[发明专利]基于工业互联网现场层宽带总线架构的实现系统

权利要求书

1.基于工业互联网现场层宽带总线架构的实现系统，其特征在于，该系统包括：总线控制器、至少一个总线终端和两线制总线，总线控制器与总线终端通过两线制总线连接构成一个网络，其中，所述总线控制器与任一总线终端之间、以及各总线终端之间基于正交频分复用OFDM技术进行通信，各总线终端占用的子载波之间互不干扰；通信时所使用的信号帧的帧结构包括下行系统子帧、下行子帧、以及上行子帧；

所述总线控制器，用于在下行系统子帧上发送下行导频信号；在下行子帧上发送用于指示总线终端进行初始化配置的广播消息；在接收到总线终端在上行子帧上发送的接入请求后，基于所述接入请求的接收时间与发送时间的差值，确定总线终端与总线控制器之间的传输时延；基于所述接入请求中的业务信息，为所述总线终端分配信道资源块，并在下行子帧上向所述总线终端发送信道资源块的分配结果以及所述总线终端与总线控制器之间的传输时延；所述业务信息中包含有业务类型以及业务类型对应的业务量；所述业务信息中业务类型包括固定速率业务以及可变速率业务；

其中，所述固定速率业务指传输实时性要求不高或传输需求比较稳定的数据业务，所述可变速率业务是指传输实时性较高或者传输需求变化较大或不确定性比较大的数据业务；

所述总线终端，用于基于接收的下行导频信号进行系统同步以及信道估计，并在接收到所述广播消息后，在上行子帧上发送接入请求；基于接收的所述信道资源块的分配结果，进行业务数据的发送和接收；在确定所述总线终端与所述总线控制器之间的传输时延后，对发送给所述总线控制器的信号的发送时间进行传输时延调整，以便达到系统同步。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述下行系统子帧为每个信号帧中的第一个子帧；

所述总线控制器，具体用于：在通过下行子帧向总线终端发送下行信号之前，在下行系统子帧上向所述总线终端发送下行导频信号；

所述总线终端，具体用于：基于接收的所述下行导频信号，确定所述总线终端与所述总线控制器之间的时钟偏差和符号偏差；基于所述时钟偏差分别对接收信号以及发送信号进行时钟纠正，并基于所述符号偏差分别对接收信号以及发送信号的开窗位置进行调整。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述总线控制器为总线终端分配的信道资源块包括上行子帧信道资源块以及下行子帧信道资源块；

所述总线控制器，具体用于：基于所述业务类型，为所述总线终端分配与所述业务类型对应的信道资源块；基于所述业务类型对应的业务量，确定分配的与所述业务类型对应的信道资源块的数量；

所述总线终端，具体用于：利用所述信道资源块的分配结果中与所述业务类型对应的上行子帧信道资源块，向所述总线控制器发送业务数据；从与所述业务类型对应的下行子帧信道资源块中获取所述总线控制器针对接收的所述业务数据所反馈的响应消息。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述上行子帧的每一个OFDM符号除承载有数据信号之外，还承载有上行导频信号；其中，所述上行导频信号用于指示所述总线控制器进行信道估计；

所述数据信号与所述上行导频信号占用所述上行子帧的子载波按预设比例分配。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，所述信号帧的下行子帧与上行子帧之间、以及所述信号帧的上行子帧与下一信号帧的下行系统子帧之间分别设置有保护间隔一、保护间隔二，其中，保护间隔一用于为信号帧的下行子帧与上行子帧的切换预留时间，保护间隔二用于为信号帧的上行子帧与下一信号帧的下行系统子帧的切换预留时间。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述信号帧中还包含上行随机接入系统子帧；

所述总线终端，还用于在上行随机接入系统子帧上向所述总线控制器发送上行导频信号以及数据信号，所述数据信号中包含接入请求；

所述总线控制器，还用于：根据所述上行导频信号进行信道估计，并根据所述接入请求为所述总线终端分配信道资源块。