專利名稱：一種針對mf-tdma系統(tǒng)的時隙均勻分配方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用MF—TDMA (多頻時分多址接入)技術(shù)的通信系統(tǒng)的時隙分配方法， 尤其是一種針對采用DVB-RCS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的衛(wèi)星通信系統(tǒng)的、可實現(xiàn)時隙位置均勻分布的、并 且可有效提高業(yè)務(wù)時延性能的時隙分配方法。屬于無線通信領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在采用MF-TDMA技術(shù)的無線通信系統(tǒng)中，所有終端共享無線鏈路資源，系統(tǒng)為每個用戶 分配一定的無線傳輸資源(即時隙)用于傳輸數(shù)據(jù)，時隙的分配以幀為周期，分配結(jié)果以每 幀分配時隙數(shù)量的方式體現(xiàn)。終端只能在每個MF-TDMA幀中為其分配的時隙上采用突發(fā)方式 發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)終端后，必須等到為該終端分配的一個時隙的開始才能發(fā)送數(shù)據(jù)。 時隙分配是MF-TDMA系統(tǒng)的一個重要任務(wù)，是影響業(yè)務(wù)時延性能和系統(tǒng)總體性能(無線資源 利用率等)的重要因素。
時隙的分配實際上包含兩層意思 一是時隙數(shù)量的分配，即在每幀中分配的時隙個數(shù)； 二是時隙位置的分配，即分配的時隙在每幀中具體的位置分布。這兩個因素都在一定程度上 影響業(yè)務(wù)時延性能，尤其是當(dāng)幀長度較長時，時隙位置分配的影響更為突出。而在MF-TDMA 衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，幀長度設(shè)計一般較長。
但目前的時隙分配方法主要是針對時隙數(shù)量的分配，而時隙位置分配的方法則很少，在 衛(wèi)星通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn))中對于時隙位置的分配都是采用連續(xù)分配方式，即分配 給用戶的多個時隙在幀中位置是連續(xù)排列在一起的。關(guān)于DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn)參見文獻(xiàn)[l] "ETSI EN 301 790 (VL 3.1)Digital Video Broadcasting (DVB) Interaction channel for Satellite Distribution Systems, (also known as the 'DVB-RCS specification)"，其他典型時隙 分配方法可參見文獻(xiàn)[2] "Jung-Min Park. Allocation of QoS connections in MF-TDMA satellite systems: a two-phase approach, IEEE TRANSACTIONS ON VEHICULAR TECHNOLOGY" 禾口文獻(xiàn)[3] K. -D. Lee, Optimal scheduling for timeslot assignment in MF-TDMA broadband satellite communications. Proc. IEEE VTC"等，這方法也僅僅是提出時隙數(shù)量分配方法， 而對于時隙位置分配采用與DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn)相同的方法。這種方法將導(dǎo)致業(yè)務(wù)產(chǎn)生較大的時延 和時延抖動，尤其是當(dāng)幀長度較長時。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決分配給終端的時隙在MF-TDMA幀中的具體位置分配問題，提出一種針對 MF-TDMA系統(tǒng)的時隙均勻分配方法，該方法通過如下步驟實現(xiàn)
步驟一、終端發(fā)送容量請求(CR)消息到資源管理器(RRM)。
步驟二、 RRM分配帶寬。根據(jù)接收到的CR消息，RRM按照一定的帶寬分配方法(如時隙 數(shù)量分配方法)計算分配給每個終端的時隙數(shù)量，帶寬分配方法可以采用現(xiàn)有的算法，比如比 例分配法，基于預(yù)測的帶寬分配算法等方法。
步驟三、RRM生成TBTP表。服M根據(jù)帶寬分配結(jié)果，按照現(xiàn)有的時隙連續(xù)分配方式生成 一個時隙分配表，簡稱TBTP表，并發(fā)送給所有終端。時隙分配表包括每個終端所分配時隙的 基本信息，這些信息表明了所分配時隙在MF-TDMA幀中的位置。
步驟四、終端接收TBTP表。終端根據(jù)接收到的時隙分配表，每個終端讀取表中內(nèi)容， 以獲取為其分配的時隙信息。
步驟五、終端將時隙分配結(jié)果映射到特定的時隙編號模式。終端記錄為其分配的每一個 時隙在MF-TDMA幀中的位置，然后映射到基于載波的時隙編號模式(CBNM模式)，并記錄相 應(yīng)時隙位置的載波ID (Carrier—ID) +時隙編號(Slot—Num);
步驟六、終端通過時隙編號倒序獲得新的時隙位置。終端將所分配時隙位置的 Carrier—ID + SIot_Num以二進(jìn)制形式表示，然后，將Slot—Num的高低比特位進(jìn)行倒序，同 時保持Carrier—ID不變。
步驟七、終端對所有分配的時隙進(jìn)行步驟五和六操作，這樣相當(dāng)于終端接收到了一個新的時 隙分配表。所有終端都采用同樣的操作，在MF-TDMA幀中新的時隙位置發(fā)送數(shù)據(jù)。 這樣即實現(xiàn)了時隙位置的均勻分配。
本發(fā)明的時隙均勻分配方法，與現(xiàn)有時隙分配方法相比具有以下優(yōu)點
1) 同時從時隙數(shù)量分配和時隙位置分配兩個層次解決了 MF-TDMA系統(tǒng)中的時隙分配問
題；
2) 可有效降低業(yè)務(wù)時延，尤其是對于MF-TDMA幀長越長的系k，時延性能越好；
3) 該方法完全與現(xiàn)有DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn)兼容，并可與現(xiàn)有多種時隙數(shù)量分配方法相結(jié)合， 簡單且實用。


圖1是本發(fā)明的分配方法的流程圖； 圖2是基于子幀的時隙編號模式； 圖3是基于載波的時隙編號模式；
圖4a是FBNM模式的一個時隙分配實例； 圖4b是FBNM模式到CB隨模式的映射實例； 圖4c實例中倒序后時隙均勻分配結(jié)果。
具體實施例方式
本發(fā)明提出的時隙均勻分配方法基于DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn)的基本帶寬分配過程，實現(xiàn)時隙在幀 中的均勻分配，步驟流程如圖l所示，其主要方法步驟為-
(1) 反向信道衛(wèi)星終端(return channel satellite terminal, RCST)發(fā)送容量請 求(CR)消息到資源管理器(RRM);
(2) 資源管理器分配帶寬。根據(jù)接收到的CR消息，RRM按照一定的帶寬分配方法，如 時隙數(shù)量分配方法，計算分配給每個RCST終端的時隙數(shù)量，帶寬分配方法可以采用現(xiàn)有的算 法，比如比例分配法，基于預(yù)測的帶寬分配算法等方法；
(3) 資源管理器生成TBTP表。RRM根據(jù)帶寬分配結(jié)果，按照現(xiàn)有的時隙連續(xù)分配方式 生成一個TBTP表并發(fā)送給所有終端。TBTP表的結(jié)構(gòu)與DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn)中相同，TBTP表包括每 個RCST終端分配時隙的基本信息，比如"Start—slot (起始時隙)"、"Assigned—count (分 配數(shù)量)"等，這些信息表明了所分配時隙在MF-TDMA幀中的位置；
(4) 根據(jù)接收到的TBTP表，每個RCST終端讀取表中內(nèi)容，以獲取為其分配的時隙信
息；
(5) 終端將TBTP表映射到CBNM模式。終端記錄為其分配的每一個時隙在MF-TDMA幀 中的位置，并按照DVB—RCS標(biāo)準(zhǔn)中基于子幀的時隙編號方式進(jìn)行編號。
圖2所示的是DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn)中基于子幀的的時隙編號方式示意圖，簡稱為FBNM模式。 FBNM模式采用子幀+時隙兩級編號，將每個載波上的所有時隙首先劃分為子幀，每個子幀包 含若千個時隙，其中每個子幀包含的時隙數(shù)可以不同，因此不同載波上劃分的子幀數(shù)也可以 不同。在編號方法上，第一個載波的最左端開始，子幀號為0，然后，從左至右、載波由下 至上，子幀號連續(xù)增加，最后一個載波的最右端子幀編號為2W-1，即總共劃分2〃個子幀； 每個子幀內(nèi)的時隙從O開始從左至右連續(xù)編號。
然后將上述按照DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn)中的時隙編號方式進(jìn)行的編號(子幀+時隙兩級編號)， 映射到基于載波的時隙編號模式(CBNM模式)，并記錄相應(yīng)時隙位置的載波ID (Carrier—ID) +時隙編號(Slot—Num)。
圖3所示的是本發(fā)明提出的基于載波的時隙編號方式，稱之為CBNM模式。CBNM模式采 用載波+時隙兩級編號，每個載波上的時隙從0開始從左至右連續(xù)編號。
從FBNM模式到CBNM模式的映射過程就是將FBNM模式下時隙的編號對應(yīng)為該時隙位置 在CBNM模式下的編號即可。這個映射過程不改變分配時隙在幀中的位置，僅僅是改變了該時 隙對應(yīng)的編號。
(6)終端將時隙編號倒序。
RCST終端將所分配時隙位置的Carrier—ID + Slot—Num以二進(jìn)制形式表示。然后，將 Slot—Num的高低比特位進(jìn)行倒序，同時保持Carrier—ID不變。比如，由TBTP接收到的分配
時隙的位置為第7個載波上的第14個時隙，通過FBM模式映射到CB,模式后，時隙對應(yīng)的 編號為6—13 (十進(jìn)制)或110—1101 (二進(jìn)制)，通過倒序操作后，Slot—Num由1101變?yōu)?011， 同時Carrier—ID仍為110。這就表示RCST將在位置為110—1011的時隙(載波6上的第11 個時隙)上發(fā)送數(shù)據(jù)，而不是在原來的MF-TDMA幀中的110—1101時隙位置。
(7) RCST對所有分配的時隙進(jìn)行步驟(5)和(6)操作，這樣相當(dāng)于RCST接收到了一個 新的TBTP表。所有RCST都采用同樣的操作，在MF-TDMA幀中新的時隙位置發(fā)送數(shù)據(jù)。
這樣，即實現(xiàn)了時隙位置的均勻分配，并且該流程與DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn)及各種帶寬分配算法 完全兼容。 實施例
圖4a、 4b、 4c給出了本發(fā)明的時隙均勻分配方法的詳細(xì)實例，該實例通過如下步驟實 現(xiàn)時隙的均勻分配
步驟一、RCST發(fā)送容量請求(CR)消息到資源管理器(RRM)。假設(shè)RCST終端i發(fā)送容量請 求為4個時隙，RCST終端j發(fā)送容量請求為2個時隙。
步驟二、 RRM根據(jù)比例分配法為每個RCST終端分配時隙數(shù)量。假設(shè)分配結(jié)果為RCST終 端i分配4個時隙、終端j分配2個時隙。該步驟兼容現(xiàn)有多種帶寬分配方法。
步驟三、RRM根據(jù)上述帶寬分配結(jié)果，按照DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)有的時隙連續(xù)分配方式生成 TBTP表。RCST終端i在TBTP表中相應(yīng)的分配信息為Frame—Num 2， Start—slot 0, Assigned—count 4; RCST終端j在TBTP表中相應(yīng)的分配信息為Frame—Num 7， Start—slot 0,Assigned—count 2。
步驟四、RCST終端根據(jù)接收到的TBTP表，獲取為其分配時隙的信息。RCST終端i獲知 為其分配的時隙為子幀2中的第0時隙開始的連續(xù)4個時隙，如圖4a所示，RCST終端i所 分配時隙在MF-TDMA幀中的位置為圖4a中對應(yīng)子幀號為2，時隙編號為2—0、 2一1、 3—0、 3—1 的時隙；RCST終端j獲知為其分配的時隙為子幀7中的第0時隙開始的連續(xù)2個時隙，所分 配時隙在MF-TOMA幀中的位置為圖4a中對應(yīng)子幀號為7,時隙編號為7—0和7—1的時隙。以 上步驟三、步驟四兼容DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn)。
步驟五、RCST終端將時隙分配結(jié)果映射到CBNM時隙編號模式。如圖4b所示，終端i 所分配時隙映射到CBNM模式后，對應(yīng)時隙所在載波編號為1，因此對應(yīng)時隙編號為1—0到1一3， 終端j所分配時隙映射到CBNM模式后，對應(yīng)時隙所在載波編號為2，因此對應(yīng)時隙編號為2_4 和2—5。
步驟六、終端通過對CBNM模式下的時隙編號倒序獲得新的時隙位置。如圖4b所示，RCST 終端i分配時隙對應(yīng)的二進(jìn)制編號分別為01—000、01—001 、01—010和01_011，分別對Slot—N咖 000、 001、 010和011進(jìn)行倒序，得到新編號分別為OOO、 100、 010和110，則表示RCST終
端i實際使用位置編號為1—0、 1—4、 1—2和1—6的時隙進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，如圖4c所示。RCST 終端j分配時隙對應(yīng)的二進(jìn)制編號分別為10—100和10—101，則進(jìn)行時隙編碼倒序后，RCST 終端j實際使用的時隙位置編號分別為2j和2一5，如圖4c所示?？梢?，經(jīng)過時隙編碼倒序 后，RCST終端i和j分配到的時隙在MF-TDMA幀中的位置分布都具有一定的均勻。通過步驟 五和步驟六實現(xiàn)時隙均勻分配，可有效降低業(yè)務(wù)時延，方法簡單，僅需要在RCST終端增加功 能，不需要額外的系統(tǒng)修改，便于實現(xiàn)，兼容DVB—RCS標(biāo)準(zhǔn)。
步驟七、所有RCST終端都按照同樣的規(guī)則(步驟五和步驟六)對TBTP表中為其分配的時 隙編碼進(jìn)行倒序，從而每個RCST終端都獲得MF-TDMA幀中新的均勻分布的時隙位置，并在新 的時隙中發(fā)送數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1、一種針對MF-TDMA系統(tǒng)的時隙均勻分配方法，其特征在于，包括如下步驟步驟一反向信道衛(wèi)星終端發(fā)送容量請求消息到資源管理器；步驟二根據(jù)接收到的容量請求消息，資源管理器按照帶寬分配方法計算分配給每個終端的時隙數(shù)量；步驟三資源管理器根據(jù)帶寬分配結(jié)果，按照現(xiàn)有的時隙連續(xù)分配方式生成一個TBTP表并發(fā)送給所有終端；TBTP表的結(jié)構(gòu)與DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn)中相同，TBTP表包括每個RCST終端分配時隙的基本信息，這些信息表明了所分配時隙在MF-TDMA幀中的位置；步驟四根據(jù)接收到的TBTP表，每個RCST終端讀取表中內(nèi)容，以獲取為其分配的時隙信息；步驟五終端記錄為其分配的每一個時隙在MF-TDMA幀中的位置，然后映射到基于載波的時隙編號模式，并記錄相應(yīng)時隙位置的Carrier_ID+Slot_Num；步驟六RCST終端將所分配時隙位置的Carrrier_ID+Slot_Num以二進(jìn)制形式表示，然后，將Slot_Num的高低比特位進(jìn)行倒序，同時保持Carrier_ID不變；步驟七RCST終端對所有分配的時隙進(jìn)行步驟五和步驟六操作，這樣相當(dāng)于RCST接收到了一個新的TBTP，所有RCST都采用同樣的操作，在新的時隙位置發(fā)送數(shù)據(jù)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的時隙均勻分配方法，其特征在于所述的步驟二中提及的 帶寬分配方法是已有的比例分配法或基于預(yù)測的帶寬分配算法或其他時隙數(shù)量分配算法。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種針對MF-TDMA系統(tǒng)的時隙均勻分配方法，包括終端發(fā)送容量請求消息到資源管理器，資源管理器為每個終端分配帶寬，并生成一個時隙分配表發(fā)送給所有終端，終端將接收到的時隙分配表中的時隙分配結(jié)果映射到特定的時隙編號模式，并通過時隙編號倒序獲得新的時隙位置，在新的時隙位置發(fā)送數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)時隙的均勻分配。本發(fā)明可有效提高業(yè)務(wù)時延性能，并與現(xiàn)有DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn)及帶寬分配方法完全兼容，且實現(xiàn)簡單。
文檔編號H04L12/56GK101394220SQ200810224638
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
發(fā)明者軍 張, 濤 張, 勇 秦 申請人:北京航空航天大學(xué)