CN110061948B - 基于多态帧的自适应比特加载方法、设备及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于多态帧的自适应比特加载方法、设备及存储介质，方法包括：局端和终端建立连接时进行管理帧交互，获取多态帧参数；终端接收多态帧，计算信噪比，并进行自适应比特加载；局端接收多态帧，计算信噪比，并进行自适应比特加载。本发明针对在局端和多终端互联的系统中，各终端在网络中的不同位置，衰减的不一样导致大带宽下不同子载波将呈现不同的信道特征，能够依据信道变化来自适应调整带宽，保证系统的有效带宽，提高通信的可靠性，其工程化应用前景十分广阔。

Description

基于多态帧的自适应比特加载方法、设备及存储介质
技术领域
本发明涉及一种自适应比特加载方法、设备及存储介质，特别是涉及一种基于多态帧的自适应比特加载方法、设备及存储介质。
背景技术
HINOC2.0系统利用有线电视网同轴电缆传输网络数据包，拥有128MHz的高带宽、网络覆盖距离远等特点，设计为典型的OFDM系统。
该系统在远距离传输时受制于功率放大器、信道等影响，在大带宽下不同子载波对信道的衰减表征不一，在信道变化时误码率会剧烈波动。所以，需要寻找一种有效而又准确方法来表征不同子载波的信噪比并进行自适应比特加载，保证带宽随着信道的变化而合理变化。
发明内容
发明目的：本发明要解决的技术问题是提供一种基于多态帧的自适应比特加载方法、设备及存储介质，解决了由于大带宽下不同子载波对信道的衰减不同所导致的误码率在信道变化时剧烈波动的问题，能够通过准确和有效地表征不同子载波信噪比的方式来进行自适应比特加载，保证带宽随着信道的变化而变化。
技术方案：本发明所述的基于多态帧的自适应比特加载方法，包括：
局端和终端建立连接时进行管理帧交互，获取多态帧参数；
终端接收多态帧，计算信噪比，并进行自适应比特加载；
局端接收多态帧，计算信噪比，并进行自适应比特加载。
进一步的，所述的多态帧为固定采用QPSK调制方式的数据帧，建立连接阶段时多态帧承载的内容为局端配置网络的信息，链路维护阶段时多态帧承载的内容为正常数据。
进一步的，所述获取多态帧参数的方法为：局端周期广播管理帧，终端收到广播的管理帧后，如果发现局端在可以接纳新的终端的状态下，终端发送ADM_REQ管理帧，局端通过解析该管理帧得到终端的多态帧参数，并按照自身的资源使用情况通过新的ADM_RES管理帧告知终端多态帧参数，终端通过解析该管理帧得到局端的多态帧参数。
进一步的，所述的多态帧参数包括多态帧位置和多态帧窗口，所述的多态帧窗口表示多态帧的OFDM符号个数，多态帧窗口最大为4个OFDM符号，最小为1个OFDM符号。
进一步的，所述的多态帧位置具体为，下行的多态帧位于MAP帧前面紧挨着MAP帧，上行的多态帧位于R帧后面且紧挨着R帧，上下行多态帧位于同一个MAP周期。
进一步的，信噪比计算的步骤为：
(1)将多态帧的子载波数据做累加，到指定的次数后平均得到中心点；
(2)通过后续多态帧的子载波数据减去中心点对应的子载波数据得到向量差，计算向量差的累计平均；
(3)将后续多态帧子载波数据的累计平均作为信号，向量差的累计平均作为噪声，计算得到信噪比。
进一步的，终端进行自适应比特加载的方法为：终端依据所述信噪比映射调制方式，完成下行自适应比特加载；终端通过管理帧将自适应比特加载方式发送给局端，局端和终端完成同步更新。
进一步的，局端进行自适应比特加载的方法为：局端依据所述信噪比映射调制方式，完成上行自适应比特加载；局端通过管理帧将自适应比特加载方式发送给终端，局端和终端完成同步更新。
本发明所述的设备，包括计算机存储器和处理器，所述的存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得处理器执行上述的基于多态帧的自适应比特加载方法。
本发明所述的存储介质，其上存储有计算机程序，所述的计算机程序在被计算机处理器执行时实现上述的基于多态帧的自适应比特加载方法。
有益效果：本发明针对在局端和多终端互联的系统中，各终端在网络中的不同位置，衰减的不一样导致大带宽下不同子载波将呈现不同的信道特征，能够依据信道变化来自适应调整带宽，保证系统的有效带宽，提高通信的可靠性，其工程化应用前景十分广阔。
附图说明
图1是多态帧位置示意图一；
图2是多态帧位置示意图二；
图3是ADM_REQ管理帧结构图；
图4是ADM_RES管理帧结构图。
具体实施方式
本实施例所述的基于多态帧的自适应比特加载方法，包括局端和终端协商多态帧参数的方式、多态帧的传输内容和位置设置、下行子载波信噪比估计与自适应比特加载方式以及上行子载波信噪比估计与自适应比特加载方式。本发明中的多态帧是指固定调制方式的数据帧，在网络接纳阶段，多态帧承载的内容为局端配置网络的信息，在链路维护阶段，多态帧承载的内容为正常的数据。本发明中的多态帧窗是指多态帧的OFDM符号个数，多态帧窗的大小由终端和局端协商决定，最大的窗为四个OFDM符号，最小为一个OFDM符号。实施例的具体内容如下：
多态帧的传输内容表现为多态帧因承载不同用途的内容而表现出的多态，即多态帧为固定采用QPSK调制方式的数据帧，建立连接阶段时多态帧承载的内容为局端配置网络的信息，用于在接纳时局端与终端交互设备配置的初始化参数，即局端在连接阶段，发送给终端的数据为配置终端网络等的相关自定义信息，终端回复的是这些信息的确认，链路维护阶段时多态帧承载的内容为正常数据。多态帧参数包括多态帧所处的位置和多态帧窗口，多态帧所处的位置表现为特定的MAP周期里才允许发多态帧，且下行的多态帧位于MAP帧前面紧挨着MAP帧，而上行的多态帧位于R帧后面且紧挨着R帧，上下行多态帧位于同一个MAP周期；局端和终端通过协商决定多态帧位于哪几个MAP周期，且前半个PD周期与后半个PD周期对应的MAP周期均含有多态帧。多态帧窗口表示多态帧的OFDM符号个数，多态帧窗口最大为4个OFDM符号，最小为1个OFDM符号。多态帧的位置如图1和图2所示。
所述局端和终端协商多态帧参数的方式，用于在局端与终端通过管理帧交互多态帧窗口的大小、收发位置。具体方法是：局端周期广播管理帧(Empty帧)，终端收到广播的管理帧后，如果发现局端在可以接纳新的终端的状态下，终端发送新的上行信令帧，即ADM_REQ管理帧，ADM_REQ管理帧的结构如图3所示，该信令帧携带多态帧参数。局端通过解析该管理帧得到终端的多态帧参数，并按照自身的资源使用情况通过下行信令帧，即新的管理帧ADM_RES，告知终端最终的多态帧参数，ADM_RES管理帧的结构如图4所示。终端收到下行信令帧完成多态帧参数的获取。通过管理帧的交互，局端和终端获取多态帧参数，该参数将在本次连接中有效；如果参数发生改变，局端和终端需要重新进行连接。
所述下行子载波信噪比估计与自适应比特加载方式，用于控制物理层下行数据子载波或子载波组的比特加载方式。局端在经过协商的位置发送多态帧，终端使用经协商的位置接收多态帧，物理层截取均衡后多态帧计算信噪比并以此为依据自适应比特加载。
所述上行子载波信噪比估计与自适应比特加载方式，用于物理层上行数据子载波或子载波组的比特加载方式。局端与多个在线终端采用时分复用的方式顺序估计不同终端的子载波信噪比并分配比特方式，信噪比计算方式与下行一致，当所有终端做完比特加载后将重新顺序开始计算信噪比并以此为依据自适应比特加载。局端为每个在线上的终端计算信噪比并为每个终端完成上行比特加载，为所有终端计算并加载完毕算一轮，接着开始下一轮。
自适应比特加载的方式为，根据多态帧的子载波数据计算得到的信噪比按照不同的门限映射不同调制方式，下行自适应比特加载的方式通过上行管理帧发送给局端并完成同步更新。上行自适应比特加载的方式通过下行管理帧发送给终端并完成同步更新。
子载波信噪比计算方式是：多态帧的子载波数据预处理，将数据旋转至第一象限。计算步骤为：
(1)将多态帧的子载波数据做累加，到指定的次数后平均得到中心点；
(2)通过后续多态帧的子载波数据减去中心点对应的子载波数据得到向量差，计算向量差的累计平均；
(3)将后续多态帧子载波数据的累计平均作为信号，向量差的累计平均作为噪声，计算得到信噪比。
本实施例中，下行子载波自适应比特加载的步骤为：
步骤1：局端与终端交互管理帧协商多态帧的参数；
步骤2：局端在规划的时刻发送多态帧；
步骤3：多态帧承载配置该终端的信息；
步骤4：终端接收多态帧计算数据子载波中心点；
步骤5：终端在对应的周期发送多态帧；
步骤6：终端接收后续多态帧，并利用多态帧的数据子载波与前面中心点的向量差计算信噪比；
步骤7：终端依据子载波信噪比映射调制方式，完成自适应分配下行子载波或子载波组比特方式；
步骤8：终端通过管理帧发送生成的自适应比特加载方式给局端，局端和终端完成同步更新。
本实施例中，上行子载波自适应比特加载的步骤为：
步骤1：局端与终端交互管理帧协商多态帧的参数；
步骤2：终端在规划的时刻发送多态帧；
步骤3：局端接收多态帧并计算数据子载波中心点；
步骤4：局端接收该终端后续多态帧，利用多态帧数据子载波与中心点的向量差计算信噪比；
步骤5：局端完成该终端子载波信噪比映射调制方式，进而为该终端自适应分配上行子载波或子载波组比特方式；
步骤6：局端通过管理帧发送生成的自适应比特加载方式给终端，局端和终端完成同步更新。
本发明的实施例还提供了一种设备，设备包括存储器和至少一个处理器、存储在所述存储器中并可在所述至少一个处理器上运行的计算机程序、至少一条通讯总线。所述至少一个处理器执行所述计算机程序时实现上述基于多态帧的自适应比特加载方法实施例中的步骤。
本发明的实施例还提供了一种计算机存储介质，其上存储有计算机程序。当所述计算机程序由处理器执行时，可以实现前述基于多态帧的自适应比特加载的方法。例如，该计算机存储介质为计算机可读存储介质。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

Claims (9)

1.一种基于多态帧的自适应比特加载方法，其特征在于，包括：
局端和终端建立连接时进行管理帧交互，获取多态帧参数；
终端接收多态帧，计算信噪比，并进行自适应比特加载；
局端接收多态帧，计算信噪比，并进行自适应比特加载；
所述信噪比计算的步骤为：
(1)将多态帧的子载波数据做累加，到指定的次数后平均得到中心点；
(2)通过后续多态帧的子载波数据减去中心点对应的子载波数据得到向量差，计算向量差的累计平均；
(3)将后续多态帧子载波数据的累计平均作为信号，向量差的累计平均作为噪声，计算得到信噪比。
2.根据权利要求1所述的基于多态帧的自适应比特加载方法，其特征在于：所述的多态帧为固定采用QPSK调制方式的数据帧，建立连接阶段时多态帧承载的内容为局端配置网络的信息，链路维护阶段时多态帧承载的内容为正常数据。
3.根据权利要求1所述的基于多态帧的自适应比特加载方法，其特征在于所述获取多态帧参数的方法为：局端周期广播管理帧，终端收到广播的管理帧后，如果发现局端在可以接纳新的终端的状态下，终端发送ADM_REQ管理帧，局端通过解析该管理帧得到终端的多态帧参数，并按照自身的资源使用情况通过新的ADM_RES管理帧告知终端多态帧参数，终端通过解析该管理帧得到局端的多态帧参数。
4.根据权利要求1所述的基于多态帧的自适应比特加载方法，其特征在于：所述的多态帧参数包括多态帧位置和多态帧窗口，所述的多态帧窗口表示多态帧的OFDM符号个数，多态帧窗口最大为4个OFDM符号，最小为1个OFDM符号。
5.根据权利要求4所述的基于多态帧的自适应比特加载方法，其特征在于：所述的多态帧位置具体为，下行的多态帧位于MAP帧前面紧挨着MAP帧，上行的多态帧位于R帧后面且紧挨着R帧，上下行多态帧位于同一个MAP周期。
6.根据权利要求1所述的基于多态帧的自适应比特加载方法，其特征在于终端进行自适应比特加载的方法为：终端依据所述信噪比映射调制方式，完成下行自适应比特加载；终端通过管理帧将自适应比特加载方式发送给局端，局端和终端完成同步更新。
7.根据权利要求1所述的基于多态帧的自适应比特加载方法，其特征在于局端进行自适应比特加载的方法为：局端依据所述信噪比映射调制方式，完成上行自适应比特加载；局端通过管理帧将自适应比特加载方式发送给终端，局端和终端完成同步更新。
8.一种设备，包括计算机存储器和处理器，所述的存储器中存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，使得处理器执行如权利要求1至7任一项所述的基于多态帧的自适应比特加载方法。
9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述的计算机程序在被计算机处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述的基于多态帧的自适应比特加载方法。
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