CN103607259B - 一种数据帧传输方法及其传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数据帧传输方法及其传输装置，涉及无线通信领域。该方法包括以下步骤：数据业务发送端将一个标准数据头、一个私有数据头以及至少一个数据超帧封装后发送至链路；数据超帧由有帧同步的后续数据块与无帧同步的后续数据块按预设比例组成；控制信息的同步比例与预设比例一致；数据业务接收端接收数据帧时，对标准数据头以及私有数据头进行解码，得到私有数据头内携带的控制信息，根据控制信息对后续数据块中的载荷数据进行接收和处理。本发明通过在数据帧发送端增加私有数据头，并通过私有数据头中定义的控制信息指示后续数据块的接收方式，使部分后续数据块能携带额外的载荷数据，提高了信道的有效数据传输效率。

Description

一种数据帧传输方法及其传输装置

技术领域

本发明涉及无线通信领域，具体涉及一种数据帧传输方法及其传输装置。

背景技术

在DMR（Digital Mobile Radio，数字移动无线电）和PDT（Police DigitalTrunking，警用数字集群）标准中，标准的数据帧格式及其数据填充过程分别如图1和图2所示，96比特用户数据经过FEC（Forward Error Correction，前向纠错）和交织处理后生成196比特数据分别填充到数据帧的两边。在数据传输业务中，需要先发送一个标准数据头或一个标准数据头加一个私有数据头，后边跟随多个标准数据块。标准的数据传输过程如图3所示，从图中可以看出当前的实现方式中，每个数据块中间都会携带帧同步和时隙类型的信息。

DMR/PDT标准还支持私有数据头的传输，其帧格式定义如图4所示，除了标准规定的SAP（Service Access Point，服务访问点）、DPF（Data Packet Format，数据类型）和MFID(Manufacture Feature ID，厂商功能ID)字段外，还有64比特的部分可以由用户自行定义。私有数据头必须跟随在标准数据头的后边，带私有数据头的标准数据传输过程如图5所示。但在标准中只规定了私有数据头的基本结构，没有详细描述如何在业务中定义及使用该私有数据头。

目前支持DMR和PDT标准数据业务的产品中，每一帧中都需要携带帧同步和时隙类型信息，这样才能正确接收和解析后续的载荷数据。其数据传输过程基本都采用一个标准数据头加多个后续数据块或者一个标准数据头加一个私有数据头和多个后续数据块的方式。由于帧同步和时隙类型信息并不能携带载荷数据，只是传输控制信息，而且后续数据块中这部分信息有很多冗余和重复的部分，比如后续数据块中的数据包类型部分在传输过程中不会改变，所以不需要每个数据帧中都携带。现有技术中的传输方式由于携带了很多冗余和重复控制信息，会导致有效数据传输效率降低，信道利用率变差，传输数据占用信道时间更长，更容易对其它业务造成干扰和影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种可以提高有效数据传输效率的数据帧传输方法及其传输装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种数据帧传输方法，包括以下步骤：

数据业务发送端将一个标准数据头、一个用于携带控制信息的私有数据头以及至少一个数据超帧封装后发送至链路；所述数据超帧由有帧同步的后续数据块与无帧同步的后续数据块按预设比例组成；所述控制信息包括同步比例，所述同步比例与所述预设比例一致；

数据业务接收端接收数据帧时，首先对所述标准数据头以及所述私有数据头进行解码，得到所述私有数据头内携带的所述控制信息，根据所述控制信息对所述后续数据块中的载荷数据进行接收和解析。

上述数据帧传输方法中，所述无帧同步的后续数据块由载荷数据组成；所述有帧同步的后续数据块包括用于指示所述数据超帧起始位置的帧同步、用于指示所述数据超帧中后续数据块解析方式的时隙类型信息和载荷数据。

上述数据帧传输方法中，所述数据业务接收端接收所述数据超帧包括：根据所述有帧同步后续数据块中的帧同步确定所述数据超帧起始位置，同时根据所述有帧同步后续数据块中的时隙类型信息提取所述无帧同步后续数据块内的载荷数据。

上述数据帧传输方法中，所述无帧同步的后续数据块由用于指示其解析方式的时隙类型信息和载荷数据组成；所述有帧同步的后续数据块包括用于指示数据超帧起始位置的帧同步、用于指示其解析方式的时隙类型信息和载荷数据。

上述数据帧传输方法中，所述数据业务接收端接收数据超帧包括：根据所述私有数据头内的同步比例确定所述数据超帧起始位置，并提取所述数据超帧内的载荷数据。

上述数据帧传输方法中，在数据帧中，最后一个数据超帧的有帧同步的后续数据块与无帧同步的后续数据块的比例根据数据长度和后续数据块的总数进行计算得到。

本发明还构造了一种数据帧传输装置，包括：

数据业务发送端，所述数据业务发送端包括用于将一个标准数据头、一个用于携带控制信息的私有数据头以及至少一个数据超帧进行封装的装置，以及用于将一个标准数据头、一个用于携带控制信息的私有数据头以及至少一个数据超帧发送至链路的装置；

数据业务接收端，所述数据业务接收端包括用于对所述标准数据头进行解码的装置、用于对所述私有数据头进行解码的装置、用于根据所述控制信息接收数据超帧的装置、以及用于根据所述控制信息对所述数据超帧中的载荷数据进行解析的装置。

上述数据帧传输装置中，所述根据所述控制信息对所述后续数据块中的载荷数据进行解析的装置包括：用于根据所述有帧同步后续数据块中的帧同步确定所述数据超帧起始位置的装置、以及用于根据时隙类型信息提取所述后续数据块内的载荷数据的装置。

上述数据帧传输装置中，所述根据所述控制信息对所述后续数据块中的载荷数据进行解析的装置包括：用于根据所述私有数据头内的同步比例提取所述数据超帧内的载荷数据的装置。

本发明的有益效果为：本发明通过在数据业务发送端增加私有数据头，并按照预设的比例将有帧同步的后续数据块和无帧同步的后续数据块组成数据超帧进行封装后发送，让数据超帧中无帧同步的后续数据块可以携带额外的载荷数据,并通过所述私有数据头中定义的控制信息指示后续数据块的接收方式，保证数据业务接收端能准确解析数据帧，提高了信道的有效数据传输效率；而且在私有数据头前面还有标准数据头，使得本发明与原来的数据传输方式兼容，原来的数据传输方式无法识别本次数据业务的设备不会继续处理后续数据块，不会对原标准数据业务产生影响。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有技术中DMR/PDT标准数据帧格式；

图2是现有技术中DMR/PDT标准数据帧填充过程；

图3是现有技术中DMR/PDT不带私有数据头的标准数据传输过程；

图4是现有技术中DMR/PDT中私有数据头帧格式定义；

图5是现有技术中DMR/PDT带私有数据头的标准数据传输过程。

图6为本发明优选实施例的方法流程图；

图7是本发明优选实施例中无帧同步数据块中间部分载荷数据格式定义；

图8是本发明优选实施例中同步比例设置为1：3时的数据传输过程；

图9是本发明数据帧传输装置的原理示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

图6示出了本发明一个优选实施例中的提高有效数据传输效率的方法，包括以下步骤：

数据业务发送端将一个标准数据头、一个用于携带控制信息的私有数据头以及至少一个数据超帧封装后发送至链路；数据超帧由有帧同步的后续数据块与无帧同步的后续数据块按预设比例组成；控制信息包括同步比例，同步比例与预设比例一致；数据业务接收端接收数据帧时，首先对标准数据头以及私有数据头进行解码，得到私有数据头内携带的控制信息，根据控制信息对后续数据块中的载荷数据进行接收和解析。

在数据业务发送端，通过私有数据头携带同步比例等控制信息，通过有帧同步的后续数据块携带时隙类型信息，在无帧同步的后续数据块中，将原标准后续数据块中携带帧同步/嵌入式信令和时隙类型的部分替换为载荷数据，该无帧同步的后续数据块该替换部分的比例可以根据传输设备的时钟精度以及链路情况进行动态设置，该后续数据块中间被替换为载荷数据部分的结构定义如图7所示。

在数据业务接收端，由于数据超帧中每个数据块的数据类型及解析方式都完全相同，接收数据帧时只需判断标准数据头和私有数据头中相关控制信息及数据超帧中有帧同步数据块中时隙类型部分信息即可；标准数据头和私有数据头原标准控制信息部分与现有标准中定义的结构相同，以保证与原标准有较好的兼容性。

接收方首先接收和解析标准数据头和私有数据头，提取出控制信息，该控制信息包括后续数据块的数量，数据长度、色码、同步比例、服务接入点和数据包类型等。然后接收和解析数据超帧中有帧同步的后续数据块，确定数据超帧起始位置，提取出时隙类型信息（时隙类型中包括数据超帧中后续数据块使用的数据类型），然后在接收到数据超帧过程中，根据以上控制信息提取出后续数据块中的载荷数据。

在一些实施例中，数据超帧中有同帧步的后续数据块包括用于指示数据超帧起始位置的帧同步、用于指示数据超帧中后续数据块解析方式时隙类型信息和载荷数据，无帧同步的后续数据块由载荷数据组成。无帧同步的后续数据块内只有载荷数据，中间与两边的载荷数据可以采用不同的纠错算法生成。将无帧同步的后续数据块中的帧同步/嵌入式信令和时隙类型信息替换为载荷数据，能提高信道的有效数据传输效率。

在具体实施例中，同步比例设置为1：3，即私有数据头中的同步比例字段设置为0011₂，表示一个带帧同步及时隙类型信息的后续数据块与三个不带帧同步及时隙类型信息的后续数据块组成一个数据超帧。不带帧同步及时隙类型信息的后续数据块中间有68比特的位置可携带额外的载荷数据，后续数据块的解析方式可以从有帧同步后续数据块中的时隙类型信息中提取，并维持到下一个带帧同步及时隙类型信息的后续数据块进行更新，其数据传输过程如图8所示。有帧同步与无帧同步的后续数据块按比例组成数据超帧的形式进行传输，能提高有效数据的传输能力和效率。

数据业务接收端根据有帧同步后续数据块中的帧同步确定数据超帧起始位置，同时根据有帧同步后续数据块中的时隙类型信息提取无帧同步后续数据块内的载荷数据。

在另一个实施例中，无帧同步的后续数据块由用于指示其解析方式的时隙类型信息和载荷数据组成；有帧同步的后续数据块包括用于指示数据超帧起始位置的帧同步、用于指示其解析方式的时隙类型信息和载荷数据。将无帧同步的后续数据块中的帧同步/嵌入式信令替换为载荷数据，能提高信道的有效数据传输效率。

数据业务接收端根据有帧同步后续数据块中的帧同步确定数据超帧起始位置，同时根据后续数据块中的时隙类型信息提取该后续数据块内的载荷数据。

在另一些实施例中，数据业务接收端根据私有数据头内的同步比例确定数据超帧的起始位置，并提取数据超帧内的载荷数据。

在一些实施例中，最后一个数据超帧的有帧同步的后续数据块与无帧同步的后续数据块的比例根据数据长度和后续数据块的总数进行计算得到。中间的数据超帧的预设比例与第一个数据超帧的预设比例相同。

与标准数据头不同，私有数据头帧字段定义如表1所示，其中：私有数据头控制信息中的服务接入点和数据包类型，用于指示私有数据头及后续数据帧的格式，服务接入点以及数据包类型可以填为私有数据包，表明后续数据部分为私有结构，避免与标准数据业务产生冲突和影响；MFID字段为厂家自己的FID；同步比例字段表示后续数据超帧中有帧同步和无帧同步后续数据块的比例；操作码部分表示本发明的私有数据头的作用，这里表示用于数据超帧格式的传输业务。

表1私有数据头帧字段

私有数据头中还携带有载荷数据。为了进一步提高传输效率，私有数据头中剩余的56比特可以用来传输载荷数据。数据业务接收端在接收私有数据头的控制信息时，同时提取私有数据头中携带的载荷数据。

私有数据头和后续数据块中的载荷数据通过BPTC码纠错方式进行纠错。可保证数据帧中间插入数据的传输可靠性。

同步比例为1：M，M为正整数。同步比例越大，单位时间内可以传输的载荷数据越多，有效数据的传输效率提升的也越多。M的取值可以根据传输设备时钟精度及链路情况进行动态设置。优选地，M大于1小于等于5。为了防止连续多帧没有同步可能导致的时钟漂移问题，较佳的同步比例建议设置在1：5以内。

一种数据帧格式，包括一个标准数据头、一个用于携带控制信息的私有数据头以及至少一个数据超帧，数据超帧由有帧同步的后续数据块与无帧同步的后续数据块按预设比例组成；控制信息包括同步比例，同步比例与预设比例一致。

在一些实施例中，数据超帧中无帧同步的后续数据块由载荷数据组成，有帧同步的后续数据块包括用于指示数据超帧起始位置的帧同步、用于指示数据超帧中后续数据块解析方式的时隙类型信息和载荷数据。无帧同步的后续数据块中只有载荷数据，根据前面有帧同步后续数据块中的时隙类型信息进行解析。

在另一些实施例中，无帧同步的后续数据块由用于指示其解析方式的时隙类型信息和载荷数据组成；有帧同步的后续数据块包括用于指示数据超帧起始位置的帧同步、用于指示其解析方式的时隙类型信息和载荷数据。

在数据帧中，最后一个数据超帧的有帧同步的后续数据块与无帧同步的后续数据块比例根据数据长度和后续数据块的总数进行计算得到。中间的数据超帧的预设比例与第一个数据超帧的预设比例相同。

一种数据帧传输装置，如图9所示，该传输装置包括数据业务发送端以及数据业务接收端。数据业务发送端包括用于将一个标准数据头、一个用于携带控制信息的私有数据头以及至少一个数据超帧进行封装的装置，和用于将一个标准数据头、一个用于携带控制信息的私有数据头以及至少一个数据超帧发送至链路的装置。数据业务接收端包括用于对标准数据头进行解码的装置，用于对私有数据头进行解码的装置，用于根据控制信息接收数据超帧的装置，以及用于根据控制信息对后续数据块中的载荷数据进行解析的装置。

在一些实施例中，根据控制信息对后续数据块中的载荷数据进行解析的装置包括：用于根据有帧同步后续数据块中的帧同步确定数据超帧起始位置的装置、以及根据时隙类型信息提取后续数据块内的载荷数据的装置。

在另一些实施例中，根据控制信息对后续数据块中的载荷数据进行解析的装置包括：用于根据私有数据头内的同步比例提取数据超帧内的载荷数据的装置。

在另一些实施例中，根据控制信息对后续数据块中的载荷数据进行解析的装置包括：用于根据有帧同步后续数据块中的帧同步确定数据超帧起始位置的装置，用于根据后续数据块中的时隙类型信息提取该后续数据块内的载荷数据的装置。

在具体实施例中，以同步比例设置为1：3的情况为例与标准传输方式进行对比说明，同步比例设置为1：3的数据超帧传输过程如图8所示。

在发送端：首先生成标准数据头帧，与原有的标准数据传输方式兼容；然后根据用户设置的同步比例和使用的数据包类型生成私有数据头帧。

根据用户的数据长度及内容生成56比特载荷数据填充在私有数据头中的用户数据部分；再生成标准的196比特及68比特载荷数据分别填充在每个后续数据块两边及中间的用户数据部分。

1个标准数据头加1个私有数据头（私有数据头可携带56比特的用户有效数据）加1个数据超帧（1个有帧同步的后续数据块加3个无帧同步的后续数据块可携带96+128+128+96比特的用户有效数据），共6个数据帧一共可以携带用户有效数据56+96+128+96+128=504比特。如果采用原标准方案传输，使用1个标准数据头加1个私有数据头，再加4个标准后续数据块，一共6个数据帧只能携带96+96+96+64=352比特用户有效数据，通过对比可看出，本发明比原标准方案的传输效率提高了40%左右。

在接收端：接收端首先接收和解析标准数据头和私有数据头，提取出控制信息及私有数据头中的56比特用户数据；然后根据同步比例接收数据超帧，先接收和解析数据超帧中有帧同步的后续数据块，提取出时隙类型信息；然后在接收数据超帧的过程中，根据以上控制信息分别提取出后续数据块中的用户数据，其中包括有帧同步后续数据块两边的96比特用户数据，以及无帧同步后续数据块两边的96比特用户数据和中间的32比特用户数据。数据接收过程中，一个数据超帧中无帧同步后续数据块的时隙类型信息需要根据前面有帧同步后续数据块进行更新，更新的频率与设置的同步比例相同。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种数据帧传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

数据业务发送端将一个标准数据头、一个用于携带控制信息的私有数据头以及至少一个数据超帧封装后发送至链路；所述数据超帧由有帧同步的后续数据块与无帧同步的后续数据块按预设比例组成，同时，将所述无帧同步的后续数据块中用于携带帧同步信息的部分替换为载荷数据；所述控制信息包括同步比例，所述同步比例与所述预设比例一致；

数据业务接收端接收数据帧时，首先对所述标准数据头以及所述私有数据头进行解码，得到所述私有数据头内携带的所述控制信息，根据所述控制信息对所述有帧同步的后续数据块和所述无帧同步的后续数据块中的载荷数据进行接收和解析。

2.根据权利要求1所述的数据帧传输方法，其特征在于，所述无帧同步的后续数据块由载荷数据组成；所述有帧同步的后续数据块包括用于指示数据超帧起始位置的帧同步、用于指示所述数据超帧中所述有帧同步的后续数据块和无帧同步的后续数据块解析方式的时隙类型信息和载荷数据。

3.根据权利要求2所述的数据帧传输方法，其特征在于，所述数据业务接收端接收数据帧包括：根据所述有帧同步的后续数据块中的帧同步确定所述数据超帧起始位置，同时根据所述有帧同步的后续数据块中的时隙类型信息提取所述无帧同步的后续数据块内的载荷数据。

4.根据权利要求1所述的数据帧传输方法，其特征在于，所述无帧同步的后续数据块由用于指示其解析方式的时隙类型信息和载荷数据组成；所述有帧同步的后续数据块包括用于指示数据超帧起始位置的帧同步、用于指示其解析方式的时隙类型信息和载荷数据。

5.根据权利要求4所述的数据帧传输方法，其特征在于，所述数据业务接收端接收数据帧包括：根据所述有帧同步的后续数据块中的帧同步确定所述数据超帧起始位置，同时根据所述无帧同步的后续数据块中的时隙类型信息提取所述无帧同步的后续数据块内的载荷数据。

6.根据权利要求1所述的数据帧传输方法，其特征在于，所述数据业务接收端接收数据帧包括：根据所述私有数据头内的同步比例确定所述数据超帧起始位置，并提取所述数据超帧内的载荷数据。

7.根据权利要求1所述的数据帧传输方法，其特征在于，在数据帧中，最后一个数据超帧的有帧同步的后续数据块与无帧同步的后续数据块的比例根据载荷数据的长度、所述有帧同步的后续数据块和所述无帧同步的后续数据块的总数进行计算得到。

8.一种数据帧传输装置，其特征在于，包括：

数据业务发送端，所述数据业务发送端包括用于将一个标准数据头、一个用于携带控制信息的私有数据头以及至少一个数据超帧进行封装的装置，和用于将封装后的一个标准数据头、一个用于携带控制信息的私有数据头以及至少一个数据超帧发送至链路的装置；其中，所述数据超帧由有帧同步的后续数据块与无帧同步的后续数据块按预设比例组成；所述控制信息包括同步比例，所述同步比例与所述预设比例一致，且所述无帧同步的后续数据块中用于携带帧同步信息的部分替换为载荷数据；

数据业务接收端，所述数据业务接收端包括用于对所述标准数据头进行解码的装置、用于对所述私有数据头进行解码的装置、用于根据所述控制信息接收数据超帧的装置、以及用于根据所述控制信息对所述数据超帧中的载荷数据进行解析的装置。

9.根据权利要求8所述的数据帧传输装置，其特征在于，所述根据所述控制信息对所述数据超帧中的载荷数据进行解析的装置包括：用于根据所述有帧同步的后续数据块中的帧同步确定所述数据超帧起始位置的装置、以及用于根据时隙类型信息提取所述无帧同步的后续数据块内的载荷数据的装置。

10.根据权利要求8所述的数据帧传输装置，其特征在于，所述根据所述控制信息对所述数据超帧中的载荷数据进行解析的装置包括：用于根据所述私有数据头内的同步比例提取所述数据超帧内的载荷数据的装置。