[發(fā)明專利]一種基于全向定向天線通信的混合雙工多址接入方法

有效

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• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113285793B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙敏丞;唐晨;周維強;錢釗;杜利剛;周虎
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團公司第二十研究所
• 主分類號: H04L5/00
• 分類號: H04L5/00;H04L61/5007;H04W72/04
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 金鳳

本發(fā)明提供了一種基于全向定向天線通信的混合雙工多址接入方法，具有全向天線和相控陣定向天線的中心節(jié)點同時對多個具有全向天線節(jié)點進行管控，按照中心節(jié)點和其他節(jié)點的業(yè)務(wù)需求情況分配時隙，實現(xiàn)按需分發(fā)數(shù)據(jù)和星狀組網(wǎng)，中心節(jié)點通過相控陣定向天線與邊緣節(jié)點平板定向天線進行大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r，也能通過全向天線與邊緣節(jié)點平板定向天線能夠并行交互網(wǎng)絡(luò)管理信息，實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)管理消息并發(fā)交互，以提高系統(tǒng)效率。本發(fā)明通過充分利用全向天線、相控陣定向天線、平板定向天線的優(yōu)勢，采用業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)管理消息并發(fā)交互的方式，能夠有效降低系統(tǒng)的成本，減少管理時隙開銷，提高系統(tǒng)效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及時分多址(TDMA)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)管理應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種混合雙工多址接入方法，涉及了多波束控制以及時分、空分和頻分資源動態(tài)調(diào)整。

背景技術(shù)

基于定向通信的組網(wǎng)工作模式通常可以分為兩類，分別是：鎖鏈方式和TDMA方式。采用鎖鏈式接入方法的節(jié)點一般采用機械掃描的平板定向天線，成員間的窄波束始終處于對準狀態(tài)，連接關(guān)系固定，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)無法動態(tài)靈活地調(diào)整，成員間以頻分全雙工方式實現(xiàn)信息可靠傳輸。采用時分多址方式，需要成員間在指定的時間進行波束對準和數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)點一般采用相控陣定向天線實現(xiàn)成員間快速的波束對準，能實現(xiàn)較復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)拓撲，但為了維護網(wǎng)絡(luò)拓撲，需要用部分時隙來傳輸網(wǎng)絡(luò)管理類消息，影響網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率。為了支持更多的使用場景，通常采用陣面較小的半雙工模式相控陣定向天線，定向通信系統(tǒng)的傳輸效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于全向定向天線通信的混合雙工多址接入方法，具有全向天線和相控陣定向天線的中心節(jié)點可以同時對多個具有全向天線節(jié)點進行管控，按照中心節(jié)點和其他節(jié)點的業(yè)務(wù)需求情況分配時隙，實現(xiàn)按需分發(fā)數(shù)據(jù)和星狀組網(wǎng)(如圖1所示)。中心節(jié)點通過相控陣定向天線與邊緣節(jié)點平板定向天線進行大容量數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐瑫r，也能通過全向天線與邊緣節(jié)點平板定向天線能夠并行交互網(wǎng)絡(luò)管理信息，實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)與網(wǎng)絡(luò)管理消息并發(fā)交互，以提高系統(tǒng)效率；同時該方案僅在中心節(jié)點采用相控陣定向天線，全系統(tǒng)成本也較低。

全網(wǎng)分為管理鏈路和數(shù)傳鏈路兩部分。管理鏈路采用全向?qū)Χㄏ蚬ぷ髂Ｊ剑行墓?jié)點通過全向天線接收匯聚邊緣節(jié)點發(fā)送的管理消息(包括入網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)運維消息)，并將決策信息通過全向天線下發(fā)給所有邊緣節(jié)點，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)管控。數(shù)傳鏈路采用定向?qū)Χㄏ蚬ぷ髂Ｊ剑行墓?jié)點根據(jù)各邊緣節(jié)點業(yè)務(wù)需求，動態(tài)調(diào)整傳輸資源(波束資源、時隙資源)，分時與不同邊緣節(jié)點間完成大容量數(shù)據(jù)傳輸。

全向天線具有覆蓋范圍廣的優(yōu)勢，傳輸網(wǎng)絡(luò)管理消息能保證全網(wǎng)互聯(lián)互通；相控陣定向天線傳輸速率高，波束切換快，但只能以半雙工方式工作；平板定向天線傳輸速率高，成本低，能夠以全雙供方式工作。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

[步驟1]：

建網(wǎng)階段：為了提高覆蓋范圍，中心節(jié)點通過全向天線廣播管理消息，管理消息包括分配的入網(wǎng)時隙信息和網(wǎng)絡(luò)運維信息；邊緣節(jié)點持續(xù)監(jiān)聽入網(wǎng)管理消息，解析入網(wǎng)管理消息后在入網(wǎng)時隙競爭接入中心網(wǎng)絡(luò)，完成入網(wǎng)或遲入網(wǎng)，同時在接入過程中實現(xiàn)自動IP地址分配；

[步驟2]：

網(wǎng)絡(luò)運行階段：邊緣節(jié)點完成入網(wǎng)后，按照更新的時隙表與中心節(jié)點不斷交互管理和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，邊緣節(jié)點間交互業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)通過中心節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)；

全網(wǎng)的時隙分為固定分配時隙和動態(tài)分配時隙，固定分配時隙是建網(wǎng)前預(yù)先規(guī)劃的，中心節(jié)點和邊緣節(jié)點在固定時隙交互維護網(wǎng)絡(luò)運行需要的管理信息、節(jié)點狀態(tài)信息和業(yè)務(wù)請求信息；動態(tài)分配時隙是根據(jù)各節(jié)點業(yè)務(wù)請求動態(tài)計算，用于傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)；