CN107071922B - 一种窄带通信条件下高效的数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种窄带通信条件下高效的数据传输方法，该方法属于无线通信数据传输领域，所述的方法是，基站下发无线信道资源和需要参与数据传输业务的用户信息，终端接收并解析该信息后，自主计算所分配的业务信道和发射窗口，自动完成向业务信道的迁移，并实时与基站广播下发的时间同步信息进行窗口匹配，在对应的发射窗口上完成数据传输，数据传输结束后，终端自行返回控制信道。业务执行的整个过程无需基站干预，避免了基站与终端之间频繁的信令交互，降低了空口资源的消耗，将空口资源充分用于有效数据的传输。特别是在多终端并发数据传输应用场景下，显著提高了数据传输的速度和效率。

Description

一种窄带通信条件下高效的数据传输方法

技术领域

本发明属于无线通信领域，尤其涉及基于TDMA通信制式的基站和终端设备。

背景技术

在移动通信领域中，空中接口(简称空口)是基站和终端之间的无线传输规范，用来定义每个无线信道的使用频率、带宽、接入时机和编码方法等，不同的通信系统，有不同的空口定义和标准。

在窄带通信条件中，受限于空口的带宽，在某些应用场景下，数据传输业务的效果不是很理想。随着围绕窄带通信系统的数据业务日益丰富和完善，用户对于数据传输业务，特别是多点并发的上下行数据传输业务，包括功能、效率和响应速度，都提出了较高的要求。

在传统的数据传输业务中，基本都是通过终端随机接入申请、接入应答、业务信道分配和数据帧传输等过程来完成传输流程，而且不能以组用户作为传输对象，只能通过以个人用户为传输对象的轮询方式来完成数据传输的整个过程，在多终端并发使用的应用场景下，这种传统流程下的数据传输明显不能满足实际应用的要求。

其存在的问题如下：

1、传统的数据传输流程中，是以个人用户为对象进行上行数据的传输控制，期间需要大量的空口信令交互，以完成随机接入请求、接入应答和信道分配等过程，占用较多的空口资源，数据传输的净荷与所用空口资源的占比下降，没有充分利用无线信道资源。

2、一般的数据传输流程都引入了随机接入机制，当同一时刻大量的终端都需要传输数据的时候，会出现频繁的空口碰撞，导致接入成功率大大降低，严重影响数据传输业务的响应速度。

3、利用组用户作为数据传输的对象，虽然可以解决基站到终端下行数据传输的瓶颈问题，但是需要提前对终端进行静态编组，不能动态指定特定的终端参与数据传输业务，降低了业务的灵活性和易用性。

发明内容

本发明的目的是提出一种通用的、高效率的、可供多终端并发参与的数据传输方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种窄带通信条件下高效的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：基站在控制信道上分别向多个终端下发当前可用的无线信道资源；

S2：每个终端在控制信道上分别接收无线信道资源，从中提取信道数量、收发频率和信道号；并生成业务控制数据块，在业务控制数据块中构造包含信道总数量、收发频率和信道号的信道列表；所述的信道总数量为提取的信道数量加1；

S3：基站在控制信道上分别向多个终端下发参与数据传输业务的终端总数量和终端号码信息，并在业务信道广播时间同步信息；

S4：每个终端在控制信道上分别接收终端总数量和终端号码信息并解析，在解析出的终端号码中搜索终端自身的号码，如果搜索不到，则清空业务控制数据块，结束本流程；否则根据信道列表分别计算各自承载数据传输的业务信道和各自的发射窗口；

S5：每个终端分别迁移到各自承载数据传输的业务信道上，根据基站在业务信道上广播的时间同步信息和各自的发射窗口，在该业务信道上向基站进行数据传输；

S6：数据传输结束后，每个终端分别返回控制信道，清空业务控制数据块。

其中，所述步骤S4中每个终端在控制信道分别接收终端总数量和终端号码信息并解析，在解析出的终端号码中搜索终端自身的号码，如果搜索不到，则清空业务控制数据块，结束本流程；否则根据信道列表分别计算各自承载数据传输的业务信道，具体包括以下步骤：

S401：每个终端在控制信道上分别接收终端总数量和终端号码信息并解析；

S402：每个终端分别判断解析出的终端号码的数量与终端总数量是否一致，若一致，则执行步骤S403，否则，将解析出的终端号码信息缓存起来，转入步骤S401；

S403：每个终端分别在解析出的终端号码中搜索终端自身的号码并确定自身号码在终端号码中的索引位置；如果搜索不到，则清空业务控制数据块后，结束本流程；否则，执行S404；

S404：每个终端分别根据自身号码在终端号码中的索引位置和信道列表，计算出各自承载数据传输的业务信道索引值，计算的公式为：

ChanIndex＝MsIndex％N；

其中，ChanIndex为当前承载数据传输的业务信道索引值；N为信道总数量；

MsIndex为终端自身号码在终端号码中的索引位置；

S405：每个终端分别根据信道列表和各自承载数据传输的业务信道索引值获得各自承载数据传输的业务信道；

其中所述步骤S4中计算发射窗口，具体包括以下步骤：

S411：计算承载数据传输的业务信道上承载的终端数量；计算的方法为：

TxNum＝M/N+(M％N)(ChanIndex+1)

其中，TxNum为当前承载数据传输的业务信道上进行数据传输的终端数量；

ChanIndex为当前承载数据传输的业务信道索引值，N为信道总数量，M为

终端总数量；

S412：根据终端自身号码在终端号码中的索引位置、信道列表和承载数据传输的业务信道索引值，计算在当前承载数据传输的业务信道上该终端排队的位置索引；计算的方法为：

QueueIndex＝MsIndex/N+(MsIndex％N)/(ChanIndex+1)；

式中，QueueIndex为当前承载数据传输的业务信道上终端排队的位置索引，MsIndex为终端自身号码在在终端号码中的索引位置，ChanIndex为当前承载数据传输的业务信道索引值，N为信道总数量；

S413：根据当前承载数据传输的业务信道上终端排队的位置索引、当前承载数据传输的业务信道上进行数据传输的终端数量和待发数据的长度，计算终端进行数据传输的发射窗口；计算的方法为：

TxWind＝(QueueIndex*L)+(TxNum*L)*n；

式中，TxWind为终端在进行数据传输时采用的发射窗口；QueueIndex为当前承载数据传输的业务信道上终端排队的位置索引；L为待发数据所占用的时隙长度；TxNum为当前承载数据传输的业务信道上进行数据传输的终端数量；其中，n＝511/(TxNum*L)。

其中，所述步骤S5具体包括以下步骤：

S501：每个终端分别迁移到各自承载数据传输的业务信道上；

S502：将待发数据写入发送队列；

S503：判断业务信道上广播的时间同步信息是否等于发射窗口；若等于，则执行步骤S505，否则执行步骤S504；

S504：等待下一个广播的时间同步信息，执行步骤S503；

S505：从发送队列中提取待发数据向基站传输；

S506：判断发送队列是否为空，若为空，则停止发送；否则，转入步骤S505。

本发明方法相对于背景技术的优点：

(1)相比于传统的以组用户作为对象的数据传输方法，本方法可以灵活设置用户号码，尤其是在多终端并发参与的业务场景下，采用动态下发的机制将指定的用户重组为一个整体，从而进行数据传输流程的控制，降低了空口的资源消耗，增强了数据传输业务的灵活性和易用性。

(2)本方法在数据传输过程中，终端通过自主计算所分配的业务信道和发射窗口，代替了空口的随机接入机制，在业务信道上利用时隙为单位控制终端排队，充分利用了无线信道资源，避免了空口碰撞，显著提高了数据传输的速度和效率。

(3)本方法中，每一个终端都分配了多个发射窗口，在电磁信号比较复杂的应用环境中，可以借助于数据重发的机制，避免空中的突发干扰，提高数据传输的成功率，因此，该数据传输方法有着较强的环境适应性。

附图说明

图1为本发明中终端计算业务信道和发射窗口的流程图；

图2为本发明中空口数据传输的示意图；

图3为本发明中业务控制数据块的数据结构；

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明。

一种窄带通信条件下高效的数据传输方法，具体过程如下：

S1：基站在控制信道上分别向多个终端下发当前可用的无线信道资源；

S2：每个终端在控制信道上分别接收无线信道资源，从中提取信道数量、收发频率和信道号；并生成业务控制数据块，在业务控制数据块中构造包含信道总数量、收发频率和信道号的信道列表；所述的信道总数量为提取的信道数量加1；

如果信道数量为0，则说明本基站为单载波基站，以终端当前守候的控制信道相邻的信道作为承载数据传输的业务信道，信道总数量为1；如果信道数量为N(N≠0).则说明基站为多载波基站，从中解析出信道数量、收发频率和信道号信息，信道总数量为N+1；

S3：基站在控制信道上分别向多个终端下发参与数据传输业务的终端总数量和终端号码信息，并在业务信道广播时间同步信息；

S4：每个终端在控制信道上分别接收终端总数量和终端号码信息并解析，在解析出的终端号码中搜索终端自身的号码，如果搜索不到，则清空业务控制数据块，结束本流程；否则根据信道列表分别计算各自承载数据传输的业务信道和各自的发射窗口；如图1所示，

计算业务信道：

S401：每个终端在控制信道上分别接收终端总数量和终端号码信息并解析；

S402：每个终端分别判断解析出的终端号码的数量与终端总数量是否一致，若一致，则执行步骤S403，否则，将解析出的终端号码信息缓存起来，转入步骤S401；

S403：每个终端分别在解析出的终端号码中搜索终端自身的号码并确定自身号码在终端号码中的索引位置；如果搜索不到，则清空业务控制数据块后，结束本流程；否则，执行S404；

S404：每个终端分别根据自身号码在终端号码中的索引位置和信道列表，计算出各自承载数据传输的业务信道索引值，计算的公式为：

ChanIndex＝MsIndex％N；

其中，ChanIndex为当前承载数据传输的业务信道索引值；N为信道总数量；

MsIndex为终端自身号码在终端号码中的索引位置；

S405：每个终端分别根据信道列表和各自承载数据传输的业务信道索引值获得各自承载数据传输的业务信道；

计算发射窗口：

S411：设定当前承载数据传输的业务信道号为Chan；计算当前承载数据传输的业务信道上承载的终端数量；计算的方法为：

TxNum＝M/N+(M％N)(ChanIndex+1)

其中，TxNum为当前承载数据传输的业务信道上进行数据传输的终端数量；

ChanIndex为当前承载数据传输的业务信道索引值，N为信道总数量，M为

终端总数量；

S412：终端根据自身号码在终端号码中的索引位置、信道列表和当前承载数据传输的业务信道索引值，计算在当前承载数据传输的业务信道上该终端排队的位置索引；

计算的方法为：

QueueIndex＝MsIndex/N+(MsIndex％N)/(ChanIndex+1)；

式中，QueueIndex为当前承载数据传输的业务信道上终端排队的位置索引，MsIndex为终端自身号码在终端号码中的索引位置，ChanIndex为当前承载数据传输的业务信道索引值，N为信道总数量；

S413：根据当前承载数据传输的业务信道上终端排队的位置索引、当前承载数据传输的业务信道上进行数据传输的终端数量和待发数据的长度，计算终端进行数据传输的发射窗口；

计算的方法为：

TxWind＝(QueueIndex*L)+(TxNum*L)*n；

式中，TxWind为终端在进行数据传输时采用的发射窗口；QueueIndex为当前承载数据传输的业务信道上终端排队的位置索引；L待发数据所占用的时隙长度；TxNum为当前承载数据传输的业务信道上进行数据传输的终端数量；其中，n＝511/(TxNum*L)。

S5：终端迁移到承载数据传输的业务信道上，在该业务信道上根据基站在业务信道上广播的时间同步信息和发射窗口，向基站进行数据传输，具体过程为：

S501：每个终端分别迁移到各自承载数据传输的业务信道上；

S502：切换锁相环的频率到Chan对应的频点，触发物理层与空口完成同步；终端将待发数据写入发送队列，设置发射标志；

S503：终端判断业务信道上广播的时间同步信息是否等于发射窗口；若等于，则执行步骤S505，否则执行步骤S504；

S504：终端等待下一个业务信道上广播的时间同步信息，执行步骤S503；

S505：从发送队列中提取数据送到物理层，通过物理层调制后发送到空口，向基站传输；空口的数据传输示意图如图2所示；

S506：判断发送队列是否为空，若为空，则停止发送；否则，转入步骤S505。

S6：数据传输结束后，终端返回控制信道，清空业务控制数据块。

切换锁相环的频率到控制信道所对应的频点，触发物理层与空口重新进行同步；清空数据传输的业务控制数据块，释放内存，业务结束。

如上详细地描述了一次数据传输业务完整的实施过程，在多终端并发的使用场景下，终端能够自动分配并迁移到对应的业务信道，并根据发射窗口独立完成数据传输，避免了与基站之间频繁的空口信令交互，降低了空口的资源消耗，在窄带通信条件下，可以充分利用无线信道资源，满足高效传输数据的要求。

Claims (2)

1.一种窄带通信条件下高效的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：基站在控制信道上分别向多个终端下发当前可用的无线信道资源；

S2：每个终端在控制信道上分别接收无线信道资源，从中提取信道数量、收发频率和信道号；并生成业务控制数据块，在业务控制数据块中构造包含信道总数量、收发频率和信道号的信道列表；所述的信道总数量为提取的信道数量加1；

S3：基站在控制信道上分别向多个终端下发参与数据传输业务的终端总数量和终端号码信息，并在业务信道广播时间同步信息；

S4：每个终端在控制信道上分别接收终端总数量和终端号码信息并解析，在解析出的终端号码中搜索终端自身的号码，如果搜索不到，则清空业务控制数据块，结束本流程；否则根据信道列表分别计算各自承载数据传输的业务信道和各自的发射窗口；

S5：每个终端分别迁移到各自承载数据传输的业务信道上，根据基站在业务信道上广播的时间同步信息和各自的发射窗口，在该业务信道上向基站进行数据传输；

S6：数据传输结束后，每个终端分别返回控制信道，清空业务控制数据块；

其中：所述步骤S4中计算各自承载数据传输的业务信道，具体包括以下步骤：

S401：每个终端在控制信道上分别接收终端总数量和终端号码信息并解析；

S402：每个终端分别判断解析出的终端号码的数量与终端总数量是否一致，若一致，则执行步骤S403，否则，将解析出的终端号码信息缓存起来，转入步骤S401；

S403：每个终端分别在解析出的终端号码中搜索终端自身的号码并确定自身号码在终端号码中的索引位置；如果搜索不到，则清空业务控制数据块后，结束本流程；否则，执行S404；

S404：每个终端分别根据自身号码在终端号码中的索引位置和信道列表，计算出各自承载数据传输的业务信道索引值，计算的公式为：

ChanIndex＝MsIndex％N；

其中，ChanIndex为当前承载数据传输的业务信道索引值；N为信道总数量；

MsIndex为终端自身号码在终端号码中的索引位置；

S405：每个终端分别根据信道列表和各自承载数据传输的业务信道索引值获得各自承载数据传输的业务信道；

所述步骤S4中计算发射窗口，具体包括以下步骤：

S411：计算承载数据传输的业务信道上承载的终端数量；

计算的方法为：

TxNum＝M/N+(M％N)(ChanIndex+1)

其中，TxNum为当前承载数据传输的业务信道上进行数据传输的终端数量；

ChanIndex为当前承载数据传输的业务信道索引值，N为信道总数量，M为终端总数量；

S412：根据终端自身号码在终端号码中的索引位置、信道列表和承载数据传输的业务信道索引值，计算在当前承载数据传输的业务信道上该终端排队的位置索引；

计算的方法为：

QueueIndex＝MsIndex/N+(MsIndex％N)/(ChanIndex+1)；

式中，QueueIndex为当前承载数据传输的业务信道上终端排队的位置索引，MsIndex为终端自身号码在在终端号码中的索引位置，ChanIndex为当前承载数据传输的业务信道索引值，N为信道总数量；

S413：根据当前承载数据传输的业务信道上终端排队的位置索引、当前承载数据传输的业务信道上进行数据传输的终端数量和待发数据的长度，计算终端进行数据传输的发射窗口；

计算的方法为：

TxWind＝(QueueIndex*L)+(TxNum*L)*n；

式中，TxWind为终端在进行数据传输时采用的发射窗口；QueueIndex为当前承载数据传输的业务信道上终端排队的位置索引；L为待发数据所占用的时隙长度；TxNum为当前承载数据传输的业务信道上进行数据传输的终端数量；其中，n＝511/(TxNum*L)。

2.根据权利要求1所述的一种窄带通信条件下高效的数据传输方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括以下步骤：

S501：每个终端分别迁移到各自承载数据传输的业务信道上；

S502：将待发数据写入发送队列；

S503：判断业务信道上广播的时间同步信息是否等于发射窗口；若等于，则执行步骤S505，否则执行步骤S504；

S504：等待下一个广播的时间同步信息，执行步骤S503；

S505：从发送队列中提取待发数据向基站传输；

S506：判断发送队列是否为空，若为空，则停止发送；否则，转入步骤S505。