时分双工/时分多址信道规划帧编码方法技术

本发明专利技术公开了一种时分双工/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不高的问题。其实现步骤是：首先，设置网络环境，确定网络中中心节点和从属节点的个数；其次，根据具体的时隙用途定义K种码字，其中包括K-1种用途码字和1种节点分隔符码字，并对这K种码字进行编码；然后，确定下一个规划周期中的时隙分配结果，并根据下一个规划周期中的时隙分配结果将用途码字放到规划帧中的相应位置；最后，插入节点分隔符码字，完成信道规划帧编码。本发明专利技术有效减小了规划帧编码长度，降低了规划帧在信道传输时的开销，提高了信道利用率，并且对设备要求低，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，常采用一个有中心的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，如图2所示；当前规划周期的信道分配方案，由上一个规划周期中的规划帧进行规划。在每一个周期中，信道被分成M个固定长度的时隙，各个节点，包括中心节点和N个从属节点，通过上一个周期收到的规划帧来确定本周期中各个时隙的分配。为有效实现信道规划，降低规划帧的开销，规划帧一般采用两种基本编码方法实现每个周期中的时隙分配:一种是基于时隙的编码方法，在这种方法中，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M*「log2N]个比特。另一种是基于节点的编码方法，在这种方法中，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M1个时隙，第二个节点占用这M1个时隙后面紧跟着的M2个时隙，以此类推，直到第N个节点占用本周期的最后Mn个时隙，这里，M^M2+-+Mn=M, M1, M2…，Mn ^ 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「log2Ml,因此这种方法产生的规划帧最短为N*「log2Ml个比特。若还要考虑各个时隙的功能用途有多种，如除了传输数据帧，还可用作传输多种控制帧、倒换帧间隔以及作为空闲时隙，编码长度可能还会更大。上述两种规划帧编码的构成方法是基于报告/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基本方法，但这两种方法都存在编码效率不高的缺点。在局域网和接入网中，通常时隙数和节点数都较大，此时规划帧编码所占用的比特数会较大，而规划帧是要占用规划周期中的时隙发送的，因此规划帧的开销会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，M=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。
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，提出一种时分双工/时分多址信道的规划帧编码方法，以提高编码效率，从而减小规划帧的开销，提高信道利用率。本专利技术的技术方案是这样实现的:技术方案1，对于依次由下行时段和上行时段构成的规划周期，其信道规划帧编码方法，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)将信道划分成连续且互不重叠的规划周期，设每个规划周期依次由下行时段和上行时段构成，共包含有M个固定长度的时隙，其中下行时段包含Md个时隙，上行时段包含Mu个时隙，Md>0，Mu≥0，Md+MU=M ;中心节点通过发布规划帧对下一个规划周期的时隙进行分配；(3)设规划帧中有K种码字，K大于1，定义第I种码字至第K-1种码字为用途码字，用于指示时隙的用途，该用途包括传输数据帧、规划帧和预约帧，定义第K种码字为节点分隔符码字，用于指示使用时隙的从属节点；(4)对上述K种码字进行编码，得到用途码字和节点分隔符码字；(5)在规划帧中放入M个由第(4)步所编的用途码字，用于指示规划周期中依次出现的M个时隙的用途，其中每个用途码字对应一个时隙，形成由M个用途码字构成的用途码字组； (6)在规划帧中已形成的用途码字组中间，插入2N个节点分隔符码字，以指示使用这些时隙的从属节点:(6a)定义传输数据的时隙为数据帧时隙；(6b)在下行时段，若数据帧时隙是由节点编号为η的从属节点传输下行数据帧，0〈η ( N,则将该数据帧时隙对应的码字置于第η个分隔符码字与第η+1个分隔符码字之间；(6c)在上行时段，若数据帧时隙是由节点编号为η的从属节点传输上行数据帧，0〈η〈Ν，则将该数据帧时隙对应的码字置于第η+Ν个分隔符码字与第η+Ν+1个分隔符码字之间；in=N时，则将该数据帧时隙对应的码字置于第η+Ν个分隔符码字之后；至此，完成信道规划巾贞编码。技术方案2，对于依次由上行时段和下行时段构成的规划周期，其信道规划帧编码方法，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)将信道划分成连续且互不重叠的规划周期，设每个规划周期依次由上行时段和下行时段构成，共包含有M个固定长度的时隙，其中上行时段包含Mu个时隙，下行时段包含Md个时隙，Mu≥0，Md>0，Mu+Md=M ;中心节点通过发布规划帧对下一个规划周期的时隙进行分配；3)设规划帧中有K种码字，K大于1，定义第I种码字至第K-1种码字为用途码字，用于指示时隙的用途，该用途包括传输数据帧、规划帧和预约帧，定义第K种码字为节点分隔符码字，用于指示使用时隙的从属节点；4)对上述K种码字进行编码，得到用途码字和节点分隔符码字；5)在规划帧中放入M个由第(4)步所编的用途码字，用于指示规划周期中依次出现的M个时隙的用途，其中每个用途码字对应一个时隙，形成由M个用途码字构成的用途码字组；6)在规划帧中已形成的用途码字组中间，插入2N个节点分隔符码字，以指示使用这些时隙的从属节点:6a)定义 传输数据的时隙为数据帧时隙；6b)在上行时段，若数据帧时隙是由节点编号为η的从属节点传输上行数据帧，0〈η ( N,则将该数据帧时隙对应的码字置于第η个分隔符码字与第η+1个分隔符码字之间；6c)在下行时段，若数据帧时隙是由节点编号为η的从属节点传输下行数据帧，0〈η〈Ν，则将该数据帧时隙对应的码字置于第η+Ν个分隔符码字与第η+Ν+1个分隔符码字之间；in=N时，则将该数据帧时隙对应的码字置于第η+Ν个分隔符码字之后；至此，完成信道规划巾贞编码。本专利技术具有如下优点:1、与现有的规划帧编码方法相比，本专利技术有效减小了规划帧编码长度，降低了规划帧在信道传输时的开销，提高了信道利用率。(Ia)与基于时隙的编码方式相比基于时隙的方式构造的规划帧至少需要M*「l0g2Nl个比特，而本专利技术只需要(M+N) *「log2Kl个比特。通常情况下，时隙的用途较少，因此用途码字个数较少，多数情况下K的典型值取4就能满足需求，即用途码字长度的典型值为2。如在64个从属节点，规划周期包含150个时隙的情况下，基于时隙的分配方式其规划帧编码至少需要900比特，而本专利技术仅需要428比特，当N和M取值更大时，这种优势更为突出；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。(Ib)与基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种时分双工/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）将信道划分成连续且互不重叠的规划周期，设每个规划周期依次由下行时段和上行时段构成，共包含有M个固定长度的时隙，其中下行时段包含Md个时隙，上行时段包含Mu个时隙，Md>0，Mu≥0，Md+Mu=M；中心节点通过发布规划帧对下一个规划周期的时隙进行分配；（3）设规划帧中有K种码字，K大于1，定义第1种码字至第K?1种码字为用途码字，用于指示时隙的用途，该用途包括传输数据帧、规划帧和预约帧，定义第K种码字为节点分隔符码字，用于指示使用时隙的从属节点；（4）对上述K种码字进行编码，得到用途码字和节点分隔符码字；（5）在规划帧中放入M个由第（4）步所编的用途码字，用于指示规划周期中依次出现的M个时隙的用途，其中每个用途码字对应一个时隙，形成由M个用途码字构成的用途码字组；（6）在规划帧中已形成的用途码字组中间，插入2N个节点分隔符码字，以指示使用这些时隙的从属节点：（6a）定义传输数据的时隙为数据帧时隙；（6b）在下行时段，若数据帧时隙是由节点编号为n的从属节点传输下行数据帧，0...

【技术特征摘要】
1.一种时分双工/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)将信道划分成连续且互不重叠的规划周期，设每个规划周期依次由下行时段和上行时段构成，共包含有M个固定长度的时隙，其中下行时段包含Md个时隙，上行时段包含Mu个时隙，Md>0，Mu ≥O，Md+MU=M ;中心节点通过发布规划帧对下一个规划周期的时隙进行分配； (3)设规划帧中有K种码字，K大于1，定义第I种码字至第K-1种码字为用途码字，用于指示时隙的用途，该用途包括传输数据帧、规划帧和预约帧，定义第K种码字为节点分隔符码字，用于指示使用时隙的从属节点； (4)对上述K种码字进行编码，得到用途码字和节点分隔符码字； (5)在规划帧中放入M个由第(4)步所编的用途码字，用于指示规划周期中依次出现的M个时隙的用途，其中每个用途码字对应一个时隙，形成由M个用途码字构成的用途码字组； (6)在规划帧中已形成的用途码字组中间，插入2N个节点分隔符码字，以指示使用这些时隙的从属节点: (6a)定义传输数据的时隙为数据帧时隙； (6b)在下行时段，若数据帧时隙是由节点编号为η的从属节点传输下行数据帧，0〈η ≤ N,则将该数据帧时隙对应的码字置于第η个节点分隔符码字与第η+1个节点分隔符码字之间； (6c)在上行时段，若数据帧时隙是由节点编号为η的从属节点传输上行数据帧，0〈η〈Ν，则将该数据帧时隙对应的码字置于第η+Ν个节点分隔符码字与第η+Ν+1个节点分隔符码字之间；当η=Ν时，则将该数据帧时隙对应的码字置于第η+Ν个节点分隔符码字之后；至此，完成信道规划帧编码。2.根据权利要求1所述的信道规划帧编码方法，其中所示步骤(4)中对K种码字进行编码，采用等长编码或不等长编码的方法。3.根据权利要求2所述的信道规划帧编码方法，其中所述的等长编码方法，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：张奭，王鹏飞，李红滨，张诚，张冰，颜克洲，邱智亮，赵辉，景杨，
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：