隔这段时间，然后再接着运算发送，以免先前发的数据经过多次反射干扰到后一时刻发送过来没有经过反射的数据。
可选的，在该移动终端采用参数集合对该二进制数据序列进行处理生成基带信号之后，该移动终端还可以对该基带信号进行加密和封包，并对加密和封包后的该基带信号经过上变频输出正交频分复用信号(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)。其中，本实施例可以采用对称加密算法DES(英文：Data Encryption Standard)、3DES(英文：Triple DES)和国际数据加密算法(International Data EncryptionAlgorithm，IDEA)等加密算法对该基带信号进行加密。
可选的，该移动终端还可以采用二进制相移键控(Binary Phase Shift Keying，BPSK)技术、正交相移键控(Quadrature Phase Shift Keyin，QPSK)技术、正交幅度调制技术(16Quadrature Amplitude Modulation，16QAM)和相正交振幅调制技术64QAM中的一种或几种对加密和封包后的该基带信号上变频从而输出正交频分复用OFDM信号。
可选的，该移动终端在经过上变频输出正交频分复用OFDM信号之后，还可以放大该OFDM信号的功率。
可选的，该参数集合还包括物理层会聚协议(Physical Layer ConvergenceProtocol，PLCP)前导码时间32us。其中该PLCP包含两个长训练序列和两个端训练序列，用来完成信号检测，自动增益控制，分集接收，粗频估计，时间同步等。PLCP前导码时间32us可以指有32us的时间用来发PLCP前导码，这个时间比wifi的802.11a标准增加了一倍，主要是由于前导码中的保护时间增加和FFT运算时间增加。
其中，该导频子载波可以用于信道评估。
其中，本实施例可以不对信道进行载波监听(Carrier Sense Multiple Accesswith Collision Detection，CSMA/CD)。
需要说明的是，本实施例所涉及到的N可以为该数据子载波的数目48。
本实施例可以用数学公式分析有益效果：
设数据的传输速率为Rb，每个数据子载波的调制状态数为M(M进制)，则一个FFT码元信息量为log2M，持续时间为T：
数据子载波的频率间隔：
OFDM信号带宽：
从而得到频带利用率：
定义τ为通信系统允许的最大时延，则系统的相干带宽为：
当信号带宽大于信道的相干带宽时，该信道叫做频率选择性信道。频率选择性衰落失真会造成传输误码。系统允许的最大时延为：
举例来说，若数据的传输速率Rb＝6Mbps，且数据采用QPSK调制技术，QPSK调制技术对应的调制状态数M＝4，则代入上式该通信系统的最大时延为16.67us。
在图1所描述的方法中，该移动终端采用参数集合对接收到的该二进制数据序列进行处理从而生成基带信号。与802.11a的符号时间4us，本方案的符号时间为8us，即用8us的时间来发送数据。与802.11a相比，数据的传输速率Rb降低。结合上述系统允许的最大时延公式可以看出，在调制状态数M不变的情况下，数据传输速率Rb减小，则系统允许的最大时延τ变大。可见，实施图1描述的方法，采用该参数集合对该二进制数据序列进行处理可以增大通信系统允许的最大时延容限，从而降低二进制数据序列在通信系统传输过程中的丢包率。
请参见图2，图2是本发明实施例公开的一种移动终端的结构示意图。其中，图2所示的移动终端可以包括：
数据序列接收单元201，用于接收输入的二进制数据序列。
数据序列处理单元202，用于采用参数集合对该数据序列接收单元201接收到的该二进制数据序列进行处理生成基带信号，并设置该基带信号的工作频段2.4GHz ISM频段和工作带宽10MHz，其中该参数集合包括子载波数目52，该子载波数目52包括48个数据子载波和4个导频子载波，符号时间为8us，保护间隔为1.6us。
该移动终端可以通过麦克风等数据采集设备采集该二进制数据序列，再将该二进制数据序列进行串并变换，从而将串行的该二进制数据序列转化成N个并行的数据，同时该N个并行数据与N个数据子载波相乘后分配给N个不同的子信道，N路数据经过编码映射成N个复合子符号。参见图1(a)所示的调制原理，该48个数据子载波可以分别为{sinw0t,sin2w0t,……，sin48w0t}，分别用该数据子载波为48与48个并行的数据{a1,a2,……，a48}相乘。
该移动终端还可以对该N个并行的数据与该N个数据子载波相乘之后的数据进行编码映射，其中本发明实施例可以采用K＝7的循环卷积编码技术对数据进行编码从而生成N个复数子符号。该移动终端还可以将该N个复数子符号送入一个IFFT模块，该IFFT模块用于将频域内的该N个复数子符号变换成2N个实数样值。
该移动终端还可以将循环前缀加到该2N个实数样值前，形成一个循环扩展的信息码字，该循环扩展的信息码字经过并串变换、数模变换D/A和低通滤波器输出该基带信号。
在本实施例中，还可以引入符号时间8us，即用来发送数据的时间可以为8us，保护间隔时间1.6us。与wifi的802.11a 20MHz带宽相比，相同数据量传输所用的时间翻倍，比如相同的数据量，原来wifi的802.11a用4us来调制信号发出去，现在可以用8us的时间来调制发送，这个调制的时间是由FFT运算的时间6.4us+保护间隔时间1.6us所来，虽然符号的时间加长了，但目的是增加保护间隔的时间，原来wifi的802.11a符号时间是4us，保护间隔是0.8us。
可选的，该数据序列处理单元202，还用于在该采用参数集合对该二进制数据序列进行处理生成基带信号之后，对该基带信号进行加密和封包，并对加密和封包后的该基带信号经过上变频输出正交频分复用OFDM信号。
可选的，该数据序列处理单元202，在执行该对加密和封包后的该基带信号经过上变频输出正交频分复用OFDM信号步骤时，具体用于采用二进制相移键控BPSK技术、正交相移键控QPSK技术、正交幅度调制16QAM和相正交振幅调制64QAM技术中的一种或几种对加密和封包后的该基带信号上变频从而输出正交频分复用OFDM信号。
其中，本实施例可以采用对称加密算法DES、3DES和国际数据加密算法IDEA等加密算法对该基带信号进行加密。
可选的，该数据序列处理单元202，还用于在该经过上变频输出正交频分复用OFDM信号之后，放大该OFDM信号的功率。
可选的，该参数集合还包括物理层会聚协议PLCP前导码时间32us和K＝7的循环卷积编码。
其中该PLCP包含两个长训练序列和两个端训练序列，用来完成信号检测，自动增益控制，分集接收，粗频估计，时间同步等。PLCP前导码时间32us可以指有32us的时间用来发PLCP前导码，这个时间比wifi的802.11a标准增加了一倍，主要是由于前导码中的保护时间增加和FFT运算时间增加。
其中，该导频子载波可以用于信道评估。
其中，本实施例可以不对信道进行CSMA/CD。
需要说明的是，本实施例所涉及到的N可以为该数据子载波的数目48。
可见，实施图2描述的移动终端，能够降低二进制数据序列在通信系统传输过程中的丢包率。
图3展示了一种运行上述应用界面切换方法的基于冯诺依曼体系的计算机系统3。该计算机系统3可以是智能手机、平板电脑、掌上电脑，笔记本电脑或个人电脑等用户终端设备。具体的，可包括通过系统总线连接的外部输入接口1001、处理器1002、存储器1003和输出接口1004。其中，外部输入接口1001可包括触控屏10016，可选的还可以包括网络接口10018。存储器1003可包括外存储器10032(例如硬盘、光盘或软盘等)和内存储器10034。输出接口1004可包括显示屏10042和音响/喇叭10044等设备。
在本实施例中，本方法的运行基于计算机程序，该计算机程序的程序文件存储于前述基于冯诺依曼体系的计算机系统10的外存储器10032中，在运行时被加载到内存储器10034中，然后被编译为机器码之后传递至处理器1002中执行，从而使得基于冯诺依曼体系的计算机系统10中形成逻辑上的操作监听模块310、指纹检测模块320、界面切换模块330、压力值判断模块340、第一步长确定模块350及第二步长确定模块360，且在上述应用界面切换方法执行过程中，输入的参数均通过外部输入接口1001接收，并传递至存储器1003中缓存，然后输入到处理器1002中进行处理，处理的结果数据或缓存于存储器1003中进行后续地处理，或被传递至输出接口1004进行输出。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。
本发明实施例移动终端中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存储器(Random Access Memory，RAM)、可编程只读存储器(Programmable Read-only Memory，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM)、一次可编程只读存储器(One-time Programmable Read-Only Memory，OTPROM)、电子抹除式可复写只读存储器(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)、只读光盘(CompactDisc Read-Only Memory，CD-ROM)或其他光盘存储器、磁盘存储器、磁带存储器、或者能够用于携带或存储数据的计算机可读的任何其他介质。
以上对本发明实施例公开的一种数据序列处理方法及相关设备进行了详细介绍，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，综上该，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种数据序列处理方法，其特征在于，所述方法包括：
接收输入的二进制数据序列；
采用参数集合对所述二进制数据序列进行处理生成基带信号，并设置所述基带信号的工作频段2.4GHz ISM频段和工作带宽10MHz，其中所述参数集合包括子载波数目52，所述子载波数目52包括48个数据子载波和4个导频子载波，符号时间为8us，保护间隔为1.6us。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述采用参数集合对所述二进制数据序列进行处理生成基带信号之后，所述方法还包括：
对所述基带信号进行加密和封包，并对加密和封包后的所述基带信号经过上变频输出正交频分复用OFDM信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对加密和封包后的所述基带信号经过上变频输出正交频分复用OFDM信号，包括：
采用二进制相移键控技术BPSK、正交相移键控技术QPSK、正交幅度调制技术16QAM和相正交振幅调制技术64QAM中的一种或几种对加密和封包后的所述基带信号上变频从而输出正交频分复用OFDM信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述经过上变频输出正交频分复用OFDM信号之后，所述方法还包括：
放大所述OFDM信号的功率。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述参数集合还包括物理层会聚协议PLCP前导码时间32us和K＝7的循环卷积编码。
6.一种移动终端，其特征在于，所述移动终端包括：
数据序列接收单元，用于接收输入的二进制数据序列；
数据序列处理单元，用于采用参数集合对所述数据序列接收单元接收到的所述二进制数据序列进行处理生成基带信号，并设置所述基带信号的工作频段2.4GHz ISM频段和工作带宽10MHz，其中所述参数集合包括子载波数目52，所述子载波数目52包括48个数据子载波和4个导频子载波，符号时间为8us，保护间隔为1.6us。
7.根据权利要求6所述的移动终端，其特征在于，所述数据序列处理单元，还用于在所述采用参数集合对所述二进制数据序列进行处理生成基带信号之后，对所述基带信号进行加密和封包，并对加密和封包后的所述基带信号经过上变频输出正交频分复用OFDM信号。
8.根据权利要求7所述的移动终端，其特征在于，所述数据序列处理单元，在执行所述对加密和封包后的所述基带信号经过上变频输出正交频分复用OFDM信号步骤时，具体用于采用二进制相移键控BPSK技术、正交相移键控技术QPSK、正交幅度调制技术16QAM和相正交振幅调制技术64QAM中的一种或几种对加密和封包后的所述基带信号上变频从而输出正交频分复用OFDM信号。
9.根据权利要求7所述的移动终端，其特征在于，所述数据序列处理单元，还用于在所述经过上变频输出正交频分复用OFDM信号之后，放大所述OFDM信号的功率。
10.根据权利要求6至9任一项所述的移动终端，其特征在于，所述参数集合还包括物理层会聚协议PLCP前导码时间32us和K＝7的循环卷积编码。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109861733A (zh) * 2019-03-26 2019-06-07 北京邮电大学 一种物理层安全通信方法、装置及电子设备

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