一种基于信道池的集通讯管理方法、接收器、终端和系统

本发明实施例涉及通信技术领域，尤其涉及一种基于信道池的集通讯管理方 法、接收器、终端和系统。

现在无线通讯管理办法中通常采用频分多址(frequency division multiple access,FDMA)与时分多址(time division multiple access，TDMA)方式，通常的通讯管理 的只是频段和时间资源，如果让一个设备独占一个频段就会造成资源的浪费。如果让多个 设备在同一个频段且同时发送数据就会导致数据碰撞，也有一些管理方法将FDMA与TDMA混 合使用，如频分时分多址(frequency and time division multiple access，FTDMA)方式， 这样确实在频段和时隙上控制得更加严谨，但是这类方法在通讯时考虑到的仅仅是独占频 段与时间资源，当出现其他设备同时在某个频段或者时隙发送数据时，就可能导致频段或 者时隙上出现大量的数据碰撞，导致数据重传，使原本拥挤的信道资源状况更加恶劣。

本发明实施例提供一种基于信道池的集通讯管理方法、接收器、终端和系统，能 够解决现有技术中，信道资源利用率低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明实施例公开了如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种基于信道池的集通讯管理方法方法，包括 以下步骤：

S1：终端发送申请发送数据请求给接收器；

S2：接收器接收申请发送数据请求，根据各个终端的ID信息和信道颗粒数初始化 信道颗粒管理表，信道颗粒为一个频段一段时隙上的时间带宽积，接收器广播携带有信道 颗粒管理表的起始帧给各个终端以分配信道颗粒；

S3：终端接收起始帧，根据起始帧携带的信道颗粒管理表在相应的信道颗粒上发 送数据帧给接收器，数据帧携带各个终端需要发送的数据包总量信息；

S4：接收器接收数据帧，计算通过各个信道颗粒接收到的数据包总量，根据接收到 的数据包总量占需要发送的数据包总量的百分比作为各信道颗粒的评价系数，根据各信道 颗粒的评价系数更新信道颗粒管理表，接收器广播携带有更新后的信道颗粒管理表的起始 帧给各个终端；

S5：重复步骤S3和S4，直到各个终端数据传输完成。

第二方面，本发明实施例提供了一种接收器，用于跟终端进行集通讯，包括：

广播单元，用于广播起始帧给终端；

接收单元，用于接收终端发来的申请发送数据请求和数据帧，其中，数据帧携带有 终端需要发送的数据包总量信息；

初始化单元，用于根据各个终端的ID信息和信道颗粒数初始化信道颗粒管理表， 信道颗粒为一个频段一段时隙上的时间带宽积，其中，起始帧携带信道颗粒管理表，终端根 据信道颗粒管理表在相应的信道颗粒上发送数据帧给接收单元；

计算单元，用于计算接收到的数据包总量，并根据接收到的数据包总量占需要发 送的数据包总量的百分比作为各信道颗粒的评价系数，并根据各信道的评价系数更新信道 颗粒管理表，终端根据更新后的信道颗粒管理表决定是否切换发送数据帧的信道颗粒。

第三方面，本发明实施例还提供了一种终端，用于跟接收器进行集通讯，其特征 在于，终端包括：

发送单元，用于发送申请发送数据请求和数据帧给接收端，其中，数据帧携带有终 端需要发送的数据包总量信息；

接收单元，用于接收接收器发送的起始帧，其中，起始帧携带有信道颗粒管理表；

其中，接收器根据各个终端的ID信息和信道颗粒初始化信道颗粒管理表，信道颗 粒为一个频段一段时隙上的时间带宽积，起始帧携带信道颗粒管理表，终端根据信道颗粒 管理表在相应的信道颗粒上发送数据帧给接收器，接收器根据接收到的数据包总量占需要 发送的数据包总量的百分比作为各信道颗粒的评价系数，并根据各信道的评价系数更新信 道颗粒管理表，终端根据更新后的信道颗粒管理表决定是否切换发送数据帧的信道颗粒。

第四方面，本发明实施例还提供了一种基于信道池的集通讯管理系统，包括权 如上所述的接收器和终端。

第五方面，本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包 括存储在非暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当 所述程序指令被计算机执行时，使所述计算机执行如上所述的基于信道池的集通讯管理 方法。

本发明实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明实施例提供的基于 信道池的集通讯管理发送方法通过对信道颗粒评价系数的计算，及时更新终端发送数据 的信道，保证了系统通讯的稳定性，提高了信道资源的利用率，且具有较高的抗干扰能力。

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说 明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除 非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明实施例中信道颗粒示意图；

图2是本发明实施例提供的基于信道池的集通讯管理方法的流程示意图；

图3是本发明实施例中信道颗粒初始化的流程示意图；

图4是本发明实施例中终端接收起始帧的处理流程示意图；

图5是本发明实施例中接收器更新信道颗粒管理表的流程示意图。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未 构成冲突就可以相互组合。

请参阅图1，信道池为单位时间内所有工作频段所有时隙能发送的信息的总量，包 含信道颗粒和信道颗粒管理表，信道颗粒为一个频段一段时隙上的时间带宽积。假设有N个 频段、M个时隙，则在本发明实施例的集通讯系统中共有信道颗粒为：N*M个。本发明实施 例的基于信道池的集通讯方法中加入对信道颗粒的评价系数，即使在某个信道颗粒上突 然加上很大的干扰，系统可根据评价系数是否达到切换阈值直接切换到干扰小的信道颗粒 上工作，保证系统通讯的稳定性，提高了信道资源的利用率，且具有较高的抗干扰的特点。

请参阅图2，本发明实施例的基于信道池的集通讯管理方法，包括以下步骤：

S1：终端发送申请发送数据请求给接收器；

S2：接收器接收申请发送数据请求，根据各个终端的ID信息和信道颗粒数初始化 信道颗粒管理表，信道颗粒为一个频段一段时隙上的时间带宽积，接收器广播携带有信道 颗粒管理表的起始帧给各个终端以分配信道颗粒；

S3：终端接收起始帧，根据起始帧携带的信道颗粒管理表在相应的信道颗粒上发 送数据帧给接收器，数据帧携带各个终端需要发送的数据包总量信息；

S4：接收器接收数据帧，计算通过各个信道颗粒接收到的数据包总量，根据接收到 的数据包总量占需要发送的数据包总量的百分比作为各信道颗粒的评价系数，根据各信道 颗粒的评价系数更新信道颗粒管理表，接收器广播携带有更新后的信道颗粒管理表的起始 帧给各个终端；

S5：重复步骤S3和S4，直到各个终端数据传输完成。

信道颗粒为在一个特定频段一段时隙上的时间带宽积，此处用结构体来描述信道 颗粒，如下图：

信道颗粒抽象出来的结构体

信道颗粒结构体包含5个属性，其中rf_ch为当前这个颗粒的所在的频段，rf_ time_pos为当前颗粒的发送时隙，rf_r_cnt与rf_r_sum是记录此信道上接收接收到的数据 包的个数与发送端发送给接收器的数据包的总数，rf_eff[3]则是当前信道颗粒上连续3个 时隙上的评价系数，单个时隙的信道的评价系数计算方法如下：

这个评价系数会记录之前三个时隙上的评价系数，将这个三个时隙的有效系数的 分别按照不同权重相加来计算得到有效评价系数：

rf_eff_value＝rf_eff[0]×20％+rf_eff[1]×30％+rf_eff[2]×50％

如果有效信道颗粒评价系数小于切换阈值，则终端的数据帧切换到新的信道颗粒 发送；如果有效信道颗粒评价系数等于切换阈值，则根据三个评价系数的变化趋势来判断， 如果三个信道颗粒评价系数依次增大，则不切换信道颗粒，如果三个信道颗粒评价系数非 依次增大，则切换信道颗粒；如果有效信道颗粒评价系数大于切换阈值，则不切换信道颗 粒。

信道颗粒管理表是信道池中所有信道颗粒抽象出来的结构体的集合，每次需要交 互数据的时候，接收器可根据每个信道的评价系数来决定是否分配此信道给终端。一旦数 据通讯开始，系统将自动适应当前的环境，选择干扰最小的信道工作。

在步骤S1之前还包括接收器与终端之间的注册过程，注册过程就是完成双方设备 ID、信道、时隙等信息的交换，具体包括以下步骤：接收器广播允许注册指令；终端接收允许 注册指令，发送申请注册信息给接收器以申请信道资源，申请注册信息中携带有各个终端 的ID信息；接收器接收申请注册信息，发送确认注册信息给终端，完成接收器与终端之间的 注册。

请参阅图3，步骤S2中，接受收器将信道颗粒管理表添加到起始帧中，并广播给所 有终端，其中起始帧结构体内容定义如下图：

帧成员的含义如下:

步骤S2中初始化信道颗粒管理表具体包括以下步骤：

S201：假设系统的信道池中有N个频段、M个时隙可供使用，有K个终端完成注册，计 算终端能分配到的信道颗粒数目，默认所有的信道颗粒都是可以使用的，系统的信道颗粒 有M*N个；

S202：比较系统终端数K与系统频段数N的大小；

S203：如果终端数K比频段数N大，则代表需要有多个终端共享一个频段，此时分配 的原则是：首先分配同一时隙上的信道颗粒，分配完成再分配下一时隙上的信道颗粒，直到 所有信道颗粒分配完为止，则其rf_time_tick[M/8+1]上的有效bit会有部分为1部分为0， 为1的bit表示在此时隙此终端能发送数据，为0的bit表示次时分配给了别的终端，不能再 此时隙发送数据，且rf_ch[i]为不同的值，按照此原则将信道颗粒依次均匀分配个各个终 端；

S204：如果终端数目K小于或等于频段数N，则代表一个终端能分配到一个完整的 信道，每个终端能分配到一个频段上的所有信道颗粒，则其rf_time_tick[M/8+1]上的有效 bit全为1，且rf_ch[i]为相同的值，按照此原则将信道颗粒依次均匀分配个各个终端；

S205：完成颗粒管理表rf_ctl_info[K]的初始化之后，将各个终端的rf_ctl_info 信息添加到起始帧中并广播给各个终端。

本发明实施例基于信道池的集通讯方法的核心是对信道颗粒管理表的操纵，要 建立信道颗粒管理表需要有信道颗粒，管理的效果是将信道颗粒有效的分配给通讯终端， 接收器开始需要知道有哪些终端需要与之交互数据，注册就是为了完成终端与接收器的信 息交换，同时接收器会为每个终端分配一个设备索引序号rf_uid，接收器就能以这些索引 序号实现快速匹配，实现和信道颗粒建立信道颗粒管理表，在起始帧中会将控制信息广播 给终端，假设有N个频段、M个时隙可供使用，则控制信息的结构体定义如下图所示：

其中rf_uid为终端设备的索引序号，rf_time_tick[M/8+1]表示接下来的时隙中 是否有数据发送，当rf_time_tick[i]的8个bit位其中j个bit为1时，则表示此终端在[i*8+ j]时隙，信道rf_ch[i*8+j]上允许发送数据。

请参阅图4，步骤S3中，终端收到起始帧之后，需要根据注册时分配的设备索引序 号rf_uid定位到自己的信道颗粒控制信息结构体，并根据信道颗粒控制结构体中的时隙和 频段信息在特定的时隙和频段发送数据，在发送的数据中需要添加自己的数据信息，以表 示自己是否还有数据需要传输，接收器根据数据信息来判断下一个时刻是否分配信道颗粒 给此终端。

数据帧的结构体定义如下图所示：

数据帧成员的含义如下:

终端收到起始帧之后，在自己的信道颗粒内交数据，具体流程请参阅图4：

S301：终端收到起始帧之后，需要根据注册时分配的设备索引序号rf_uid定位到 自己的信道控制信息结构体；

S302：根据信道控制结构体中的时隙和频段信息在特定的时隙和频段发送数据， 数据中包含需要发送的数据包总量信息；

S303：在发送的数据中需要添加自己的数据信息，以表示自己是否还有数据需要 传输，接收器根据数据信息来判断下一个时刻是否分配信道颗粒给此终端。

请参阅图5，步骤S4具体包括以下步骤：

S401：终端接收到起始帧之后会在其特定的信道颗粒上将数据发送到接收器，接 收器接收到这些数据之后将所有信道颗粒上的数据统计到rf_r_cnt与rf_r_sum中；

S402：等待当前的时间单元结束；

S403：计算出所有信道颗粒上的rf_eff，之后的每个时间单元结束之后都会计算 rf_eff，当时间超过3个时刻之后，就开始计算re_eff_value；

S404：假设现在规定信道颗粒切换的阈值是0.8，判断计算的re_eff_value与切换 阈值的大小；

S405：当信道颗粒的re_eff_value小于0.8时，下一个时刻不再分配该信道颗粒给 终端；

S406：当信道颗粒的re_eff_value大于或等于0.8时，重新计算终端能分配到的信 道颗粒数，选择信道颗粒的范围不再是所有的信道颗粒，而是re_eff_value大于或等于0.8 的信道颗粒；

S407：比较系统终端数K与系统频段数N的大小；

S408：如果终端数K比频段数N大，则代表需要有多个终端共享一个频段，此时分配 的原则是：首先分配同一时隙上的信道颗粒，分配完成再分配下一时隙上的信道颗粒，直到 所有信道颗粒分配完为止，则其rf_time_tick[M/8+1]上的有效bit会有部分为1部分为0， 为1的bit表示在此时隙此终端能发送数据，为0的bit表示次时分配给了别的终端，不能再 此时隙发送数据，且rf_ch[i]为不同的值，按照此原则将信道颗粒依次均匀分配个各个终 端；

S409：如果终端数目K小于或等于频段数N，则代表一个终端能分配到一个完整的 信道，每个终端能分配到一个频段上的所有信道颗粒，则其rf_time_tick[M/8+1]上的有效 bit全为1，且rf_ch[i]为相同的值，按照此原则将信道颗粒依次均匀分配个各个终端；

S410：完成颗粒管理表rf_ctl_info[K]的更新之后，将各个终端的rf_ctl_info信 息添加到起始帧中并广播给各个终端。

终端根据更新后的信道颗粒管理表继续发送数据，直到数据发送完成。

本发明实施例还提供一种接收器，用于跟终端进行集通讯，接收器包括：

广播单元，用于广播起始帧给终端；

接收单元，用于接收终端发来的申请发送数据请求和数据帧，其中，数据帧携带有 终端需要发送的数据包总量信息；

初始化单元，用于根据各个终端的ID信息和信道颗粒数初始化信道颗粒管理表， 信道颗粒为一个频段一段时隙上的时间带宽积，其中，起始帧携带信道颗粒管理表，终端根 据信道颗粒管理表在相应的信道颗粒上发送数据帧给接收单元；

计算单元，用于计算接收到的数据包总量，并根据接收到的数据包总量占需要发 送的数据包总量的百分比作为各信道颗粒的评价系数，并根据各信道的评价系数更新信道 颗粒管理表，终端根据更新后的信道颗粒管理表决定是否切换发送数据帧的信道颗粒。

本发明实施例还提供了一种终端，用于跟接收器进行集通讯，其特征在于，终端 包括：

发送单元，用于发送申请发送数据请求和数据帧给接收端，其中，数据帧携带有终 端需要发送的数据包总量信息；

接收单元，用于接收接收器发送的起始帧，其中，起始帧携带有信道颗粒管理表；

其中，接收器根据各个终端的ID信息和信道颗粒初始化信道颗粒管理表，信道颗 粒为一个频段一段时隙上的时间带宽积，起始帧携带信道颗粒管理表，终端根据信道颗粒 管理表在相应的信道颗粒上发送数据帧给接收器，接收器根据接收到的数据包总量占需要 发送的数据包总量的百分比作为各信道颗粒的评价系数，并根据各信道的评价系数更新信 道颗粒管理表，终端根据更新后的信道颗粒管理表决定是否切换发送数据帧的信道颗粒。

本发明实施例还提供一种基于信道池的集通讯管理系统，包括如上所述的接收 器和终端。

由上可知，本发明实施例提供的基于信道池的集通讯管理发送方法、接收器、终 端和系统，通过对信道颗粒评价系数的计算，及时更新终端发送数据的信道，保证了系统通 讯的稳定性，提高了信道资源的利用率，且具有较高的抗干扰能力。

本发明实施例还提供了一种非易失性计算机可读存储介质，所述计算机可读存储 介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被一个或多个处理器执行，可使得上 述一个或多个处理器可执行上述任意方法实施例中的基于信道池的集通讯管理方法，例 如，执行以上描述的图2中的方法步骤S1至步骤S5。

本发明实施例还提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括存储在非 暂态计算机可读存储介质上的计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，当所述程序指 令被计算机执行时，使所述计算机执行如上所述的基于信道池的集通讯方法。

上述产品可执行本发明实施例所提供的方法，具备执行方法相应的功能模块和有 益效果。未在本实施例中详尽描述的技术细节，可参见本发明实施例所提供的方法。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可 以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单 元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其 中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

通过以上的实施方式的描述，本领域普通技术人员可以清楚地了解到各实施方式 可借助软件加通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。本领域普通技术人员可 以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬 件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上 述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read- Only Memory,ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory,RAM)等。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；在本 发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以 以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没 有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人 员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技 术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实 施例技术方案的范围。