CN113098662A - 一种实现多种速率自适应的tdma通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种实现多种速率自适应的TDMA通信方法，涉及网络通信技术领域，解决了目前速率切换方案存在的通信效率比较低的技术缺陷。步骤为：分别计算通信节点s_i,a₁,a₂,…,a_r的通信速率；在握手节点集合{(s_i,a₁),(s_i,a₂),…,(s_i,a_r)}中确定最优握手节点及握手速率；中心节点分配切换时隙；所述切换时隙用于所述最优握手节点间进行速率切换；所述最优握手节点在所述切换时隙进行速率切换，在所述最优握手节点间进行通信。本发明在同一个通信时隙中，将数据帧协议中的一个或多个字段用于定义握手速率，最大限度保证了收发双方的通信握手，并提高通信的可靠性和覆盖性，而且不占用对个通信时隙，因而本发明的方法能够大大提升通信的效率，具备较强的应用价值。

Description

一种实现多种速率自适应的TDMA通信方法

技术领域

本发明涉及网络通讯技术领域，尤其涉及一种实现多种速率自适应的 TDMA通信方法。

背景技术

在任何通信网络中，根据香浓定律公式可知，当通信信道带宽B确定后，通信容量C与信道的信噪比S/N相关。一般来说，在常规的通信信道中，通信容量与通信速率直接相关，而信噪比除了与干扰噪声相关外，另一个相关的要素是通信距离，因为距离越远，信号强度越小。由此可见，在通信网络中，通信速率与通信覆盖范围是负相关的关系，速率越高，通信距离越近，相反，速率越低，通信距离越远。

为了解决速率与网络覆盖之间的矛盾，一般选择网络速率自适应技术，即在通信距离比较近的情况下，通信采用高速速率，在通信距离比较远的情况下，通信采用低速速率。当然，网络还可以选择更多级速率，以便保证网络能够更有效的运行。

在TDMA网络通信过程中，每次通信都是在一个时隙中完成。而在一个通信时隙中切换速率，本身也需要浪费一定的效率。常见的两种速率切换方案如下：

方案一，如图1所示，网络中的发送节点在低速速率上发送切换命令，接收节点收到命令后给出ACK应答，双方节点切换速率后用新的速率通信。这个流程需要多个时隙(至少2个)才能完成一次通信。

方案二，网络组网完成后，中心节点在每个信令信标中定义每个时隙的速率，外围节点在每次发起通信时，都先选择合适的时隙进行通信。

上述第一个方案占用多个时限，第二种方案每个节点都定义通信速率，不通信的节点之间也会占用空间和进行通信匹配选择，由此会导致通信效率比较低，甚至比直接使用单一的低速速率通信的效率还低，特别是在使用两种以上的通信速率的情况下，效率更低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述两种速率切换方案存在的通信效率比较低的技术缺陷，提供了一种新的速率自适应通信方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种实现多种速率自适应的TDMA通信方法，包括如下步骤：

S100：分别计算通信节点s_i,a₁,a₂,…,a_r的通信速率，其中，s_i∈{s₁,s₂,…,s_n} 为从TDMA网络中n个发送点集合中选择1个，a_j∈{a₁,a₂,…,a_m},r＜m为从TDMA网络中m个接收点集合中选择r个；

S200：根据计算结果，在握手节点集合{(s_i,a₁),(s_i,a₂),…,(s_i,a_r)}中确定最优握手节点及握手速率，并在所述最优握手节点间的通信数据帧协议中定义所述握手速率；

S300：中心节点分配切换时隙；所述切换时隙用于所述最优握手节点间进行速率切换；

S400：所述最优握手节点在所述切换时隙进行速率切换，且所述通信数据帧协议按照所述握手速率在所述最优握手节点间传输。

进一步地，所述发送节点、接收节点的通信速率按照香浓公式定义；

其中，B为所述通信节点s_i或a_j的信道带宽，

为所述通信节点s_i或a_j的信道信噪比。

进一步地，所述最优握手节点及握手速率计算如下：

D_opt＝MIN(dis(s_i,a_j)),a_j∈{a₁,a₂,…,a_m},r＜m (2)

C_opt＝MAX(C_k),C_k∈{C_i,C₁,C₂,…,C_r} (3)

其中，D_opt为所述最优握手节点，dis(s_i,a_j)为所述通信节点s_i与之间的距离，MIN为取最小值函数；C_opt为所述最优握手节点之间的握手速率，C_k为根据所述香浓公式计算的通信节点k的通信速率，MAX为取最大值函数。

进一步地，所述中心节点为微蜂窝接入中心或分布接入单元；所述中心节点能够对所述通信节点分配时隙。

进一步地，所述中心节点在分配所述切换时隙前，还包括在所述通信数据帧协议中预留多个字段，用于定义所述握手速率。所述握手速率的定义以及所述切换时隙的分配均在同一通信时隙进行。

进一步地，所述发送点集合元素个数n、接收点集合元素个数m均为多个；所述r至少为1个。

实施本发明上述技术方案中的一个技术方案，具有如下优点或有益效果：

本发明在同一个通信时隙中，将数据帧协议中的一个或多个字段用于定义握手速率，最大限度保证了收发双方的通信握手，并提高通信的可靠性和覆盖性，而且不占用对个通信时隙，当有多种通信速率可选时，通信效率明显优于目前常用的技术方案。因而，本发明能够大大提升通信的效率，具备较强的应用价值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，附图中：

图1是传统方法一的通信方法示意图；

图2是本发明实施例的多种速率自适应的通信方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下文将要描述的各种示例性实施例将要参考相应的附图，这些附图构成了示例性实施例的一部分，其中描述了实现本发明可能采用的各种示例性实施例，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。应明白，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明公开的一些方面相一致的装置和方法的例子，还可使用其他的实施例，或者对本文列举的实施例进行结构和功能上的修改，而不会脱离本发明的范围和实质。在其他情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以下实施例仅是一个特例，并不表明本发明就这样一种实现方式。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

如图2所示，一种实现多种速率自适应的TDMA通信方法，包括如下步骤：

S100：分别计算通信节点s_i,a₁,a₂,…,a_r的通信速率，其中，s_i∈{s₁,s₂,…,s_n} 为从TDMA网络中n个发送点集合中选择1个，a_j∈{a₁,a₂,…,a_m},r＜m为从TDMA网络中m个接收点集合中选择r个；

S200：根据计算结果，在握手节点集合{(s_i,a₁),(s_i,a₂),…,(s_i,a_r)}中确定最优握手节点及握手速率，并在最优握手节点间的通信数据帧协议中定义握手速率；

S300：中心节点分配切换时隙；切换时隙用于最优握手节点间进行速率切换；

S400：最优握手节点在切换时隙进行速率切换，且通信数据帧协议按照握手速率在最优握手节点间传输。

TDMA为Time Division Multiple Access的缩写，中文称时分多址。 TDMA协议将时间轴化成一定的时间单元，每个时间单元划分为时隙，在每个时间单元内给每个网络节点分配一定数量的时隙以发射信号，而不在发射信号的时隙中则接收其他站点的发射信号。每个网络站点均具备有准确的时钟，为实现时分多址工作，要以一指定站点的时钟为基准，其他站点的时钟则预与之同步，形成统一的时钟系统。本实施例中，发送节点、接收节点的通信速率按照香浓公式定义；

其中，B为通信节点s_i或a_j的信道带宽，

为通信节点s_i或a_j的信道信噪比。

进一步地，最优握手节点及握手速率计算如下：

D_opt＝MIN(dis(s_i,a_j)),a_j∈{a₁,a₂,…,a_m},r＜m (2)

C_opt＝MAX(C_k),C_k∈{C_i,C₁,C₂,…,C_r} (3)

其中，D_opt为最优握手节点，dis(s_i,a_j)为通信节点s_i与之间的距离，MIN为取最小值函数；C_opt为最优握手节点之间的握手速率，C_k为根据香浓公式计算的通信节点k的通信速率，MAX为取最大值函数。

更进一步地，中心节点为微蜂窝接入中心或分布接入单元；中心节点能够对所述通信节点分配时隙。中心节点在分配切换时隙前，还包括在通信数据帧协议中预留多个字段，用于定义握手速率。握手速率的定义以及切换时隙的分配均在同一通信时隙进行。发送点集合元素个数n、接收点集合元素个数m均为多个；r少为1。

本发明是在同一个通信时隙中，将数据帧协议中的一个或多个字段用于定义通信速率，该字段可与前导码及同步字一起用低速速率发送。网络中的设备节点通信时，先根据自己与目的设备节点之间的信道速率，选择合适的通信速率作为握手速率，然后在通信数据帧协议中定义该速率。接下来分配一个时间片给收发双方切换速率，然后双方用握手速率进行通信。本发明最大限度的保证收发双方的通信握手，并提高通信的可靠性和覆盖性。另外，当有多种通信速率可选时，其效率相对其他方案更高。

在阅读完本文描述的内容之后，本领域的技术人员应当明白，本文描述的各种特征可通过方法、数据处理系统或计算机程序产品来实现。因此，这些特征可不采用硬件的方式、全部采用软件的方式或者采用硬件和软件结合的方式来表现。此外，上述特征也可采用存储在一种或多种计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式来表现，该计算机可读存储介质中包含计算机可读程序代码段或者指令，其存储在存储介质中。可读存储介质被配置为存储各种类型的数据以支持在装置的操作。可读存储介质可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现。如静硬态盘、随机存取存储器(SRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、可编程只读存储器(PROM)、只读存储器(ROM)、光存储设备、磁存储设备、快闪存储器、磁盘或光盘和/或上述设备的组合。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等同替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种实现多种速率自适应的TDMA通信方法，其特征在于，包括如下步骤：

S100：分别计算通信节点s_i,a₁,a₂,…,a_r的通信速率，其中，s_i∈{s₁,s₂,…,s_n}为从TDMA网络中n个发送点集合中选择1个，a_j∈{a₁,a₂,…,a_m},r＜m为从TDMA网络中m个接收点集合中选择r个；

S200：根据计算结果，在握手节点集合{(s_i,a₁),(s_i,a₂),…,(s_i,a_r)}中确定最优握手节点及握手速率，并在所述最优握手节点间的通信数据帧协议中定义所述握手速率；

S300：中心节点分配切换时隙；所述切换时隙用于所述最优握手节点间进行速率切换；

S400：所述最优握手节点在所述切换时隙进行速率切换，所述通信数据帧协议按照所述握手速率在所述最优握手节点间进行传输。

2.根据权利要求1所述的TDMA通信方法，其特征在于，所述发送节点、接收节点的通信速率按照香浓公式定义；

其中，B为所述通信节点s_i或a_j的信道带宽，

为所述通信节点s_i或a_j的信道信噪比。

3.根据权利要求2所述的TDMA通信方法，其特征在于，所述最优握手节点及握手速率计算如下：

D_opt＝MIN(dis(s_i,a_j)),a_j∈{a₁,a₂,…,a_m},r＜m (2)

C_opt＝MAX(C_k),C_k∈{C_i,C₁,C₂,…,C_r} (3)

其中，D_opt为所述最优握手节点，dis(s_i,a_j)为所述通信节点s_i与a_j之间的距离，MIN为取最小值函数；C_opt为所述最优握手节点之间的握手速率，C_k为根据所述香浓公式计算的通信节点k的通信速率，MAX为取最大值函数。

4.根据权利要求3所述的TDMA通信方法，其特征在于，所述中心节点为微蜂窝接入中心或分布接入单元；

所述中心节点能够对所述通信节点分配时隙。

5.根据权利要求4所述的TDMA通信方法，其特征在于，所述中心节点在分配所述切换时隙前，还包括在所述通信数据帧协议中预留多个字段，用于定义所述握手速率。

6.根据权利要求5所述的TDMA通信方法，其特征在于，所述握手速率的定义以及所述切换时隙的分配均在同一通信时隙进行。

7.根据权利要求6所述的TDMA通信方法，其特征在于，所述发送点集合元素个数n、接收点集合元素个数m均为多个；

所述r至少为1个。

Images