CN111586880A - 适用于tdma的动态混合接入方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适用于TDMA的动态混合接入方法及系统，包括：步骤1：将一个或多个业务时隙作为公共时隙，按照CDMA正交码同时给一个或者多个用户使用；步骤2：判断设定用户对应的时隙是否有数据包，若否，则新到数据包由对应的时隙发送；步骤3：判断设定用户对应的时隙上是否已经存在大于或者等于1个数据包，若是，说明该时隙正忙，则新到数据包通过信令时隙向系统申请PN码；步骤4：判断是否已经分配PN码，获取用于TDMA的动态混合接入结果信息。本发明通过将若干时隙划分为可动态分配的时隙，并且以CDMA中的PN码为手段，将若干用户的数据通过动态时隙发送出去，减少“空闲”时隙的等待，从而降低系统平均时延，增大系统效率。
Description
技术领域
本发明涉及通信系统中媒体接入控制领域，具体地，涉及一种适用于TDMA的动态混合接入方法及系统，尤其是适用于以TDMA为基础的任何移动通信系统，特别是对时延敏感业务场景。
背景技术
在一些特殊的应用场景，例如工业控制或战场指挥，其典型的应用特征决定了在设计通信系统时资源分配、服务规则要更多考虑时延和可靠性因素。TDMA组网协议是目前通信系统使用最广泛的协议，能够保证服务质量并且可以达到很高的网络吞吐率。传统的TDMA协议采用了静态资源分配技术来管理物理层资源的访问，TDMA能够提供较好的网络容量，并且有助于控制QoS优先级的实现。每个节点都被指定了一个明确的资源配置，具体规定了在什么时候以及怎样使用物理层资源，这样就不会发生冲突。静态配置存在的问题是物理层资源的利用率很低，在同一个子网内各节点间存在动态且可能急剧变化的业务量需求的情况下，这个问题尤其突出。
现有技术中也有一些方法试图改善TDMA的效率低下问题，主要通过构建一种改进的动态时隙分配算法，比较不同帧长对网络性能的影响。或者将OFDM与TDMA结合提出一种正交时频多址接入协议ODTFMA，其研究对象是机群及其武器间的子网，机群内的子网能够采用多个正交频段同时传输。但是，现有技术中依然存在以下问题：适用面窄，只适用于特定场景，对某些业务模型，某些特定帧长效果明显，但适用性不高；依赖外加资源，例如利用频率或者空间复用来提高网络性能，对系统改动较大，如果考虑增加资源导致增加控制信令的开销，本质上对TDMA的改进并不大。
专利文献CN103491599A公开了一种TDMA协议的预测控制方法，用于解决现有TDMA协议通信效果差的技术问题。技术方案是采用前馈和反馈相结合，首先基于实时排队论模型，预测TDMA通信系统的允许到达率，完成前馈控制；接着通过反馈控制进一步纠正前馈模型建模复杂实时通信系统的不准确性。该方法有效地回避TDMA通信系统中的流量峰值问题，使节点接入更为迅速，系统通信更为稳健。由于动态地进行TDMA协议的拥塞控制，当通信节点检测到拥塞发生时，对节点的数据时隙资源分配采用接纳控制的方法，接纳或拒绝新的业务，从而有效回避了瞬时的流量峰值与网络拥塞。该专利在对TDMA的改进上仍然有待提高的空间。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于TDMA的动态混合接入方法及系统。
根据本发明提供的一种适用于TDMA的动态混合接入方法，包括：步骤S1：将一个业务时隙作为公共时隙，按照CDMA正交码同时给一个或者多个用户使用；步骤S2：判断设定用户对应的时隙是否有数据包，若否，则新到数据包由对应的时隙发送；步骤S3：判断设定用户对应的时隙上是否已经存在大于或者等于1个数据包，若是，说明该时隙正忙，则新到数据包通过信令时隙向系统申请PN(伪随机序列)码；步骤S4：判断是否已经分配PN码，获取用于TDMA的动态混合接入结果信息。
优选地，所述步骤S4包括：步骤S4.1：判断是否已经分配PN码，若是，则利用该PN码在公共时隙上发送数据包。
优选地，所述步骤S4还包括：步骤S4.2：判断是否已经分配PN码，若否，说明时隙全忙，则继续排队等待1帧长时间T，转到步骤S2。
优选地，所述步骤S1包括：步骤S1.1：将一个业务时隙作为公共时隙，按照CDMA正交码同时给多个用户使用。
优选地，所述步骤S3包括：步骤S3.1：根据PN码个数分配阈值设定参数，获取PN码个数分配阈值信息。
根据本发明提供的一种适用于TDMA的动态混合接入系统，包括：模块M1：将一个业务时隙作为公共时隙，按照CDMA正交码同时给一个或者多个用户使用；模块M2：判断设定用户对应的时隙是否有数据包，若否，则新到数据包由对应的时隙发送；模块M3：判断设定用户对应的时隙上是否已经存在大于或者等于1个数据包，若是，说明该时隙正忙，则新到数据包通过信令时隙向系统申请PN(伪随机序列)码；模块M4：判断是否已经分配PN码，获取用于TDMA的动态混合接入结果信息。
优选地，所述模块M4包括：模块M4.1：判断是否已经分配PN码，若是，则利用该PN码在公共时隙上发送数据包。
优选地，所述模块M4还包括：模块M4.2：判断是否已经分配PN码，若否，说明时隙全忙，则继续排队等待1帧长时间T，转到模块M2。
优选地，所述模块M1包括：模块M1.1：将一个业务时隙作为公共时隙，按照CDMA正交码同时给多个用户使用。
优选地，所述模块M3包括：模块M3.1：根据PN码个数分配阈值设定参数，获取PN码个数分配阈值信息。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提高了TDMA系统的利用率，缩短了平均时延，特别适用于对时延敏感的使用场景；
2、本发明并没有额外增加资源，即本方法是挖掘系统内在潜力，没有增加系统复杂度；
3、本发明的各种参数简单，容易调整，很方便根据不同需求实施。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例中的动态混合接入方法流程示意图。
图2为本发明实施例中的TDMA系统典型的帧结构示意图；
图3为本发明实施例中的第一仿真结果示意图。
图4为本发明实施例中的第二仿真结果示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
如图1-2所示，一种适用于TDMA的动态混合接入方法中，系统参数：数据包到达率λ＝600-1100个/秒，服务率μ＝1200个/秒，业务时隙数＝8，公共时隙数＝1，PN码数量k＝2。
步骤1：系统启动，以用户1对应时隙1为例，该用户在t1时间需要发送数据包P1，此时时隙1是空闲的，于是在系统时间轮询到时隙1时，发送数据包；
步骤2：用户1在t2时间又到达数据包P2，此时自己的时隙1的数据包P1尚未发送完毕，时隙1处于忙的状态，于是通过信令时隙向系统申请PN码；
步骤3：系统分配一个PN码给用户1，用户1用此PN码发送数据包P2；
步骤4：数据包P1和P2均发送完毕，总共耗时比按原方案缩短，即说明降低了平均时延。
实施例2
如图1-2所示，一种适用于TDMA的动态混合接入方法中，系统参数：数据包到达率λ＝600-1100个/秒，服务率μ＝1200个/秒，业务时隙数＝8，公共时隙数＝1，PN码数量k＝2。
步骤1：系统启动，以用户1对应时隙1为例，该用户在t1时间需要发送数据包P1，此时时隙1是繁忙的，于是向系统申请PN码；
步骤2：系统PN码全部分配出去，因此用户1只有等待一个帧的时间T；
步骤3：在t1+T时间，用户1再次准备发送数据包P1，此时时隙1是空闲的；
步骤4：数据包P1发送完毕，P1的等待时间比原方案短，即说明降低了平均时延。
一种适用于TDMA的动态混合接入方法仿真结果如下：
从图3中可以看出，本方法比原TDMA协议时延性能有大幅提高，在低负载情况下时延为原TDMA协议的70％左右，在高负载情况下时延为TDMA协议的20％。并且与理论最短时延相差不大，且变化趋势相同。理论最短时延是完全将用户与时隙的绑定关系解除，但此时已不具备TDMA特征，失去了TDMA保障用户与时隙的业务对应关系，仅作为优化的上限看待。
从图4看出，在相同的负载下，PN码的个数取k＝2或k＝4是较优化的结果。即在轻负载场景取k＝2，在重负载情况取k＝4。(本结果限于用户时隙数为8)。
本领域技术人员可以将本发明提供的适用于TDMA的动态混合接入方法，理解为本发明提供的适用于TDMA的动态混合接入系统的一个实施例。即，所述适用于TDMA的动态混合接入系统可以通过执行所述适用于TDMA的动态混合接入方法的步骤流程实现。
针对TDMA协议时延较大，系统效率不高的问题，本发明提供了一种用于TDMA的动态混合接入方法。该方法针对TDMA协议，对保持用户与时隙的对应关系。本方法不适用于事先规划好资源分配不能在运行时更改的系统。通过将若干时隙划分为可动态分配的时隙，并且以CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)中的PN(伪随机序列)码为手段，将若干用户的数据通过动态时隙发送出去，减少“空闲”时隙的等待，从而降低系统平均时延，增大系统效率。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种适用于TDMA的动态混合接入方法，其特征在于，包括：
步骤S1：将一个或多个业务时隙作为公共时隙，同时给一个或者多个用户使用；
步骤S2：判断设定用户对应的时隙是否有数据包，若否，则新到数据包由对应的时隙发送；
步骤S3：判断设定用户对应的时隙上是否已经存在大于或者等于1个数据包，若是，则新到数据包通过信令时隙申请PN码；
步骤S4：判断是否已经分配PN码，获取用于TDMA的动态混合接入结果信息。
2.根据权利要求1所述的适用于TDMA的动态混合接入方法，其特征在于，所述步骤S4包括：
步骤S4.1：判断是否已经分配PN码，若是，则利用该PN码在公共时隙上发送数据包。
3.根据权利要求2所述的适用于TDMA的动态混合接入方法，其特征在于，所述步骤S4还包括：
步骤S4.2：判断是否已经分配PN码，若否，则继续排队等待1帧长时间T，转到步骤S2。
4.根据权利要求1所述的适用于TDMA的动态混合接入方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
步骤S1.1：将一个或多个业务时隙作为公共时隙，按照CDMA正交码同时给多个用户使用。
5.根据权利要求1所述的适用于TDMA的动态混合接入方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S3.1：根据PN码个数分配阈值设定参数，获取PN码个数分配阈值信息。
6.一种适用于TDMA的动态混合接入系统，其特征在于，包括：
模块M1：将一个或多个业务时隙作为公共时隙，同时给一个或者多个用户使用；
模块M2：判断设定用户对应的时隙是否有数据包，若否，则新到数据包由对应的时隙发送；
模块M3：判断设定用户对应的时隙上是否已经存在大于或者等于1个数据包，若是，则新到数据包通过信令时隙申请PN码；
模块M4：判断是否已经分配PN码，获取用于TDMA的动态混合接入结果信息。
7.根据权利要求6所述的适用于TDMA的动态混合接入系统，其特征在于，所述模块M4包括：
模块M4.1：判断是否已经分配PN码，若是，则利用该PN码在公共时隙上发送数据包。
8.根据权利要求7所述的适用于TDMA的动态混合接入系统，其特征在于，所述模块M4还包括：
模块M4.2：判断是否已经分配PN码，若否，则继续排队等待1帧长时间T，转到模块M2。
9.根据权利要求6所述的适用于TDMA的动态混合接入系统，其特征在于，所述模块M1包括：
模块M1.1：将一个或多个业务时隙作为公共时隙，按照CDMA正交码同时给多个用户使用。
10.根据权利要求6所述的适用于TDMA的动态混合接入系统，其特征在于，所述模块M3包括：
模块M3.1：根据PN码个数分配阈值设定参数，获取PN码个数分配阈值信息。
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