本发明专利技术公开了一种基于图样的时分双工/时分多址信道规划帧编码方法，主要解决现有信道规划帧编码效率低的问题。实现步骤是：（1）设置网络节点；（2）划分规划周期；（3）中心节点对规划周期中的时隙进行分配，得到规划周期中时隙的分配结果；（4）根据时隙分配结果生成上、下行节点图样；（5）根据时隙用途定义P种码字，并对这P种码字进行编码；（6）根据时隙分配结果生成上下行时隙映射图样，并将上、下行节点图样和上下行时隙图样组合在一起，完成规划帧编码。本发明专利技术具有规划帧编码长度小，规划帧在信道传输时开销低，信道利用率高，且对设备要求低的优点，可应用于各种采用时分双工/时分多址通信的局域网和接入网领域。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信
，涉及一种信道规划帧编码方法，可应用于各种采用时分双工/时分多址通信的局域网和接入网领域。
技术介绍
在基于共享媒质的局域网和接入网中，为实现信道资源的合理和无冲突的分配，常采用一种一个中心点到多点的逻辑拓扑结构。在这种网络结构中，存在一个中心节点统一分配信道资源的使用，除中心节点之外的其它节点称为从属节点。中心节点和从属节点之间可以直接进行数据通信，各从属节点之间的通信一般需要通过中心节点进行转发。为更好提供服务质量QoS保证，中心节点常采用基于周期性报告/授权的时分双工/时分多址机制来实现信道资源的分配。在这种机制中，信道划分成连续且互不重叠的规划周期；每个规划周期含有一个信道规划帧，简称规划帧，它由中心节点生成并发送，用于发布下一个规划周期的信道分配方案，当前规划周期的信道分配方案，由上一个规划周期中的信道规划帧进行规划，如图2所示。在每一个周期中，信道被分成K个固定长度的时隙，各个节点，包括中心节点和从属节点，共N个从属节点，通过上一个周期收到的信道规划帧来确定本周期中各个时隙的分配使用方式。为有效实现信道规划，降低信道规划帧的开销，信道规划帧一般有两种基本编码方法来对应每个周期中的时隙分配情况:一种是基于时隙的编码方法，在这种方法中，信道规划帧顺序地指示所规划周期中的每个时隙由哪个节点使用，这种方法产生的规划帧的最短长度为K* [1g2Nl个比特。另一种是基于节点的编码方法，在这种方法中，信道规划帧顺序地指示所规划周期中各个节点所占用的时隙数，即第一个节点占用规划周期中的前K1个时隙，第二个节点占 用这K1个时隙后面紧跟着的K2个时隙，以此类推，直到第N个节点占用本周期的最后Kn个时隙，这里K^K2+...+Kn=K,且K1, K2，…，Kn > O。这种方法需要对每个节点所占的时隙数编码，由于可能出现一个节点占用一个周期内所有时隙的情况，所以对于时隙数的编码长度最短应该为「log2Kl,因此这种方法产生的规划帧最短为N*「log2Kl个比特。上述两种规划帧编码的构成方法均是基于报告/授权机制进行信道资源分配的局域网和接入网通常使用的方法。在局域网和接入网中，通常时隙数和节点数都较大，此时规划帧编码长度会很长，而规划帧是要占用周期中的时隙传输的，因此传输规划帧所占用的时隙增加，从而造成传输有效数据帧的时隙减少，最终造成信道利用率的降低。例如，设网络中有64个从属节点，每个规划周期包括150个固定长度的时隙，即N=64，K=150，在基于时隙的编码方式中，需要900比特对规划帧进行编码；在基于节点的编码方式中，需要512比特对规划帧进行编码，可见这两种编码方式产生的规划帧的编码长度很长，而且在实际情况中，各个时隙的用途有多种，除了传输数据，还可用作传输多种控制帧、倒换帧间隔以及作为空闲时隙，若将这些不同的功能都体现在规划帧中，则规划帧编码长度可能还会更长，造成信道利用率的进一步降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述已有技术的不足，提出了一种，以缩短规划帧编码长度，提高信道利用率。为实现上述目的，本专利技术的技术方案包括如下步骤:(I)设网络中有一个中心节点和N个从属节点，每个从属节点有一个节点编号，编号从I到N ;(2)将信道在时间上划分成连续且互不重叠的规划周期，每个规划周期由下行时段和上行时段构成，这两个时段共包含有K个固定长度的时隙，该K个时隙包括数据帧时隙和特殊用途时隙；(3)中心节点运行调度算法对规划周期中的时隙进行分配，得到规划周期中K个时隙的分配结果:在下行时段内，分配给节点编号为1，2，......，N的从属节点的数据帧时隙数分别为Kdi，Kd2，......，Kdn个，分配给用于特殊用途的时隙数为KD’个；在上行时段内，分配给节点编号为1，2，......，N的从属节点的数据帧时隙数分别为Km，KU2,......，K un个，分配给用于特殊用途的时隙数为K/个；其中，KD1+KD2+......+KDN+V =KD，Km+KU2+......+KUN+V =Ku,这里 Kd 为下行时段时隙总数，Ku为上行时段时隙总数，KD>0, Ku彡O, KD+KU=K ；(4)生成上、下行节点图样，用于指示规划周期中各节点是否被分配了用于传输数据帧的时隙:(4a)根据步骤(3)中下行时段的时隙分配结果生成下行节点图样，该图样共有N个比特，其中第η个比特用于指示节点编号为η的从属节点在下行时段是否有数据帧时隙，当KDn关O时，设置第η个比特为1，当Klln=O时，设置第η个比特为0，η=1，2，......，N，N为从属节点总数；(4b)根据步骤(3)中上行时段的时隙分配结果生成上行节点图样，该图样共有N个比特，其中第η个比特用于指示节点编号为η的从属节点在上行时段是否有数据帧时隙，当Kun古O时，设置第η个比特为1，当Kun=O时，设置第η个比特为O ;(5)生成上下行时隙映射图样，用于指示规划周期中依次出现的K个时隙的用途:(5a)设上下行时隙映射图样中有P种码字，P大于2，定义第I种码字和第2种码字为数据帧码字，表示其对应的时隙为数据帧时隙，其他P-2种码字为特殊用途码字，表示其对应的时隙为特殊用途时隙，并对上述P种码字进行编码，得到数据帧码字和特殊用途码字；(5b)在上下行时隙映射图样中放入K个由第(5a)步得到的数据帧码字和特殊用途码字，其中每个码字依次对应一个时隙，形成由K个数据帧码字和特殊用途码字构成的码字组，即上下行时隙映射图样:(5bl)若该时隙为规划周期的第一个数据帧时隙，则在该时隙对应的码字位置填入一种数据帧码字；(5b2)若该时隙用于传输数据帧，且使用该数据帧时隙的从属节点编号与使用前一个数据帧时隙的节点编号相同，则在该时隙对应的码字位置中填入与前一个数据帧时隙相同的数据帧码字；(5b3)若该时隙用于传输数据帧，且使用该数据帧时隙的从属节点编号与使用前一个数据帧时隙的节点编号不同，则在该时隙对应的码字位置中填入与前一个数据帧时隙不同的数据帧码字；(5b4)若该时隙用于特殊用途，则在该时隙相应的码字位置中填入与该时隙用途对应的码字，至此完成信道规划帧编码。本专利技术与现有技术相比具有如下优点:1、与现有基于时隙的编码方法和基于节点的编码方法相比，本专利技术的规划帧编码方法生成的规划帧长度短，提高了信道利用率。基于时隙的方式构造的规划帧至少需要K*「bg2Nl个比特，而本专利技术仅需要2*N+K*log2P个比特。通常情况下，时隙的用途较少，因此码字种类较少，码字种类数P的典型值取4就能满足需求，即码字长度的典型值为2。如在64个从属节点150个时隙的情况下，即从属节点数N的值取64、规划周期中的时隙数K的值取150，基于时隙的分配方式至少需要900比特，而本专利技术仅需要428比特；基于节点的方式构造的规划帧至少需要N*「log2Kl个比特，而本专利技术仅需要2*N+K*log2Pf比特，同样取上述条件，基于节点的分配方式至少需要512比特，本专利技术需要428比特；当N和K取值更大时，本专利技术生成的规划帧将比上述已有的两种方法生成的规划帧节省更多的比特。由于本专利技术减小了规划帧的编码长度，故减小了规划帧在信道中传输时的开销，提高了信道利用率。本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于图样的时分双工/时分多址信道的规划帧编码方法，包括如下步骤：（1）设网络中有一个中心节点和N个从属节点，每个从属节点有一个节点编号，编号从1到N；（2）将信道在时间上划分成连续且互不重叠的规划周期，每个规划周期由下行时段和上行时段构成，这两个时段共包含有K个固定长度的时隙，该K个时隙包括数据帧时隙和特殊用途时隙；（3）中心节点运行调度算法对规划周期中的时隙进行分配，得到规划周期中K个时隙的分配结果：在下行时段内，分配给节点编号为1，2，......，N的从属节点的数据帧时隙数分别为KD1，KD2，......，KDN个，分配给用于特殊用途的时隙数为KD’个；在上行时段内，分配给节点编号为1，2，......，N的从属节点的数据帧时隙数分别为KU1，KU2，......，KUN个，分配给用于特殊用途的时隙数为KU’个；其中，KD1+KD2+......+KDN+KD’=KD，KU1+KU2+......+KUN+KU’=KU，这里KD为下行时段时隙总数，KU为上行时段时隙总数，KD>0，KU≥0，KD+KU=K；（4）生成上、下行节点图样，用于指示规划周期中各节点是否被分配了用于传输数据帧的时隙：（4a）根据步骤（3）中下行时段的时隙分配结果生成下行节点图样，该图样共有N个比特，其中第n个比特用于指示节点编号为n的从属节点在下行时段是否有数据帧时隙，当KDn≠0时，设置第n个比特为1，当KDn=0时，设置第n个比特为0，n=1，2，......，N，N为从属节点总数；（4b）根据步骤（3）中上行时段的时隙分配结果生成上行节点图样，该图样共有N个比特，其中第n个比特用于指示节点编号为n的从属节点在上行时段是否有数据帧时隙，当KUn≠0时，设置第n个比特为1，当KUn=0时，设置第n个比特为0；（5）生成上下行时隙映射图样，用于指示规划周期中依次出现的K个时隙的用途：（5a）设上下行时隙映射图样中有P种码字，P大于2，定义第1种码字和第2种码字为数据帧码字，表示其对应的时隙为数据帧时隙，其他P?2种码字为特殊用途 码字，表示其对应的时隙为特殊用途时隙，并对上述P种码字进行编码，得到数据帧码字和特殊用途码字；（5b）在上下行时隙映射图样中放入K个由第（5a）步得到的数据帧码字和特殊用途码字，其中每个码字依次对应一个时隙，形成由K个数据帧码字和特殊用途码字构成的码字组：（5b1）若该时隙为规划周期的第一个数据帧时隙，则在该时隙对应的码字位置填入一种数据帧码字；（5b2）若该时隙用于传输数据帧，且使用该数据帧时隙的从属节点编号与使用前一个数据帧时隙的节点编号相同，则在该时隙对应的码字位置中填入与前一个数据帧时隙相同的数据帧码字；（5b3）若该时隙用于传输数据帧，且使用该数据帧时隙的从属节点编号与使用前一个数据帧时隙的节点编号不同，则在该时隙对应的码字位置中填入与前一个数据帧时隙不同的数据帧码字；（5b4）若该时隙用于特殊用途，则在该时隙相应的码字位置中填入与该时隙用途对应的码字，至此完成信道规划帧编码。...
【技术特征摘要】
1.一种基于图样的时分双工/时分多址信道的规划帧编码方法，包括如下步骤: (1)设网络中有一个中心节点和N个从属节点，每个从属节点有一个节点编号，编号从I到N ; (2)将信道在时间上划分成连续且互不重叠的规划周期，每个规划周期由下行时段和上行时段构成，这两个时段共包含有K个固定长度的时隙，该K个时隙包括数据帧时隙和特殊用途时隙； (3)中心节点运行调度算法对规划周期中的时隙进行分配，得到规划周期中K个时隙的分配结果: 在下行时段内，分配给节点编号为1，2，......，N的从属节点的数据帧时隙数分别为KD1, Kd2,......，Kdn个，分配给用于特殊用途的时隙数为KD’个； 在上行时段内，分配给节点编号为1，2，......，N的从属节点的数据帧时隙数分别为Km, Ku2,......，Kra个，分配给用于特殊用途的时隙数为K/个； 其中，KD1+KD2+......+KDN+KD’ =KD，Km+KU2+......+KUN+K/ =Ku,这里 Kd 为下行时段时隙总数，Ku为上行时段时隙总数，KD>0, Ku彡O, KD+KU=K ； (4)生成上、下行节点图样，用于指示规划周期中各节点是否被分配了用于传输数据帧的时隙: (4a)根据步骤(3)中下行时段的时隙分配结果生成下行节点图样，该图样共有N个比特，其中第η个比特用于指示节点编号为η的从属节点在下行时段是否有数据帧时隙，当Knn^ O时，设置第η个比特为1，当Klln=O时，设置第η个比特为0，n=l，2，......，Ν，Ν为从属节点总数； (4b)根据步骤(3)中上行时段的时隙分配结果生成上行节点图样，该图样共有N个比特，其中第η个比特用于指示节点编号为η的从属节点在上行时段是否有数据帧时隙，当Kun古O时，设置第η个比特为1，当Kun=O时，设置第η个比特为O ; (5)生成上下行时隙映射图样，用于指示规划周期...
【专利技术属性】
技术研发人员：张冰，景杨，李红滨，张诚，颜克洲，张奭，邱智亮，王鹏飞，赵辉，潘伟涛，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，北京大学，北京三梯通网络技术有限公司，北京翰诺科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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