一种混合时分复用机制的制作方法

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种混合时分复用机制。

背景技术：

目前，用于移动网络的无线通信芯片一般只使用同步时分复用机制(tdm，timedivisionmultiplexing)或者统计时分复用机制(stdm，statisticaltimedivisionmultiplexing)。

tdm是通过控制中心为每个用户分配确定的信道，每个用户的信道使用顺序确定且不冲突。当某个信道被分配给一用户且无论该信道是否有信息传送，该信道都不能被其他用户使用。

tdm包括以下特点：1)用户的使用时间由控制中心分配；2)通信使用时间与等待时间已知；3)有顺序且互不干扰；4)使用速率固定；5)适用于实时通信。tdm的优点为：时隙分配固定，便于调节控制，适于数字信息的传输；其缺点为：信道与设备利用率低。tdm广泛应用在实时性要求较高的电信电话网络、物联网iot等领域。

stdm是一种异步时分复用机制，当用户有数据要传输时直接抢用线路资源，当用户暂停发送数据时，线路的传输能力可以被其他用户使用。stdm包括以下特点：1)没有控制中心，抢到者有权；2)通信长度与等待时间未知；3)无固定使用顺序；4)使用速率不平均，最高可以达到线路总的传输能力；5)适用于非实时通信。stdm的优点为：提高了信道和设备利用率；stdm的缺点为：技术复杂(需使用保存输入排队信息的缓冲数据存储器和比较复杂的寻址、控制技术)。stdm主要应用于实时性要求不高的ip互联网。

不难看出，tdm与stdm各有特点，根据各自的优点，其适用的领域不尽相同。然而，单个芯片中两种机制无法并存使用一直是技术上无法攻克的难题。也就是说，现有的无线通信芯片的时分复用机制无法同时满足用户对通信实时性和信道高利用率的要求。

技术实现要素：

本发明针对现有技术中存在的，单个无线通信芯片无法兼容tdm和stdm两种机制，进而无法同时满足用户对通信实时性和信道高利用率的要求的技术问题。提供了一种混合时分复用机制，实现了在单一无线通信芯片中兼容tdm和stdm两种通信机制，进而可满足用户对通信实时性和信道高利用率的要求的技术效果。

本发明提供了一种混合时分复用机制，包括：

根据预设通信需求，确定单个时间周期长度；

制定与所述单个时间周期长度对应的混合时分复用机制工作状态表；

基于所述工作状态表将单个时间周期划分为同步时分复用时段和/或统计时分复用时段；其中，所述同步时分复用时段为分配给同步时分复用机制的mac协议用户的信道访问时段，所述统计时分复用时段为分配给统计时分复用机制的mac协议用户的信道访问时段；所述同步时分复用时段占用所述单个时间周期长度的比例值大于等于0且小于等于1；

基于所述工作状态表，在所述同步时分复用时段采用同步时分复用机制的mac协议用户访问信道并进行信息传输，和/或在所述统计时分复用时段采用统计时分复用机制的mac协议用户访问信道并进行信息传输。

可选的，所述混合时分复用机制还包括：

当所述同步时分复用时段占用所述单个时间周期长度的比例值大于0且小于等于1时，基于所述工作状态表将所述同步时分复用时段划分为多个同步时分复用子时段，以使多个同步时分复用机制的mac协议用户一一对应在所述多个同步时分复用子时段访问信道并进行信息传输。

可选的，所述多个同步时分复用子时段的长度依据对应的mac协议用户所要传输的信息量而定。

可选的，所述多个同步时分复用子时段一一对应多个信道。

可选的，所述混合时分复用机制通过状态机模型来实现所述多个同步时分复用子时段的工作状态切换。

可选的，所述混合时分复用机制通过状态机模型来实现同步时分复用时段和统计时分复用时段的工作状态切换。

可选的，所述混合时分复用机制还包括：

当所述同步时分复用时段占用所述单个时间周期长度的比例值大于等于0且小于1时，在所述统计时分复用时段，用户的信道访问状态依据对应的mac协议用户的实际信道访问情况而定。

可选的，统计时分复用机制的mac协议用户的信道访问形式包括：冲突避免和冲突检测。

可选的，所述同步时分复用机制的mac协议用户和所述统计时分复用机制的mac协议用户中任一mac协议用户的信息传输模式为单工、半双工或双工。

可选的，所述同步时分复用时段和/或统计时分复用时段对应多个不同频段的信道。

本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

由于在本发明中，混合时分复用机制的工作流程，包括：首先，根据预设通信需求，确定单个时间周期长度；制定与所述单个时间周期长度对应的混合时分复用机制工作状态表；接着，基于所述工作状态表将单个时间周期划分为同步时分复用时段和/或统计时分复用时段；其中，所述同步时分复用时段为分配给同步时分复用机制的mac协议用户的信道访问时段，所述统计时分复用时段为分配给统计时分复用机制的mac协议用户的信道访问时段；所述同步时分复用时段占用所述单个时间周期长度的比例值大于等于0且小于等于1；基于所述工作状态表，在所述同步时分复用时段采用同步时分复用机制的mac协议用户访问信道并进行信息传输，和/或在所述统计时分复用时段采用统计时分复用机制的mac协议用户访问信道并进行信息传输。也就是说，通过根据用户通信需求，灵活配置时间周期，并制定与所述单个时间周期长度对应的混合时分复用机制工作状态表；进一步，基于该工作状态表灵活配置各时间周期中同步时分复用时段和统计时分复用时段的占用比例，以实现在所述同步时分复用时段采用同步时分复用机制的mac协议用户访问信道并进行信息传输，和/或在所述统计时分复用时段采用统计时分复用机制的mac协议用户访问信道并进行信息传输。有效地解决了现有技术中单个无线通信芯片无法兼容tdm和stdm两种机制，进而无法同时满足用户对通信实时性和信道高利用率的要求的技术问题。实现了在单一无线通信芯片中兼容tdm和stdm两种通信机制，进而可满足用户对通信实时性和信道高利用率的要求的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种混合时分复用机制的方法流程图；

图2a为本发明实施例提供的同步时分复用时段占用单个时间周期长度的比例为0的示意图；

图2b为本发明实施例提供的同步时分复用时段占用单个时间周期长度的比例为1/3的示意图；

图2c为本发明实施例提供的同步时分复用时段占用单个时间周期长度的比例为2/3的示意图；

图2d为本发明实施例提供的同步时分复用时段占用单个时间周期长度的比例为1的示意图；

图3为本发明实施例提供的单个时间周期被划分为多个同步时分复用时段和一个统计时分复用时段时与mac协议用户的对应关系示意图；

图4为本发明实施例提供的单个时间周期被划分为多个同步时分复用时段和一个统计时分复用时段时与工作状态的对应关系示意图；

图5为本发明实施例提供的状态机计数器的计数值与信道访问时段在二维坐标中的对应关系示意图；

图6为本发明实施例提供的单个时间周期被划分为三个同步时分复用时段和一个统计时分复用时段的链表结构示意图；

图7为本发明实施例提供的统计时分复用机制的mac协议用户与通信总线的连接关系示意图；

图8为本发明实施例提供的同步时分复用时段和/或统计时分复用时段对应多个不同频段的信道的示意图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种混合时分复用机制，解决了现有技术中存在的，单个无线通信芯片无法兼容tdm和stdm两种机制，进而无法同时满足用户对通信实时性和信道高利用率的要求的技术问题，实现了在单一无线通信芯片中兼容tdm和stdm两种通信机制，进而可满足用户对通信实时性和信道高利用率的要求的技术效果。

本发明实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本发明实施例提供了一种混合时分复用机制，包括：根据预设通信需求，确定单个时间周期长度；制定与所述单个时间周期长度对应的混合时分复用机制工作状态表；基于所述工作状态表将单个时间周期划分为同步时分复用时段和/或统计时分复用时段；其中，所述同步时分复用时段为分配给同步时分复用机制的mac协议用户的信道访问时段，所述统计时分复用时段为分配给统计时分复用机制的mac协议用户的信道访问时段；所述同步时分复用时段占用所述单个时间周期长度的比例值大于等于0且小于等于1；基于所述工作状态表，在所述同步时分复用时段采用同步时分复用机制的mac协议用户访问信道并进行信息传输，和/或在所述统计时分复用时段采用统计时分复用机制的mac协议用户访问信道并进行信息传输。

可见，在本发明方案中，通过根据用户通信需求，灵活配置时间周期，并制定与所述单个时间周期长度对应的混合时分复用机制工作状态表；进一步，基于该工作状态表灵活配置各时间周期中同步时分复用时段和统计时分复用时段的占用比例，以实现在所述同步时分复用时段采用同步时分复用机制的mac协议用户访问信道并进行信息传输，和/或在所述统计时分复用时段采用统计时分复用机制的mac协议用户访问信道并进行信息传输。有效地解决了现有技术中单个无线通信芯片无法兼容tdm和stdm两种机制，进而无法同时满足用户对通信实时性和信道高利用率的要求的技术问题。实现了在单一无线通信芯片中兼容tdm和stdm两种通信机制，进而可满足用户对通信实时性和信道高利用率的要求的技术效果。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。

实施例一

请参考图1和图2a-图2d，本发明实施例提供了一种混合时分复用机制(htdm，hybridtimedivisionmultiplexing)，其方法流程包括：

s1、根据预设通信需求，确定单个时间周期长度t；

s2、制定与所述单个时间周期长度t对应的htdm工作状态表；

s3、基于所述工作状态表将单个时间周期划分为同步时分复用时段ttd和/或统计时分复用时段tstd；其中，所述同步时分复用时段ttd为分配给同步时分复用机制(tdm，timedivisionmultiplexing)的mac协议用户的信道访问时段，所述统计时分复用时段tstd为分配给统计时分复用机制(stdm，statisticaltimedivisionmultiplexing)的mac协议用户的信道访问时段；所述同步时分复用时段ttd占用所述单个时间周期长度t的比例值k大于等于0且小于等于1；

s4、基于所述工作状态表，在所述同步时分复用时段ttd采用tdm的mac协议用户访问信道并进行信息传输，和/或在所述统计时分复用时段tstd采用stdm的mac协议用户访问信道并进行信息传输。

在具体实施过程中，在通讯芯片内部设置有路由器router作为控制中心master，与控制中心master连接的mac协议用户，包括遵循tdm的mac协议用户和遵循stdm的mac协议用户。控制中心master可估算与其相连的所有mac协议用户所要发送的数据帧的长度，并基于所获取的数据帧的长度确定单个时间周期长度t。进一步，控制中心master基于单个时间周期长度t和tdm的mac协议用户所需传输数据帧的长度制定与单个时间周期长度t对应的htdm工作状态表，该工作状态表所包含的状态信息如下表1所示：

表1一种htdm工作状态表

其中，表1仅列出所述工作状态表的部分参数类别，可对应设置参数值形成完整的工作状态表。同步时分复用时段ttd占用单个时间周期长度t的比例值(k＝ttd/t)在0～1之间可调，如图2a-图2d所示，以k＝0、1/3、2/3、1为例，示出了同步时分复用时段ttd占用单个时间周期长度t的比例关系。

进一步，在具体实施过程中，tdm的mac协议用户可以为多个，此时工作状态表所包含的状态信息如下表2所示，在表1的基础上还包括tdm的mac协议用户信息：

表2另一种htdm工作状态表

其中，tdm的mac协议用户信息具体可包括：tdm的mac协议用户数量、每一tdm的mac协议用户名称、每一tdm的mac协议用户的协议类型、每一tdm的mac协议用户的待传输数据帧的长度、tdm的mac协议用户协议类型中每一类型协议待传输的帧符号长度。同表1，表2仅列出所述工作状态表的部分参数类别，可对应设置参数值形成完整的工作状态表。

当所述同步时分复用时段ttd占用所述单个时间周期长度t的比例值k大于0且小于等于1时，可根据表2所对应的状态工作表，基于tdm的mac协议用户数量，将所述同步时分复用时段ttd划分为多个同步时分复用子时段，一一对应多个信道，以使多个tdm的mac协议用户一一对应在所述多个同步时分复用子时段访问对应的信道并进行信息传输。如图3所示，tdm的mac协议用户数量为n(为大于1的整数)，对应地，将同步时分复用时段ttd划分为n个同步时分复用子时段ttd1～ttdn。其中，n个同步时分复用子时段ttd1～ttdn可一一对应n个tdm的mac协议用户u1～un，当然，在具体实施过程中，一个tdm的mac协议用户也可对应多个同步时分复用子时段，这里不作具体限定。另外，所述多个同步时分复用子时段的长度依据对应的mac协议用户待传输数据帧的长度而定。

以一个tdm的mac协议用户对应一种协议类型为例，n个tdm的mac协议用户(u1～un)中任意两个mac协议用户的协议类型可相同也可不同，例如：用户u1对应的协议类型为td-scdma、用户u2对应的协议类型为wcdma、用户u3对应的协议类型为802.16、...、用户un对应的协议类型为td-scdma等。

对于统计时分复用时段tstd而言，该时段的用户访问情况无法事先约定，只能在用户使用完信道之后，才能知道访问信道的用户和用户访问时长等用户使用信息，如图3所示，定义统计时分复用时段tstd对应的mac协议用户为ux。

在具体实施过程中，htdm通过状态机模型来实现所述多个同步时分复用子时段ttd1～ttdn的工作状态切换。htdm通过状态机模型来实现同步时分复用时段ttd和统计时分复用时段tstd的工作状态切换。具体的，请参考图4，单个时间周期t划分为同步时分复用时段ttd和统计时分复用时段tstd，且同步时分复用时段ttd划分为n个同步时分复用子时段ttd1～ttdn，一一对应n+1个状态s1～sn+1，其中，状态s1～sn一一对应n个同步时分复用子时段ttd1～ttdn，状态sn+1对应统计时分复用时段tstd。

从上述的内容可知，状态机的各工作状态与单个时间周期所划分的各时段相对应。在具体实施过程中，在通讯芯片内部还设置有计数器和状态机控制器，通过将每个时段(即每个工作状态)与计数器的计数值进行对应，在计数器的计数值逐步累加或逐步递减的过程中，在特定的时刻向状态机控制器发送中断请求，以实现各工作状态的切换。

请参考图5，为计数器的计数值count与信道访问时段t在二维坐标中的对应关系示意图，以计数器的计数值逐步累加、同步时分复用时段ttd划分为3个同步时分复用子时段ttd1～ttd3为例，状态机包括四个工作状态s1～s4：

当count大于等于0且小于c1时，状态机工作在时段ttd1，对应工作状态s1；

当count大于等于c1且小于c2时，状态机工作在时段ttd2，对应工作状态s2；

当count大于等于c2且小于c3时，状态机工作在时段ttd3，对应工作状态s3；

当count大于等于c3且小于c4时，状态机工作在时段tstd，对应工作状态s4。

其中，时段ttd1～ttd3共同构成完整的同步时分复用时段ttd，计数器在计数值count＝0(即开始计数时)，向状态机控制器发送第一中断请求，以进入状态s1；计数器在计数值count＝c1，向状态机控制器发送第二中断请求，以进入状态s2；计数器在计数值count＝c2，向状态机控制器发送第三中断请求，以进入状态s3；计数器在计数值count＝c3，向状态机控制器发送第四中断请求，以进入状态s4；计数器在计数值count＝c4，向状态机控制器发送第五中断请求，指示已完成一个时间周期的工作，同时对计数器进行归零，以用于在下一个周期重新开始计数。

在具体实施过程中，状态机还可结合链表来实现，链表是一种常见的重要的数据结构。它是动态地进行存储分配的一种结构。它可以根据需要开辟内存单元。链表有一个“头指针”变量，它存放一个地址。该地址指向一个元素。链表中每一个元素称为“结点”，每个结点都应包括两个部分：一为用户需要用的实际数据，二为下一个结点的地址。因此，“头指针”变量指向第一个元素；第一个元素又指向第二个元素；……，直到最后一个元素，该元素不再指向其它元素，它称为“表尾”，它的地址部分放一个“null”(表示“空地址”)，链表到此结束；当然，根据具体应用需要，最后一个元素还可指向第一个元素，以形成一个循环工作模式。

请参考图6，仍以同步时分复用时段ttd划分为3个同步时分复用子时段ttd1～ttd3为例，as为表头地址，atd1为同步时分复用子时段ttd1所对应的工作状态参数存储地址，atd2为同步时分复用子时段ttd2所对应的工作状态参数存储地址，atd3为同步时分复用子时段ttd3所对应的工作状态参数存储地址，astd为统计时分复用时段tstd所对应的工作状态参数存储地址。

在对状态机进行控制时，状态机控制器获取对应该事件周期的链表的表头地址as，并根据表头地址as所指向的结点(即寄存器)，获取下一个结点的地址，如atd1，进一步，根据地址atd1所指向的结点(即寄存器)，一方面获取同步时分复用子时段ttd1所对应的工作参数，包括：子时段ttd1所对应的计数器的计数值、在时段ttd1工作的mac协议用户名称和mac协议类型等，另一方面，获取下一个结点的地址，如atd2，并在子时段ttd1所对应的计数值结束时，跳转到下一个结点地址，进入到下一个时段所对应的工作状态。其它情况依此类推，这里不再一一赘述。

需要指出的是，地址指针所指向的最后一个地址，如astd，所指向的下一个结点地址应为表头地址as。另外，由于stdm无法明确地对mac协议用户的通信进行控制，地址astd所指向的结点(即寄存器)中的工作参数不包括stdm的mac协议用户信息(如时段tstd工作的mac协议用户名称、mac协议类型等)。

图5和图6仅用于举例说明，在实际应用中，不同的时间周期：1)时段ttd和时段tstd在单个时间周期t中的先后顺序可依据具体情况而定，这里不作具体限定；2)时段ttd所划分的子时段的个数和长度也依据具体情况而定，这里不作具体限定；3)时段ttd所划分的各个子时段所对应的mac协议用户的协议类型依据具体情况而定，这里不作具体限定；4)当同步时分复用时段ttd占用单个时间周期长度t的比例值k大于等于0且小于1时，在统计时分复用时段tstd，stdm的mac协议用户的信道访问状态依据对应的mac协议用户的实际信道访问情况而定。

针对上述第4)点，stdm的mac协议用户的信道访问形式包括：冲突避免和冲突检测。请参考图7，通信总线bus上连接有控制中心master和多个mac协议用户u1～un，其中，n为大于等于1的整数，u1～un中各用户采用至少一种mac协议，如u1采用802.11、u2采用802.3、un采用802.15.4。

①冲突避免(如802.11)

当总线空闲时，每个协议用户的计数器各产生一个随机数，并开始做减法计数，直到某个协议用户最先计数为0，则再次检测总线是否空闲，并在总线处于空闲状态时，发送数据。相对的，其它协议用户则只可接收数据。

②冲突检测(如802.3)

当总线空闲时，多个协议用户向总线发送数据，当检测到冲突(即多个协议用户同时向总线发送数据)时，则产生随机延时tdelay，并开始做减法计数，当tdelay＝0时，向总线发送数据，故延时最短的用户抢先占用总线；当延时最短的用户占用总线进行数据发送时，控制中心master通过广播告知其它用户信道已被占用，则其它用户只可接收数据。

在具体实施过程中，tdm的mac协议用户和stdm的mac协议用户中任一mac协议用户的信息传输模式为单工、半双工或双工。其中，当信息传输模式为半双工时，mac协议用户收发数据使用一个信道，当信息传输模式为全双工时，mac协议用户收发数据使用不同信道。

在具体实施过程中，同步时分复用时段ttd和/或统计时分复用时段tstd对应多个不同频段的信道。如图8所示，仍以同步时分复用时段ttd划分为3个同步时分复用子时段ttd1～ttd3为例，x表示以时间周期的划分而言，将单个时间周期t划分为时段ttd1、ttd2、ttd2和tstd，这四个时段一一对应四个不同编号的信道ch1、ch2、ch3和ch4；y表示以一确定的时段而言，可同时产生m个不同频段f1～fm的子信道，其中，m为大于1的整数；可理解为，信道ch1包含m个并行的子信道ch11～ch1m，信道ch2包含m个并行的子信道ch21～ch2m，信道ch3包含m个并行的子信道ch31～ch3m，信道ch4包含m个并行的子信道ch41～ch4m。在具体实施过程中，每个信道所包含的子信道的个数也可不同，在生成工作状态表时，可根据用户的通信需求，以子信道为单位分配给每一个用户，如用户u1分配子信道ch11～ch1m和ch21～ch22，用户u2分配子信道ch23～ch2m，这样既可以提高数据传输率，还可以增加信道的利用率。

总而言之，在本发明方案中，通过根据用户通信需求，灵活配置时间周期，并制定与所述单个时间周期长度t对应的htdm工作状态表；进一步，基于该工作状态表灵活配置各时间周期中同步时分复用时段ttd和统计时分复用时段tstd的占用比例，以实现在所述同步时分复用时段ttd允许tdm的mac协议用户访问信道并进行信息传输，和/或在所述统计时分复用时段tstd允许stdm的mac协议用户访问信道并进行信息传输。有效地解决了现有技术中单个无线通信芯片无法兼容tdm和stdm两种机制，进而无法同时满足用户对通信实时性和信道高利用率的要求的技术问题。实现了在单一无线通信芯片中兼容tdm和stdm两种通信机制，进而可满足用户对通信实时性和信道高利用率的要求的技术效果。

另外，根据通信需求，配置任一时段所对应的子信道的通信机制(具体为时分机制或频分机制)，并以子信道为单位分配给每一个用户，在满足用户的信息传输需求的同时，进一步提高了信道利用率。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。