基于定向天线的多频时分多址接入系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于定向天线的多频时分多址接入系统和方法，属飞行器网络技术领域，解决了定向天线条件下分布式飞行器网络多址接入技术问题。系统的子网划分由任务驱动，子网内节点数可变；各子网占用不同频段通信，网关节点支持全频接收；同一子网内节点利用时分方式通信。实现过程为：划分子网；基于链路数量划分时隙，采用固定与动态分配相结合的时隙分配方法，在固定时隙进行拓扑维护、预约动态时隙以传输业务；优先保障高优先级业务通信。本发明专利技术降低了干扰、提高了空间复用率，充分利用频谱资源降低时延，在有限资源中最大化网络吞吐量，满足各业务的传输需求，提高了系统通信效率。适用于配置定向天线的分布式飞行器网络的接入过程。

Multi frequency time division multiple access system and method based on directional antenna

The invention discloses a multi frequency time division multiple access system and method based on directional antenna, which belongs to the field of aircraft network technology, and solves the problem of multi access technology of distributed aircraft network under the condition of directional antenna. The subnet division of the system is driven by the task and the number of nodes in the subnet is variable; each subnet takes up the communication of different frequency bands; the gateway nodes support the full frequency reception; the nodes in the same subnet communicate by time division mode. The implementation process is: dividing subnet, dividing time slot by link number, using fixed and dynamic allocation method of time slot allocation, maintaining topology maintenance and reservation of dynamic time slot in fixed time slot to transmit service, and giving priority to high priority traffic communication. The invention reduces the interference, improves the spatial reuse rate, makes full use of the spectrum resources to reduce the delay, maximizes the network throughput in the limited resources, meets the transmission requirements of various services, and improves the system communication efficiency. It is suitable for the access process of distributed aircraft network with directional antennas.

【技术实现步骤摘要】
基于定向天线的多频时分多址接入系统和方法
本专利技术属于飞行器网络
，主要涉及定向天线下的分布式飞行器网络多址接入技术，具体是一种基于定向天线的多频时分多址接入系统和方法，用于分布式飞行器网络。
技术介绍
在分布式飞行器网络中所使用的天线类型有两种模式：全向天线和定向天线。前者在某一平面(一般是水平面)上的传播特性是完全相同的，即将能量平均地分布在所有方向上；而后者则具有波束方向性，其有效覆盖范围为一扇形区域，扇形夹角即为定向天线的波束宽度。定向天线允许发送节点在特定的方向上传输数据分组，同时相邻的接收节点在特定的方向上接收数据分组。这说明使用定向天线的发送节点和接收节点波束方向需要相互对准才能成功通信，因此其他方向的节点可以使用不同区域来传输数据分组，即利用信号不同的空间传输路径，将相同频率、相同时隙、相同地址码的信号区分开来，提高空间复用性。另一方面，通过引入定向天线，在相同辐射功率的条件下，比起全向天线可以获得更远的覆盖范围，使得节点间的跳数有可能得以减少；同时波束主瓣范围外的干扰影响减弱，使得通信链路的时延、质量和稳定性性能都得以大幅度的提升。因此在报文传输过程中通过合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于定向天线的多频时分多址接入系统，包括有节点、链路的分布式飞行器网络系统中具有多个子网，各节点配置定向天线，其特征在于，子网划分根据任务驱动，子网内节点数量动态可变；各子网间分别占用不同频段通信，网关节点支持全频接收；同一子网内节点利用时分方式相互通信。

【技术特征摘要】
1.一种基于定向天线的多频时分多址接入系统，包括有节点、链路的分布式飞行器网络系统中具有多个子网，各节点配置定向天线，其特征在于，子网划分根据任务驱动，子网内节点数量动态可变；各子网间分别占用不同频段通信，网关节点支持全频接收；同一子网内节点利用时分方式相互通信。2.根据权利要求1所述的基于定向天线的多频时分多址接入系统，其特征在于，同一子网内节点的通信时隙基于链路数量进行划分。3.一种基于定向天线的多频时分多址接入方法，其特征在于：包括有如下步骤：步骤1，子网划分：给各子网划分不同频段，网关节点支持全频接收，同一子网内节点通过时分多址方式相互通信；步骤2，超帧构成：每一个超帧分为网间复帧和网内复帧，网间复帧又分为网间勤务帧、网间固定子帧和网间动态子帧，网内复帧又分为网内勤务帧、网内固定子帧和网内动态子帧；固定子帧由多个固定时隙构成，动态子帧由多个动态时隙构成；(2a)基于链路数量划分时隙，包括网内固定时隙划分及网间固定时隙划分；(2b)勤务帧用于地面站给节点注入信息及节点进行盲扫发现新邻节点；固定子帧用于常规通信和按需通信，即一方面用于节点交互拓扑信息，另一方面，当节点有业务分组的传输需求时，通过向目的节点预约动态时隙资源实现分组传输；动态子帧主要用于按需通信中预约成功的业务通信，进行节点间动态业务分组传输；即采用固定分配与动态分配相结合的时隙分配方法；(2c)当有新节点入网时，若无法复用原子网的固定时隙通信，将动态时隙变为新的固定时隙使用；步骤3，服务质量保障：当网络中的资源无法满足多业务需求时，采用高优先级业务抢占低优先级业务资源的方法，保障高优先级业务的优先通信。4.根据权利要求3所述的基于定向天线的多频时分多址接入方法，其特征在于：步骤(2a)所述的基于链路数量划分时隙，包括如下步骤：(2a1)网内固定时隙划分：在配置定向天线的n个节点子网中，共存在条链路，若n为偶数，每个时隙最多可供n/2对节点通信，需要划分(n-1)个网内固定时隙；若n为奇数，每个时隙最多可供(n-1)/2对节点通信，需要划分n个网内固定时隙；其中n为整数，n≥2；(2a2)网间固定时隙划分：在配置定向天线具有x个网关节点的网络中，网关节点间共存在条链路，若x为偶数，每个时隙最多可供x/2对网关节点通信，需要划分(x-1)个网间固定时隙；若x为奇数，每个时隙最多可供(x-1)/2对节点通信，需要划分x个网间固定时隙；其中x为整数，x≥2。5.根据权利要求3所述的基于定向天线的多频时分多址接入方法，其特征在于：步骤(2b)所述的勤务帧用于地面站给节点注入信息及节点进行盲扫发现新邻节点；固定子帧用于常规通信和按需通信，以及动态子帧用于按需通信中预约成功的业务通信；包括有如下步骤：(2b1)勤务帧中地面站注入信息及节点进行盲扫：子网内节点在网内勤务帧到来时，接收地面站给子网注入的拓扑信息，并进行盲扫发现新邻节点，以完成新节点入网等操作；网关节点在网间勤务帧到来时，接收地面站给网关节点注入的拓扑信息，并进行盲扫发现新邻节点，以完成新节点入网等操作；(2b2)固定子帧中发送地理位置信息包：子网内节点在分配的网内固定时隙与相应的网内邻居节点交互自己所收集的本子网内成员地理位置信息，写入网内地理位置信息包中发送出去，网内地理位置信息包中包含网内各节点ID号及对应的经纬度和高度；网关节点在分配的网间固定时隙与相应的目的网关节点交互本子网的地理位置信息，写入网间地理位置信息包中发送出去，网间地理位置信息包中包含子网号及本子网经度、纬度和高度的上下限；(2b3)固定子帧中更新地理位置信息表：目的节点收到地理位置信息包后更新自己地理位置信息表内原本没有掌握的网内成员或各子网的地理位置信息；(2b4)固定子帧中发送...

【专利技术属性】
技术研发人员：张琰，梁荟萃，苏郁，盛敏，李建东，刘润滋，孙红光，刘俊宇，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61