[發明專利]一種TFDMA隨機自組織ad hoc網絡的構造方法

有效

• 申請號: 202010569496.X
• 申請日: 2020-06-20
• 公開（公告）號: CN111953462B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 彭立
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00;H04L27/32;H04W72/04;H04W84/18
• 代理公司: 深圳市六加知識產權代理有限公司 44372
• 代理人: 向彬

1.一種TFDMA隨機自組織ad hoc網絡的構造方法，其特征在于，對網絡系統所占用的全頻域的頻譜資源和一天24小時的全時域資源進行劃分，首先將劃分后的頻域和時域單元構成時段-頻隙環網，然后N個時段-頻隙環網按照時隙對齊原則堆疊成圓柱形格網，最終將U個圓柱形格網形成覆蓋全頻域和全時域的時頻分多址隨機自組織ad hoc網絡，網絡構造的具體步驟為：

所述全頻域資源為分配給所述TFDMA ad hoc網絡的總頻譜，設W表示這個總頻譜的帶寬，將帶寬為W的網絡系統總頻譜劃分為N個子信道，設Δf表示每個子信道的帶寬，Δf＝f_i-f_i-1，則這個TFDMA ad hoc網絡包括N個跳頻頻點或N個子信道中心頻率，N＝W/Δf，其中Δf稱為頻隙或者頻元；

所述全時域資源的一天24小時作如下劃分，24小時被劃分為U個時段，每個時段確定了一個圓柱形格網，進而確定一個TFDMA ad hoc網絡的最小循環時間；一個時段被被劃分成V個時幀，每個時幀是時分多址工作模式的基本時間單元；一個時幀被劃分成S個時隙，每一個時隙是一個用戶終端能夠接入這個TFDMA ad hoc網絡的基本時間單元；一個時隙被劃分成E個時元，每一個時元是具有確定或可調占空比的脈沖符號包所占用的時間，也是置換群碼中一個碼字內一個碼元的持續時間；

所述時段-頻隙環網，簡稱環網或子網，由U個時段中的一個時段結合一個頻隙Δf確定，具體為一個時段的V·S個時隙的最后一個時隙與第一個時隙相連，形成由V·S個時隙和一個頻隙Δf構成的時段-頻隙環網，也稱為時隙-頻隙環網或環網，所述網絡系統一共包括N個可獨立運行的環網，每一個環網分配一個確定的跳頻頻點或子信道的中心頻率；

所述圓柱形格網，由所述N個可獨立運行的環網按照時隙對齊的方式堆疊成一個圓柱形格網；在N個環網的每一個對應時隙均對齊的情況下，格網包含V·S個時條，每一個時條由一個時隙和N個頻隙構成；

所述TFDMA ad hoc網絡由U個圓柱形格網構成，即一個格網重復使用U次，由此形成覆蓋全頻域和全時域的時頻分多址自組織網絡；

其中，TFDMA隨機自組織ad hoc網絡的多用戶的接入方式包括：

方式1：N個用戶分別接入N個獨立的環網，以頻分多址和時分復用的模式接入網絡，即N個用戶使用不同的N個頻率復用同一個時隙，提供了N個機器人終端在一個時隙內同時接入N個獨立環網的多機器人同步運行的工作方式；

方式2：S個用戶在一個時幀內接入一個環網，以時分多址和復用一個頻率的模式接入網絡；

方式3：S·N個用戶在一個時幀內接入N個獨立的環網或者接入一個格網，其中在N個環網的每一個中，均有S個用戶以時分多址和復用同一個頻率的形式接入網絡；在格網一個時幀的持續時間內，在其S個時條的每一個中，均有N個用戶以頻分多址和復用同一個時隙的形式接入網絡；

方式4：接入某個環網的一個用戶將占有一個時頻隙，即T·Δf，其中T表示一個時隙的持續時間，T＝E·Δt；在環網中的一個用戶可以使用來自V個不同時幀的V個時隙，也可以使用下一個時段中來自V個不同時幀的V個時隙，再來下一個時段這樣一直下去，因此24小時內一個用戶最多可以使用V·U個時隙；

方式5：在N個環網的相同時幀內，最大用戶數是N·S；一個環網包含V個TDMA-時幀，所容納的最大用戶數是S·V；一個格網所容納的最大用戶數是N·S·V；

由此形成覆蓋全頻域和全時域的時頻分多址自組織(TFDMA ad hoc)網絡；

其中，能夠接入這個網絡的收發信機終端配備具有時頻分多址特征的n維雙域調制信號；所述n維雙域調制信號的構造方法是用一個n×n的置換矩陣來構成信號圖案，這個置換矩陣取自置換群碼的一個碼字，置換矩陣的行索引和列索引分別用于建立調制多的域元或域隙索引和時間域的時元索引，導致調制多域和時域協同工作構成n維雙域調制信號，n維雙域調制信號圖案的構建方法為：

n維雙域調制信號以置換矩陣為模型進行構造，置換矩陣的行索引1，2，...，n從下到上用來確定縱軸上連續調制多域的具體取值，設d_i表示調制多域的n個域值中的第i個值，并給出取值的索引，i＝0，1，2，...，n，d₀＝0表示調制多域的起始0值；多域調制是指幅度調制域、相位調制域、頻率調制域、脈沖位置調制域、極化調制域、空間調制域以及這些調制多域的有效組合，包括幅度域和相位域的聯合調制多域；設Δd_b＝d_i-d_i-1表示調制多域的值元或值隙，它是調制多域的某個域內，n個值按從小到大排列d₁，d₂，...，d_n的相鄰兩個值的差值，或者是n個調制多域值中任意兩個值的最小差值，b＝1，2，...，n，給出了調制多域的值元或值隙，Δd_b，的索引；

所述置換矩陣的列索引1，2，...，n從左到右被處理成橫軸上連續時間域中的n個時刻，記為t_i，表示時間域中n個時刻的第i個時刻，并給出連續時刻的索引，i＝0，1，2，...，n，t₀＝0表示時間域的起始0時刻；雙域調制信號的一個域是由上述置換矩陣的行索引確定的調制多域，另一個域則是由置換矩陣的列索引確定的時間域；時間域中n個時刻的相鄰兩個時刻的差值定義為時元，n個時刻對應n個時元，其中每個時元的持續時間是T_c＝Δt_b＝t_i-t_i-1，b＝1，2，...，n給出了時元索引；T_c＝Δt_b也是一個置換碼字中一個碼元的持續時間；那么T_w＝nT_c是一個碼字的持續時間，也是一個n維雙域調制信號的持續時間；

調制多域的n個域元Δd_b和時間域的n個時元Δt_b構成了調制多域和時間域構成的n維雙域調制信號模型，當b＝1，2，...，n；在置換矩陣中n個“1”元素所對應的n個時元Δt_b的時間間隔內，由一個置換矢量的n個值所調制的n個載波在每一個時元Δt_b被分別發射，在置換矩陣中每個“0”元素所在的位置，不發射信號；n維時域和n維調制多域的信號圖案中，置換矩陣中“1”元素所在的位置，被調制域元Δd_b和時元Δt_b所形成調制載波信號所取代，表示成一個方形色塊；置換矩陣中“0”元素所在的位置，用一個無填充方塊取代。