CN115460708A - 基于存储优先的tdma时隙分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于存储优先的TDMA时隙分配方法，通过构建虚拟环境，设置资源包和配置环境变量，并解压后启动项目；在项目中导入协议方案，并对所述协议方案进行实例化操作，形成时隙分配计划表，并选择时隙类型，对该时隙类型进行广播；构建第一配置方法，并进行调用，传入相关参数，根据广播的时隙类型在卫星通信系统中自动匹配合适的时隙存储方案，并返回消息字节流；构建第二配置方法，并进行调用，传入所述消息字节流，在卫星通信系统中根据时隙计划表传输协议对消息字节流进行解码，并返回结果。本申请提高了信道的资源利用率，从而在信道上传输更多的业务数据，获得了经济效益。

Description

基于存储优先的TDMA时隙分配方法

技术领域

本发明涉及TDMA通信系统的时隙分配领域，尤其是一种基于存储优先的TDMA时隙分配方法。

背景技术

在TDMA通信系统中，时隙是一个关键参数，它决定着整个TDM通信系统高效、有序运行，因此系统需要在TDM信道上定期广播时隙分配计划表，然而传统的时隙分配计划表复杂且庞大，严重的占用了信道资源，因此采用高效且准备的时隙分配计划表显得十分重要。

故，亟需研究一种新的技术方案。

发明内容

发明目的：提供一种基于存储优先的TDMA时隙分配方法，以解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：基于存储优先的TDMA时隙分配方法，

所述方法包括如下步骤：

步骤S1、构建虚拟环境，设置资源包和配置环境变量，生成项目包，将所述项目包进行解压，并启动项目；

步骤S2、在项目中导入时隙计划表传输协议和时隙存储方案，并对所述时隙存储方案进行实例化操作，形成时隙分配计划表；

步骤S3、根据时隙分配计划表选择时隙类型，对该时隙类型进行广播，构建第一配置方法，调用所述第一配置方法，并传入相关参数，根据广播的时隙类型在卫星通信系统中自动匹配合适的时隙存储方案，并返回消息字节流；

步骤S4、构建第二配置方法，调用所述第二配置方法，并传入所述消息字节流，在卫星通信系统中根据时隙计划表传输协议对消息字节流进行解码，并返回结果；若所述消息字节流解码失败，则显示错误提示。

根据本申请的一个方面，所述时隙存储方案，包括：Huffman编码表方案、最大时隙标记方案、连续时隙标记方案。

根据本申请的一个方面，所述步骤S3中进一步为：

根据时隙分配计划表选取时隙类型，所述时隙类型包括：登录时隙、业务时隙；若选取的时隙类型为登陆时隙，调用第一配置方法，并传入相关参数，所述参数包括：时隙总数和最大登录时隙编号；根据卫星通信系统动态分配最大时隙标记方案并返回消息字节流；若选取的时隙类型为业务时隙，则调用第二配置方法，并传入相关参数，所述参数包括：时隙总数和业务时隙，根据卫星通信系统动态分配连续时隙标记方案或Huffman编码表方案，并返回消息字节流；

根据本申请的一个方面，所述时隙存储方案实现过程如下：

Huffman编码表方案实现过程如下：

定义Huffman编码表类型，确定Huffman编码表的长度，对所述Huffman编码表长度进行补0操作，根据编码表返回单字符字符串的统一码，并对所述统一码进行压缩得到转码后的字符串。

最大时隙标记方案实现过程如下：

定义最大时隙方案类型，设置枚举值，通过所述枚举值确定时隙类型，并增加保留字段，并对时隙总数和最大时隙编号的范围进行扩展，得到扩展后的最大时隙。

连续时隙标记方案实现过程如下：

定义最大时隙方案类型，设置枚举值，并增加保留字段，对所述保留字段时隙总数的范围进行扩展，其中时隙总数的取值范围为0至255之间，根据所述时隙总数范围确定连续时隙数量。

根据本申请的一个方面，所述步骤S3中Huffman编码表压缩过程如下：

步骤S31、采集所述Huffman编码表的信息，将信息按照字符和权值进行排列，权值即字符出现次数，再对权值按照从小到大的顺序进行排列，然后将权值进行两两相加，直至计算出唯一的Huffman值；

步骤S32、所述Huffman值基于二叉树原理进行排列，获取到每个字符对应的Huffman编码；

步骤S33、根据所述Huffman编码计算出经过Huffman编码后的内存；通过Huffman编码后的内存和Huffman编码之前的内存进行比较，获得出Huffman编码内存被完全压缩。

根据本申请的另一个方面，所述时隙类型还包括：

通过自定义一个时隙类型，并放置在时隙分配计划表中，形成新的时隙计划分配表，若调用第一配置方法，则卫星通信系统动态分配最大时隙标记方案；若调用第二配置方法，则卫星通信系统动态分配连续时隙标记方案或Huffman编码表方案，并返回消息字节流，再重复步骤S4的操作。

有益效果：本申请为一种基于存储优先的时隙分配方法提供了一种可行方案，提高了传输效率，获得了很好的经济、社会和环保效益。同时，提供了一种时隙分配的新思路，能够解决当前存在的因信息传输效率低的问题，为信息传输的高效与稳定提供了解决方案。相关优点将在具体实施方式部分详细描述。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

图2为TDMA时隙计划传输协议定义。

图3为Huffman编码表类型设计方案。

图4为最大时隙标记类型设计方案。

图5为连续时隙标记类型设计方案。

具体实施方式

下文将详细描述本申请的技术原理和技术细节。为了突出本申请的改进点，对于一些现有技术进行了略写，本领域的技术人员能够知晓相关技术内容，同时，结合本申请的技术内容，可以解决本申请提出的技术问题，并获得相应的技术效果。

如图1所示，基于存储优先的TDMA时隙分配方法，包括：

步骤S1、构建虚拟环境，设置资源包和配置环境变量，生成项目包，将所述项目包进行解压，并启动项目；

步骤S2、在项目中导入时隙计划表传输协议和时隙存储方案，并对所述时隙存储方案进行实例化操作，形成时隙分配计划表；

步骤S3、根据时隙分配计划表选择时隙类型，对该时隙类型进行广播，构建第一配置方法，调用所述第一配置方法，并传入相关参数，根据广播的时隙类型在卫星通信系统中自动匹配合适的时隙存储方案，并返回消息字节流；

在实际场景中，信号在传输过程中，时隙计划分配表并没有优先选择合适的时隙存储方案，而是直接根据时隙分配计划表分配的任意的时隙进行信号传输，这样就会导致传输利用率不高。例如：如果根据时隙计划分配表选择登录时隙，通过构建第一配置方法，并传入登录时隙对应的参数，卫星通信系统会根据传递过来的参数自动匹配时隙存储方案，通过所述第一配置方法能够最大限度的利用时隙，信号传输利用率得到了提高，并且TDMA信道资源的占用率大大减少。

步骤S4、构建第二配置方法，调用所述第二配置方法，并传入所述消息字节流，在卫星通信系统中根据时隙计划表传输协议对消息字节流进行解码，并返回结果；若所述消息字节流解码失败，则显示错误提示。

在实际场景中，消息字节流一般由一串数字组成，这时候需要对该消息字节流进行解码，达到还原信息的目的。传统的解码过程一般通过二进制序列，即比特流进行信息的解码，然后进行输出，这样的实现方式大大增加了解码的过程，导致信息延迟性更高。本方案中通过构建第二配置方法，并将消息字节流作为参数传入到该方法中，直接跳过了二进制序列这一步，大大节省了解码的时间，提高了信息的发送效率。

在这一实施例中，设计了一种存储优先的时隙计划方法，包括了一个时隙传输协议，如图2所示和三种时隙存储方案，包括：Huffman编码表方案、最大时隙标记方案、连续时隙标记方案，如图3~5所示。时隙计划传输协议包括了4字节的方案类型的定义和不定长的存储方案，4字节的协议头最多允许16种不同的存储方案，其中方案类型的详细定义具体如下：对Huffman编码表类型设置枚举值为0b0001,大小为4字节；最大时隙标记类型枚举值为0b0010,大小为4字节；连续时隙标记类型枚举值为0b0011，大小为4字节；保留字段枚举值为0b0100~0b1000，大小为4字节；自定义类型枚举值为0b1001~0b1111，大小为4字节；三种方案类型各有其适用的具体情况。Huffman编码表类型由于仅标识了控制时隙和业务时隙，因此更适用于RCST业务时隙的分配和系统空闲时隙TDM广播等方面；最大时隙标记方案记录信息最少，因此最适用于登录时隙的TDM广播上；连续时隙标记类型可适用于任意情况下的时隙计划，尤其是为RCST分配连续的一段时隙的情况。

进一步地，通过创建虚拟环境并设置协议第三方python包；在项目中导入并实例化协议方案类得到时隙分配计划表，例如：若对登录时隙进行广播，根据时隙分配计划表引入登录时隙发送方法，传入的参数为时隙总数和最大登陆时隙编号，在内部自行处理之后安装最大时隙标记类型方案生成并返回消息字节流；然后广播时隙计划，根据时隙分配计划表调用时隙配置方法，可以传入最大登陆时隙编号参数，也可以不必传入参数，在内部会根据时隙的具体分布情况动态选择连续时隙标记类型或Huffman编码表类型方案生成并返回消息字节流；最后对时隙配置方法进行解析，并传入参数消息字节流，在内部会按照标准协议定义进行解码并返回结果，若消息无法解析则提示解析错误。也可以根据适用场景自定义一个时隙类型，并且该时隙类型必须继承与时隙分配计划表，并按照时隙配置方法对消息进行编码和解码，并返回结果。

根据本申请的一个方面，所述时隙存储方案，包括：Huffman编码表方案、最大时隙标记方案、连续时隙标记方案。

如图2所示为方案类型，根据方案类型选取时隙存储方案，该存储方案包括：Huffman编码表标记方案，用于适配业务时隙和控制时隙；最大时隙标记方案，用于适配登录时隙；连续时隙标记方案，用于适配连续时隙。

根据本申请的一个方面，所述步骤S3中进一步为：

根据时隙分配计划表选取时隙类型，所述时隙类型包括：登录时隙、业务时隙；若选取的时隙类型为登陆时隙，调用第一配置方法，并传入相关参数，所述参数包括：时隙总数和最大登录时隙编号；根据卫星通信系统动态分配最大时隙标记方案并返回消息字节流；若选取的时隙类型为业务时隙，则调用第二配置方法，并传入相关参数，所述参数包括：时隙总数和业务时隙，根据卫星通信系统动态分配连续时隙标记方案或Huffman编码表方案，并返回消息字节流。

如图3所示，Huffman编码表方案实现过程如下：

定义Huffman编码表类型，确定Huffman编码表的长度，对所述Huffman编码表长度进行补0操作，根据编码表返回单字符字符串的统一码，并对所述统一码进行压缩得到转码后的字符串。

在这一实施例中，网控通过空中传输下发给终端的时隙计划信令由声明信息和文本信息两部分组成。进一步地，声明信息主要记录了Huffman编码表信息。其中前两个字节分别记录了补0的长度和码表的长度信息，Huffman编码字符一共有255个，因此仅需1个字节存储；Huffman编码表信息则详细记录了表名信息和表文信息，表文数据则决定了时隙分配计划的具体解释规则。

进一步地，文本信息主要记录了时隙分配计划表信息，最后一个字节为补0情况。时隙分配计划主要包含了当前控制时隙和业务时隙的分配情况。由于在实际的使用种，此类型通常用于传输控制和业务时隙，因此需要对时隙类型进行定义，具体如下：定义控制时隙枚举值为0b00，大小为2个字节；定义业务时隙枚举值为0b01，大小为2个字节；定义登录时隙0b10枚举值为，大小为2个字节；定义保留字段枚举值为0b11，大小为2个字节；

进一步地，在本实施例中，Huffman编码表方案设计如下：定义方案类型，枚举值为0b0001，确定Huffman编码表的长度，进行补0操作，例如：Huffman编码表为{“0”：“00”、“2”、“01”、“5”：“10”、“F”：“11”}，其中“2”、“5”、“F”为编码表表名信息，其对应的值“01”、“10”、“11”为表文信息；根据编码表的表文信息返回单字符字符串的统一码为的到转码后的消息内容，并进行补0操作。

如图4所示，最大时隙标记方案实现过程如下：

定义最大时隙方案类型，设置枚举值，通过所述枚举值确定时隙类型，并增加保留字段，并对时隙总数和最大时隙编号的范围进行扩展，得到扩展后的最大时隙。

由于传统的时隙分配是随机进行分配，这样可能会导致分配到的时隙是时间间隔较小的时隙，若信号传输过程需要的时间较长，需要再分配至少一个时隙才能让传输的信号完全通过，这样分配效率较低，本方案中通过定义最大时隙方案类型，并设置枚举值为0b0010，确定时隙类型为最大时隙类型；增加8个字节的保留字段用于扩展时隙总数和最大时隙编号的表示范围，其中最大时隙编号取值范围为[0,255]。通过所述最大时隙方案添加保留字段，达到能够灵活的扩展时隙总数和最大时隙编号范围的目的，若信号传输过程中需要的时间较长，则依据最大时隙存储方案直接对时隙进行扩展，达到符合该信息传输的相关要求。如图5所示，连续时隙标记方案实现过程如下：

定义最大时隙方案类型，设置枚举值，并增加保留字段，对所述保留字段时隙总数的范围进行扩展，其中时隙总数的取值范围为0至255之间，根据所述时隙总数范围确定连续时隙数量。

在实际使用场景中，如果传输的信号发送给两个以上的用户使用，假设信号在一周期内最多只能发送给4个用户，若还需要发送给第5个用户数时只能等待下一个周期进行发送，这样就会导致用户信号延迟的问题，若发送的用户数量非常多，信号会变得拥挤，为了解决这一问题，通过定义最大时隙方案类型，并设置枚举值为0b0011，确定时隙类型为连续时隙类型；增加保留字段，由于时隙总数仅占用8字节，因此该保留字段可用于扩展时隙总数的表示范围，其中时隙总数的取值范围为[0,255]。通过给连续时隙存储方案增加保留字段，扩展时隙总数的范围达到灵活确定时隙数量的问题。通过扩展时隙数量最大限度的让信号发送给更多的用户，解决了某些情况下信号不稳定的情况。

根据本申请的一个方面，所述步骤S3中Huffman编码表压缩过程如下：

步骤S31、采集所述Huffman编码表的信息，将信息按照字符和权值进行排列，权值即字符出现次数，再对权值按照从小到大的顺序进行排列，然后将权值进行两两相加，直至计算出唯一的Huffman值；

步骤S32、所述Huffman值基于二叉树原理进行排列，获取到每个字符对应的Huffman编码；

步骤S33、根据所述Huffman编码计算出经过Huffman编码后的内存；通过Huffman编码后的内存和Huffman编码之前的内存进行比较，获得出Huffman编码内存被完全压缩。

在这一实施例中，压缩过程采用Huffman算法实现，编码过程则采用位编码，以此提高传输效率。例如：给出如下数据g o b i r h m e并进行Huffman编码，解码操作；规定权值，权值即出现字符次数，分别为 3 4 1 1 1 1 1 1 4；对权值从小到大进行排序，权值顺序为：1 1 1 1 1 1 3 4 4；将权值进行两两相加，再重新比较权值顺序，直到加到只有一个权值为止，具体方式：第二次排序权值为2 2 2 3 4 4；第三次排序权值为4 5 4 4；第四次排序权值为8 9；第五次排序权值为17。此时排序完成。根据二叉树原理，Huffman编码后的二进制数，即表文信息为111 00 10 0100 0101 111 10 00 0110 111 00 0111 00 11001101，其占用空间为：3*3+4*2+1*4+1*4+1*4+1*4+1*4+1*4+4*2 = 49；由于普通编码1字节= 8bit,因此普通编码占用空间为：（3+4+1+1+1+1+1+1+4）*8= 136比较普通编码和Huffman编码后得出Huffman压缩效果更好，由此，在分配时隙之前对数据进行压缩，信道的利用率进一步提高。

根据本申请的另一个方面，还可以通过自定义一个时隙类型，并放置在时隙分配计划表中，形成新的时隙计划分配表，若调用第一配置方法，则卫星通信系统动态分配最大时隙标记方案；若调用第二配置方法，则卫星通信系统动态分配连续时隙标记方案或Huffman编码表方案，并返回消息字节流，再进行解码操作。

基于上述方案，通过设计存储优先的紧凑型协议设计，并针对实际的时隙情况采用不同的存储方案，提高灵活性和存储效率；根据协议定义的保留字段，扩展协议的适用面，并允许在协议内部添加自定义方案设计，以满足不同的使用场景。总之，本发明使得TDMA系统的时隙分配计划表更小更紧凑，减小对TDMA信道的资源占用或降低TDM信道资源的带宽，从而在宝贵的信道上传输更多的业务数据，提高经济效益。通过紧凑且灵活可扩展的协议设计，以允许将其复用于任意的对空间敏感的以传输二进制消息为主的系统中，扩展协议的适用面；相关开发人员可基于协议提供的简单、可扩展的接口，快速实现适用于内部系统的功能开发，减轻开发人员的工作量。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于存储优先的TDMA时隙分配方法，其特征在于，在用户和远端站之间通过卫星通信系统建立通信，该用户通过卫星通信系统监控远端站的系统参数；

所述方法包括如下步骤：

步骤S1、构建虚拟环境，设置资源包和配置环境变量，生成项目包，将所述项目包进行解压，并启动项目；

步骤S2、在项目中导入时隙计划表传输协议和时隙存储方案，并对所述时隙存储方案进行实例化操作，形成时隙分配计划表；

步骤S3、根据时隙分配计划表选择时隙类型，对该时隙类型进行广播，构建第一配置方法，调用所述第一配置方法，并传入相关参数，根据广播的时隙类型在卫星通信系统中自动匹配合适的时隙存储方案，并返回消息字节流；

步骤S4、构建第二配置方法，调用所述第二配置方法，并传入所述消息字节流，在卫星通信系统中根据时隙计划表传输协议对消息字节流进行解码，并返回结果；若所述消息字节流解码失败，则显示错误提示。

2.根据权利要求1所述一种基于存储优先的TDMA时隙分配方法，其特征在于，所述时隙存储方案包括：

Huffman编码表方案、最大时隙标记方案和连续时隙标记方案。

3.根据权利要求1所述一种基于存储优先的TDMA时隙分配方法，其特征在于，所述步骤S3中进一步为：

根据时隙分配计划表选取时隙类型，所述时隙类型包括：登录时隙、业务时隙；

若选取的时隙类型为登陆时隙，调用第一配置方法，并传入相关参数，所述参数包括：时隙总数和最大登录时隙编号；根据卫星通信系统动态分配最大时隙标记方案并返回消息字节流；

若选取的时隙类型为业务时隙，则调用第二配置方法，并传入相关参数，所述参数包括：时隙总数和业务时隙，根据卫星通信系统动态分配连续时隙标记方案或Huffman编码表方案，并返回消息字节流。

4.根据权利要求2所述一种基于存储优先的TDMA时隙分配方法，其特征在于，所述时隙存储方案实现过程如下：

Huffman编码表方案实现过程如下：

定义Huffman编码表类型，确定Huffman编码表的长度，对所述Huffman编码表长度进行补0操作，根据编码表返回单字符字符串的统一码，并对所述统一码进行压缩得到转码后的字符串；

最大时隙标记方案实现过程如下：

定义最大时隙方案类型，设置枚举值，通过所述枚举值确定时隙类型，并增加保留字段，并对时隙总数和最大时隙编号的范围进行扩展，得到扩展后的最大时隙；

连续时隙标记方案实现过程如下：

定义最大时隙方案类型，设置枚举值，并增加保留字段，对所述保留字段时隙总数的范围进行扩展，其中时隙总数的取值范围为0至255之间，根据所述时隙总数范围确定连续时隙数量。

5.根据权利要求4所述一种基于存储优先的TDMA时隙分配方法，其特征在于，所述步骤S3中Huffman编码表压缩过程如下：

步骤S31、采集所述Huffman编码表的信息，将信息按照字符和权值进行排列，权值即字符出现次数，再对权值按照从小到大的顺序进行排列，然后将权值进行两两相加，直至计算出唯一的Huffman值；

步骤S32、所述Huffman值基于二叉树原理进行排列，获取到每个字符对应的Huffman编码；

步骤S33、根据所述Huffman编码计算出经过Huffman编码后的内存；通过Huffman编码后的内存和Huffman编码之前的内存进行比较，得出Huffman编码内存被完全压缩。

6.根据权利要求3所述一种基于存储优先的TDMA时隙分配方法，其特征在于，所述时隙类型还包括：

通过自定义一个时隙类型，并放置在时隙分配计划表中，形成新的时隙计划分配表，若调用第一配置方法，则卫星通信系统动态分配最大时隙标记方案；若调用第二配置方法，则卫星通信系统动态分配连续时隙标记方案或Huffman编码表方案，并返回消息字节流，再重复步骤S4的操作。

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