星形拓扑帧结构制造技术

本发明专利技术提出的一种星形拓扑帧结构，旨在提供一种组网过程简单快速，组网节点数量灵活，具有一定的抗干扰能力，适用于分布式飞行器通信组网的星形拓扑帧结构。本发明专利技术通过下述技术方案予以实现：在星型拓扑结构的网络中，中心节点A与非中心节点B、C、D、E的传输时间线被分为多个无线帧RF，每个无线帧RF包含多个资源单元RU，第一个资源单元RU承载中心节点发送波形，其它资源单元RU承载非中心节点发送波形；每个RU包含由同步头、导引序列和控制数据区组成的控制时隙、导引序列和业务数据区组成的业务时隙、以及保护间隔；控制时隙中的控制数据区采用BPSK调制、卷积编码和GOLD码扩频；业务时隙中的业务数据区采用QPSK调制、卷积编码和GOLD码扩频。

【技术实现步骤摘要】
星形拓扑帧结构
本专利技术适用于无线通信领域的星形拓扑帧结构，尤其涉及一种应用于分布式飞行器通信组网的帧结构。技术背景分布式飞行器的重要特征是工作的“集群化”和“协同性”，只有空间分布的多个飞行器形成集群，并且密切协作，才能构成统一的分布式系统，从而充分发掘分布式飞行器的应用潜能，超越传统的单飞行器。而“集群化”和“协同性”的基础在于：通过分布式飞行器通信组网，实现通畅的信息交互。分布式飞行器相比传统的单飞行器系统，以“群”、“簇”、“编队”等形式存在的分布式飞行器系统在低成本、高性能、灵活性、可靠性和抗毁能力等各方面具有显著优势。另外，分布式飞行器通信属于无线通信体制，容易受到无用信号干扰，因此通信组网中必须考虑有效的抗干扰技术以对抗干扰威胁。分布式飞行器组网在兼顾网络利用效率的同时，十分关注网络拓扑结构建立的速度。常规的层级式、网格式、协作式等拓扑结构建立过程相对复杂，建立需要较长的时间，不太适应快速响应的需要。星形拓扑结构有一个中心点，从中心点向外延伸，也就是由一个中心往外发散。由于每一个连接点只连接一个设备，所以当一个连接点出现故障时只影响相应的设备，不会影响整个网络。由于每个节点直接连接到中心节点，如果是某一节点的通信出现问题，就能很方便地判断出有故障的连接，方便的将该节点从网络中删除，故障诊断和隔离容易。如果是整个网络的通信都不正常，则需考虑是否是中心节点出现了错误。星型拓扑结构可靠性依赖于中心节点，如果中心节点出现故障，则需要重新指定中心节点，否则全网将无法工作。总的来说星型拓扑结构相对简单，便于管理，建网容易，已在有线局域网中普遍应用。帧结构是实现数字同步时分复用、保证网络可靠有效运行的关键。帧由几个执行不同功能的部分组成，以更利于传输。数据在网络上是以很小的称为帧(Frame)的单位传输的，帧由几部分组成，不同的部分执行不同的功能。常规的层级式、网格式、协作式等拓扑结构建立过程相对复杂，建立需要较长的时间，不太适应快速响应的需要。目前，适用于分布式飞行器通信组网的帧结构依然较少，有必要提供一种新的帧结构设计以满足分布式飞行器通信组网的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对分布式飞行器通信组网应用帧结构较少问题，提供一种组网过程简单快速；组网节点数量灵活；具有一定的抗干扰能力，适用于分布式飞行器通信组网的星形拓扑帧结构，可以实现快速，高效的分布式飞行器组网。本专利技术的上述目的可以通过以下措施来达到，一种星形拓扑帧结构，包括：围绕中心节点A分布的非中心节点B、C、D、E，其特征在于：在星型拓扑结构的网络中，中心节点A与非中心节点B、C、D、E的传输时间线被分为多个无线帧RF，每个无线帧RF包含多个资源单元RU，第一个资源单元RU承载中心节点发送波形，其它资源单元RU承载非中心节点发送波形；每个RU包含由同步头、导引序列和控制数据区组成的控制时隙、导引序列和业务数据区组成的业务时隙、以及保护间隔；控制时隙中的控制数据区采用BPSK调制、卷积编码和GOLD码扩频；业务时隙中的业务数据区采用QPSK调制、卷积编码和GOLD码扩频。本专利技术相比于现有技术具有如下效果：组网过程简单快速。本专利技术将中心节点A与非中心节点B、C、D、E的传输时间线被分为多个无线帧，无线帧中的第一个资源单元RU承载中心节点发送波形，其它资源单元RU承载非中心节点发送波形，引入控制的星型网络拓扑结构，减少了网络层级，建立方式更简单，网络建立也更加便捷，克服了常规的层级式、网格式、协作式等拓扑结构建立过程相对复杂，建立需要较长的时间，不太适应快速响应需要的缺陷。组网节点数量灵活。本专利技术采用一个无线帧RF包含多个资源单元RU，一个RU包括一个由同步头、导引序列和控制数据区组成的控制时隙、多个由导引序列和业务数据区组成业务时隙和保护间隔；组网节点数量灵活。具有一定的抗干扰能力。本专利技术在控制时隙中的控制数据区采用BPSK调制、卷积编码和GOLD码扩频，业务时隙中的业务数据区采用QPSK调制、卷积编码和GOLD码扩频。解决了无线通信体制分布式飞行器，容易受到无用信号干扰的缺陷。本专利技术适用于分布式飞行器组网的帧结构。附图说明图1是本专利技术星型网络拓扑结构示意图。图2是本专利技术用于分布式飞行器组网的帧结构的实施例示意图。图3是图2的控制数据区的符号生成示意图。图4是图2的业务数据区的符号生成示意图。下面结合附图和实施例对专利技术进一步说明。具体实施方式参阅图1。在以下描述的实施例中，一种星形拓扑帧结构，包括：围绕中心节点A的非中心节点B、C、D、E。在星型拓扑结构的网络中，中心节点A与非中心节点B、C、D、E的传输时间线被分为多个无线帧RF，每个无线帧RF包含多个资源单元RU，第一个资源单元RU承载中心节点发送波形，其它资源单元RU承载非中心节点发送波形；每个RU包含由同步头、导引序列和控制数据区组成的控制时隙、导引序列和业务数据区组成的业务时隙、以及保护间隔；控制时隙中的控制数据区采用BPSK调制、卷积编码和GOLD码扩频；业务时隙中的业务数据区采用QPSK调制、卷积编码和GOLD码扩频。资源单元RU个数为参与组网的分布式飞行器节点个数。控制时隙中的同步头选用同步序列，包括但不限于M序列，Zadoff-Chu序列，定义为用于时间同步和频率粗同步的PN1。控制时隙和业务时隙中的导引序列定义为用于频率精同步和相位估计的PN2。PN2由采用BPSK调制叠加扩频码和M序列的扩频码，全1数据组成。参阅图2。以下以5个飞行器节点为例来描述一种用于分布式飞行器组网的帧结构的实施例。中心节点A与非中心节点B、C、D、E的传输时间线被分为多个无线帧…RadioFrame#1、RadioFrame#+1…。每个无线帧RF包括至少5个持续200ms的资源单元RU0、RU1、RU2…RU4。每个资源单元RU持续40ms，且包含1个控制时隙TS0、4个业务时隙：TS1、TS2、TS3、TS4和1个持续1～2ms的保护间隔。控制时隙TS0持续7～8ms，由同步头PN1、导引序列PN2和控制数据区组成。每个业务时隙持续7～8ms，由导引序列PN2和业务数据区组成。RU的个数为参与组网的分布式飞行器节点个数，这里为5个。无线帧RU中的第一个RU0用于承载中心节点发送波形，其它无线帧RU：RU1、RU2、RU3、RU4用于承载非中心节点发送波形。控制时隙TS0中的同步头的序列长度为1024，持续时间为0.8～0.9ms，符号速率为1.25MHz。被定义为PN1的同步头可以选用的同步序列包括但不限于M序列，Zadoff-Chu序列。控制时隙TS0主要用于时间同步和频率粗同步。PN2被定义为控制时隙TS0和业务时隙TS1、TS2、TS3、TS4中的导引序列，序列长度为512，总持续时间为0.4～0.5ms，主要用于频率精同步和相位估计。导引序列采用BPSK调制叠加扩频码和M序列扩频码的全1数据组成。控制时隙中的控制数据区用于承载控制信息；业务时隙中的业务数据区用于承载业务信息。参阅图3。控制时隙由被定义为同步头的序列PN1、引导序列PN2和采用BPSK调制、卷积编码和GOLD码扩频的控制数据区组成。控制数据区数据体生成过程为：由控制信息组成的控制信息数据块经过BPSK调制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种星形拓扑帧结构，包括：围绕中心节点A分布的非中心节点B、C、D、E，其特征在于：在星型拓扑结构的网络中，中心节点A与非中心节点B、C、D、E的传输时间线被分为多个无线帧RF，每个无线帧RF包含多个资源单元RU，第一个资源单元RU承载中心节点发送波形，其它资源单元RU承载非中心节点发送波形；每个RU包含由同步头、导引序列和控制数据区组成的控制时隙、导引序列和业务数据区组成的业务时隙、以及保护间隔；控制时隙中的控制数据区采用BPSK调制、卷积编码和GOLD码扩频；业务时隙中的业务数据区采用QPSK调制、卷积编码和GOLD码扩频。

【技术特征摘要】
1.一种星形拓扑帧结构，包括：围绕中心节点A分布的非中心节点B、C、D、E，其特征在于：在星型拓扑结构的网络中，中心节点A与非中心节点B、C、D、E的传输时间线被分为多个无线帧RF，每个无线帧RF包含多个资源单元RU，第一个资源单元RU承载中心节点发送波形，其它资源单元RU承载非中心节点发送波形；每个RU包含由同步头、导引序列和控制数据区组成的控制时隙、导引序列和业务数据区组成的业务时隙、以及保护间隔；控制时隙中的控制数据区采用BPSK调制、卷积编码和GOLD码扩频；业务时隙中的业务数据区采用QPSK调制、卷积编码和GOLD码扩频。2.如权利要求1所述的星形拓扑帧结构，其特征在于：资源单元RU的个数为参与组网的分布式飞行器节点个数。3.如权利要求1所述的星形拓扑帧结构，其特征在于：控制时隙中的同步头选用同步序列，定义为用于时间同步和频率粗同步的PN1；控制时隙和业务时隙中的导引序列定义为用于频率精同步和相位估计的PN2。4.如权利要求4所述的星形拓扑帧结构，其特征在于：PN2由采用BPSK调制叠加扩频码和M序列的扩频码，全1数据组成。5.如权利要求1所述的星形拓扑帧结构，其特征在于：中心节点A与非中心节点B、C、D、E的传输时间线被分为多个无线帧…RadioFrame#1、Ra...

【专利技术属性】
技术研发人员：张毅，余湋，马松，
申请(专利权)人：西南电子技术研究所中国电子科技集团公司第十研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51