[发明专利]多频时分多址接入系统非实时业务时隙封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及多频时分多址接入系统中的一种时隙封装方法，特别是多频时分多址接入系统中针对非实时业务的一种时隙封装方法。

背景技术

多频时分多址接入(Multi-frequency time division multiple access MF-TDMA)是将频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)相结合的一种混合多址接入方式，是目前宽带卫星通信等无线通信系统所采用的主流多址接入技术。MF-TDMA将时域/频域上的资源以时隙/载波形式进行划分，允许众多用户终端共享一系列不同速率的载波，每个载波以时分方式使用。如图1所示，MF-TDMA帧是一个时隙/载波的二维矩阵，其中行表示载波，列表示时隙。与传统单载波TDMA体制相比，一方面可以降低对用户终端射频能力的要求，便于用户终端小型化；另一方面通过用户终端在多条载波上的灵活跳频可实现带宽的高效复用，易于实现大规模卫星网络的部署。

MF-TDMA系统的带宽分配与TDMA系统或FDMA系统相比有很大不同，需要解决时隙封装的问题。时隙封装是指根据终端带宽请求为每个终端在MF-TDMA帧中指定时隙位置的过程。经过时隙封装最终形成带宽分配信息用于指示全网终端的突发发送。时隙封装主要解决两个问题，一是确定终端在哪条载波上发射；二是确定终端在载波内哪些时隙内发射。时隙封装需要满足以下约束条件：

(1)每个时隙只能封装给一个用户终端，该约束主要是为了避免多个终端在同一时隙发送引起碰撞；

(2)每次为同一个终端封装的时隙总数不能超过一个载波所能容纳的总时隙数，该约束主要是为了避免为用户终端封装的时隙数超过其最大发射能力而造成带宽浪费；

(3)一个终端不能同时在两个或两个以上的载波上发射或接收，这是由于为了降低成本，MF-TDMA系统中用户终端通常只有一对收发信机，因此终端在同一时间只能在一条载波上发送和接收。

(4)针对同一个带宽请求封装的时隙应在一帧上连续分布，这样一方面可以提高帧效率，另一方面可以节省带宽分配信令的开销；

由于用户带宽请求大小及请求到达时间先后的随机性，时隙封装问题已被证明是一个NP Complete问题，很难从理论上给出最优算法和模型，因此现有算法均为启发式算法。

目前较为典型时隙封装算法为Park等人在文献“Allocation of QoS connections in MF-TDMA satellite systems:a two-phase approach.IEEE  Transaction on Vehichular Technology.2005,54(1):177-190”中提出的预约信道优先(RCP Reserve Channel with Priority)算法，该算法将MF-TDMA载波分为“独占”、“共享”和“空闲”三类并分别进行标识。其中标识为“独占”的载波只能分配给某一个特定的用户终端，而标识为“共享”的载波可以在满足约束条件的基础上分配给不同的用户终端，标识“空闲”的载波表示该载波上没有分配任何业务。其工作流程如图2所示。具体如下：

(1)新连接到达首先应查看该连接所对应的用户终端在MF-TDMA帧中有无“独占”载波；

(2)如果有“独占”载波，进一步判断该载波是否有足够的空闲时隙满足新连接的带宽要求；

(3)如果“独占”载波能满足新连接的带宽需求，则在该载波上确定具体的时隙位置，完成时隙封装，如果载波中的空闲时隙不能满足该连接的请求，则拒绝该连接；

(4)如果该终端没有“独占”载波，在MF-TDMA帧中继续寻找是否还有空闲载波，如果有空闲载波，在该载波上为终端封装时隙，如果没有，继续寻找该终端是否有“共享”载波；

(5)如果该终端存在“共享”载波，则判断“共享”载波上是否有足够的空闲时隙满足新连接的带宽需求，如果“共享”载波上有足够的空闲时隙满足该连接的业务需求，则在该载波上为该连接进行时隙封装，如果共享载波上没有足够的空闲时隙，则拒绝该连接；

(6)如果终端既没有“独占”载波也没有“共享”载波，MF-TDMA帧中也没有“空闲”载波，则尝试搜索其它终端的“独占”载波中是否有足够的空闲时隙满足该连接的业务需求，如果存在，则在该载波上为进行时隙封装，并将该载波标识“共享”载波，如果其它终端的“独占”载波也没有足够的带宽满足该连接的业务需求就拒绝该连接的请求。

RCP方法的基本思想是通过“独占”方式使个别大业务量终端独占信道以保证其带宽需求。缺点主要有以下几个方面：