[發(fā)明專利]基于定向天線的多頻時分多址接入系統(tǒng)和方法

有效

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• 申請日: 2017-11-10
• 公開（公告）號: CN107979872B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發(fā)明（設計）人: 張琰;梁薈萃;蘇郁;盛敏;李建東;劉潤滋;孫紅光;劉俊宇
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04W72/04
• 分類號: H04W72/04;H04W72/06;H04W72/08;H04J11/00
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;王品華

1.一種基于定向天線的多頻時分多址接入方法，其特征在于：包括有如下步驟：

步驟1，子網(wǎng)劃分：給各子網(wǎng)劃分不同頻段，網(wǎng)關(guān)節(jié)點支持全頻接收，同一子網(wǎng)內(nèi)節(jié)點通過時分多址方式相互通信；

步驟2，超幀構(gòu)成：每一個超幀分為網(wǎng)間復幀和網(wǎng)內(nèi)復幀，網(wǎng)間復幀又分為網(wǎng)間勤務幀、網(wǎng)間固定子幀和網(wǎng)間動態(tài)子幀，網(wǎng)內(nèi)復幀又分為網(wǎng)內(nèi)勤務幀、網(wǎng)內(nèi)固定子幀和網(wǎng)內(nèi)動態(tài)子幀；固定子幀由多個固定時隙構(gòu)成，動態(tài)子幀由多個動態(tài)時隙構(gòu)成；

(2a)基于鏈路數(shù)量劃分時隙，包括網(wǎng)內(nèi)固定時隙劃分及網(wǎng)間固定時隙劃分；

(2b)盲掃發(fā)現(xiàn)新鄰節(jié)點，固定與動態(tài)分配結(jié)合時隙分配：勤務幀用于地面站給節(jié)點注入信息及節(jié)點進行盲掃發(fā)現(xiàn)新鄰節(jié)點；固定子幀一方面用于節(jié)點交互拓撲信息，另一方面，當節(jié)點有業(yè)務分組的傳輸需求時，通過向目的節(jié)點預約動態(tài)時隙資源實現(xiàn)分組傳輸；動態(tài)子幀用于預約成功的業(yè)務通信，進行節(jié)點間動態(tài)業(yè)務分組傳輸；即采用固定分配與動態(tài)分配相結(jié)合的時隙分配方法；

(2c)當有新節(jié)點入網(wǎng)時，若無法復用原子網(wǎng)的固定時隙通信，將動態(tài)時隙變?yōu)樾碌墓潭〞r隙使用；

步驟3，服務質(zhì)量保障：當網(wǎng)絡中的資源無法滿足多業(yè)務需求時，采用高優(yōu)先級業(yè)務搶占低優(yōu)先級業(yè)務資源的方法，保障高優(yōu)先級業(yè)務的優(yōu)先通信。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于定向天線的多頻時分多址接入方法，其特征在于：步驟(2a)所述的基于鏈路數(shù)量劃分時隙，包括如下步驟：

(2a1)網(wǎng)內(nèi)固定時隙劃分：在配置定向天線的n個節(jié)點子網(wǎng)中，共存在C2 n條鏈路，若n為偶數(shù)，每個時隙最多可供n/2對節(jié)點通信，需要劃分(n-1)個網(wǎng)內(nèi)固定時隙；若n為奇數(shù)，每個時隙最多可供(n-1)/2對節(jié)點通信，需要劃分n個網(wǎng)內(nèi)固定時隙；其中n為整數(shù)，n≥2；

(2a2)網(wǎng)間固定時隙劃分：在配置定向天線具有x個網(wǎng)關(guān)節(jié)點的網(wǎng)絡中，網(wǎng)關(guān)節(jié)點間共存在C2 x條鏈路，若x為偶數(shù)，每個時隙最多可供x/2對網(wǎng)關(guān)節(jié)點通信，需要劃分(x-1)個網(wǎng)間固定時隙；若x為奇數(shù)，每個時隙最多可供(x-1)/2對節(jié)點通信，需要劃分x個網(wǎng)間固定時隙；其中x為整數(shù)，x≥2。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于定向天線的多頻時分多址接入方法，其特征在于：步驟(2b)所述的盲掃發(fā)現(xiàn)新鄰節(jié)點，固定與動態(tài)分配結(jié)合時隙分配，包括有如下步驟：

(2b1)勤務幀中地面站注入信息及節(jié)點進行盲掃：子網(wǎng)內(nèi)節(jié)點在網(wǎng)內(nèi)勤務幀到來時，接收地面站給子網(wǎng)注入的拓撲信息，并進行盲掃發(fā)現(xiàn)新鄰節(jié)點，以完成新節(jié)點入網(wǎng)操作；網(wǎng)關(guān)節(jié)點在網(wǎng)間勤務幀到來時，接收地面站給網(wǎng)關(guān)節(jié)點注入的拓撲信息，并進行盲掃發(fā)現(xiàn)新鄰節(jié)點，以完成新節(jié)點入網(wǎng)操作；

(2b2)固定子幀中發(fā)送地理位置信息包：子網(wǎng)內(nèi)節(jié)點在分配的網(wǎng)內(nèi)固定時隙與相應的網(wǎng)內(nèi)鄰居節(jié)點交互自己所收集的本子網(wǎng)內(nèi)成員地理位置信息，寫入網(wǎng)內(nèi)地理位置信息包中發(fā)送出去，網(wǎng)內(nèi)地理位置信息包中包含網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點ID號及對應的經(jīng)緯度和高度；網(wǎng)關(guān)節(jié)點在分配的網(wǎng)間固定時隙與相應的目的網(wǎng)關(guān)節(jié)點交互本子網(wǎng)的地理位置信息，寫入網(wǎng)間地理位置信息包中發(fā)送出去，網(wǎng)間地理位置信息包中包含子網(wǎng)號及本子網(wǎng)經(jīng)度、緯度和高度的上下限；

(2b3)固定子幀中更新地理位置信息表：目的節(jié)點收到地理位置信息包后更新自己地理位置信息表內(nèi)原本沒有掌握的網(wǎng)內(nèi)成員或各子網(wǎng)的地理位置信息；

(2b4)固定子幀中發(fā)送動態(tài)時隙預約包：若源節(jié)點有業(yè)務分組需要向當前通信的節(jié)點進行傳輸，則在地理位置信息包傳輸完成后發(fā)送一個動態(tài)時隙預約包，向目的節(jié)點預約動態(tài)時隙資源以完成分組傳輸；預約包中源節(jié)點不僅要標識源及目的節(jié)點地址，還需要注明自己需要預約的時隙數(shù)量以及目前自己空閑的動態(tài)時隙號，最后標注上業(yè)務分組的優(yōu)先級以便于后續(xù)實現(xiàn)高優(yōu)先級保障機制；若目的節(jié)點在本子網(wǎng)內(nèi)，則源節(jié)點在網(wǎng)內(nèi)固定時隙向目的節(jié)點預約網(wǎng)內(nèi)動態(tài)時隙；若目的節(jié)點不在本子網(wǎng)內(nèi)，則節(jié)點在網(wǎng)內(nèi)固定時隙向本子網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點預約網(wǎng)內(nèi)動態(tài)時隙，先將業(yè)務傳輸至本子網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點處，網(wǎng)關(guān)節(jié)點則可在網(wǎng)間固定時隙向目的子網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)節(jié)點預約網(wǎng)間動態(tài)時隙，以進行本子網(wǎng)業(yè)務的跨網(wǎng)傳輸；

(2b5)固定子幀中目的節(jié)點對源節(jié)點的預約信息進行應答：目的節(jié)點收到源節(jié)點發(fā)送的動態(tài)時隙預約包后，查看自己的動態(tài)時隙占用表，根據(jù)自己當前的空閑時隙情況對源節(jié)點的預約進行應答，應答包中包含源及目的節(jié)點地址、是否同意預約時隙及分配的時隙號，同時相應地修改本地動態(tài)時隙占用表；

(2b6)固定子幀中根據(jù)應答信息進行準備：源節(jié)點收到目的節(jié)點的動態(tài)時隙預約應答包后，更新自己的動態(tài)時隙占用表，按照應答信息準備后續(xù)業(yè)務分組的發(fā)送，至此預約過程完成；

(2b7)動態(tài)子幀中發(fā)送業(yè)務：當雙方協(xié)商好的動態(tài)時隙到來時，源節(jié)點發(fā)送業(yè)務分組，目的節(jié)點在每個時隙收完分組后給源節(jié)點回復一個ACK確認信息表示自己已成功接收到業(yè)務分組，至此一次業(yè)務通信過程完成；

(2b8)業(yè)務接續(xù)傳輸判斷：若節(jié)點的業(yè)務量過大導致一次通信過程沒有傳輸完，則下一幀與目的節(jié)點通信的固定時隙到來時，返回步驟(2b4)重新向目的節(jié)點預約時隙傳輸數(shù)據(jù)包，執(zhí)行步驟(2b4)至步驟(2b7)，直至該節(jié)點的業(yè)務全部傳輸完畢。