一种基于定向波束合成的敏捷接入方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于定向波束合成的敏捷接入方法及系统，所述方法包括以下步骤：基于定向波束进行波束合成，通过多信道设置帧结构，在帧结构的同步时隙，通过多信道、微时隙发送合成后的波束，进行方向、频率及时域定向天线的对准；在帧结构的接入时隙，通过多信道同时运转及微时隙扫描，基站接收移动台节点的接入请求同时进行初始测距；基站下发包含帧结构和帧格式的基站配置信息，所述基站根据基站配置信息及初始测距对移动台进行时延校正，并分配轮询时隙，所述移动台在轮询时隙根据时延校正进行上行定时提前，发送协议交互信息。本发明专利技术提供的基于定向波束合成的敏捷接入方法，可以满足地空微波机动接入网络要求的超远距离通信。

【技术实现步骤摘要】
一种基于定向波束合成的敏捷接入方法及系统
本专利技术涉及微波通信
，尤其涉及一种基于定向波束合成的敏捷接入方法及系统。
技术介绍
微波通信网络中，定向天线以其高增益发送/接收的突出优点获得了广泛的关注，发送端和接收端通过定向天线不仅能够提供更远的传输距离和更高的传输速率，同时通过限制信号在期望的区域进行传输，降低了信号间的干扰以及被干扰和检测的概率。进一步，通过定向天线可以提升空间的复用，从而改善网络性能。然而，定向天线的应用给机动接入带来了很大的挑战：定向天线波束覆盖范围较为有限，而只有当两者的定向波束相互对准时两个节点才能互相发现和建立通信链路。现有微波接力通信系统主要以驻停通方式为主，需要通过预先规划的方式进行通信链路的铺设。若链路需要人工规划路径，开通时间长，部署灵活性不足，难以满足覆盖范围更广、实时性更高的需求。现有的接入流程一般包括对准同步、初始接入、时延校正、资源分配等阶段。常见的一种接入机制是全向天线结合定向天线，通过全向天线完成节点的对准同步，然后通过定向天线进行交互和数据传输。鉴于全向天线相比定向天线通信距离大幅降低，对于超大覆盖范围的地空微波机动接入网，上述机制不再适用。
技术实现思路
有鉴于此，有必要提供一种基于定向波束合成的敏捷接入方法及系统，用以解决现有通信网络接入技术不能满足大范围微波机动接入网络要求的超远距离通信的问题。本专利技术提供一种基于定向波束合成的敏捷接入方法，包括以下步骤：基于定向波束进行波束合成，通过多信道设置帧结构，在帧结构的同步时隙，通过多信道、微时隙发送合成后的波束，进行方向、频率及时域定向天线的对准；在帧结构的接入时隙，通过多信道同时运转及微时隙扫描，基站接收移动台节点的接入请求同时进行初始测距；基站下发包含帧结构和帧格式的基站配置信息，所述基站根据基站配置信息及初始测距对移动台进行时延校正，并分配轮询时隙，所述移动台在轮询时隙根据时延校正进行上行定时提前，发送协议交互信息。进一步地，通过多信道设置帧结构，包括：通过多信道设置信令时隙、同步时隙、下行业务时隙、上行业务时隙、轮询时隙、初始接入时隙和保护间隔。进一步地，所述通过多信道设置帧结构，还包括，将多个信道对外虚拟为网络节点，使各个信道均能够覆盖整个方位和俯仰面，在多信道间进行数据更新、数据交互、数据通信、IP数据处理，根据各个信道与地面节点间数据进行实时更新，根据网络当前接入移动台数目、移动台的传输需求，进行定向波束、时隙资源的分配。进一步地，通过多信道设置帧结构，还包括，对相邻定向波束重叠覆盖的区域，采取时分的方式以消除交叉区域的信号干扰，在高增益定向波束合成时，设置空间隔离度，防止两相邻的波束间重叠区域干扰。进一步地，通过多信道设置帧结构后，还包括，根据无线信道质量和移动台用户需求调整时帧格式。进一步地，根据无线信道质量和移动台用户需求调整时帧格式，具体包括：当业务时隙满足已接入用户业务传输需求时，缩减业务传输时隙数目，增加同步或初始接入时隙的出现频次，用于同步和初始接入；当已接入用户业务传输需求等于当前业务时隙传输能力时，延长同步或初始接入时隙的出现周期；根据业务需求和传输能力动态的调整上下行时隙资源。进一步地，通过多信道、微时隙发送合成后的波束，进行方向、频率及时域定向天线的对准，具体包括：通过多信道、微时隙快扫的方式在发送合成后的波束的同时发送信令信息及TOD同步信息至移动台，所述移动台节点接收并解析信令信息及TOD同步信息，以获得与基站节点准确的定向通信方向，调整本地节点的时间计数值，实现在方向、频率及时域定向天线的对准同步。进一步地，通过多信道同时运转及微时隙扫描，接收移动台节点的接入请求同时进行初始测距，具体包括：移动台节点获取帧结构信息，移动台节点在初始接入时隙，发送携带本节点号信息的接入信令，基站节点基于定向波束合成，通过多信道、微时隙扫描，接收帧结构信息进行解析，然后进行相互对准、接入及初始测距。进一步地，所述进行初始测距，具体包括：地面节点以频分复用多路随机接入的方式定向发送正交同步序列；空中节点采用多信道微时隙快扫技术进行定向扫描接收，直到收到地面节点发送过来的正交同步序列，锁定与地面节点的定向通信方向，并解析同时收到多路正交序列信息，以区分不同的地面节点及对应的时延信息；在下行时隙，针对不同的地面节点，空中节点给所述不同的地面节点，定向下发对应的校时参数信息，地面节点收到空中节点发送给自己的校正参数信息后，根据校时参数信息进行对应的上行定时提前调整，完成初始测距与校正。本专利技术还提供一种基于定向波束合成的敏捷接入系统，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如上述任一技术方案所述的基于定向波束合成的敏捷接入方法。与现有技术相比，本专利技术的有益效果包括：基于定向波束进行波束合成，通过多信道设置帧结构，在帧结构的同步时隙，通过多信道、微时隙发送合成后的波束，进行方向、频率及时域定向天线的对准；在帧结构的接入时隙，通过多信道同时运转及微时隙扫描，基站接收移动台节点的接入请求同时进行初始测距；基站下发包含帧结构和帧格式的基站配置信息，所述基站根据基站配置信息及初始测距对移动台进行时延校正，并分配轮询时隙，所述移动台在轮询时隙根据时延校正进行上行定时提前，发送协议交互信息；可以满足地空微波机动接入网络要求的超远距离通信。附图说明图1为本专利技术提供的基于定向波束合成的敏捷接入方法一实施例的流程示意图；图2为本专利技术提供的定向波束合成示意图；图3为本专利技术提供的软定义帧结构示意图；图4为本专利技术提供的初始测距与时延校正示意图。具体实施方式下面结合附图来具体描述本专利技术的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本专利技术的实施例一起用于阐释本专利技术的原理，并非用于限定本专利技术的范围。本专利技术提供了一种基于定向波束合成的敏捷接入方法，其中一实施例流程示意图如图1所示，在该实施例中，所述基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、通过多信道设置帧结构，在帧结构的同步时隙，基于定向波束合成获取波束，通过多信道、微时隙发送波束，进行方向、频率及时域定向天线的对准；S2、在帧结构的接入时隙，基于定向波束合成波束，通过多信道同时运转及微时隙扫描，接收移动台节点的接入请求同时进行初始测距；S3、基站下发包含帧结构和帧格式的基站配置信息，所述基站根据基站配置信息及初始测距对移动台进行时延校正，并分配轮询时隙，所述移动台在轮询时隙根据时延校正进行上行定时提前，发送协议交互信息。一个具体实施例中，所述基于定向波束合成的敏捷接入方法，可应用于地空微波机动接入网络，其中空中节点作为基站，相比地地信道而言不仅可以解决地面遮挡问题，同时其智能天线结构的设计能够对地面同时形成多个收发射频通道，每个射频信道形成定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，包括以下步骤：/n基于定向波束进行波束合成，通过多信道设置帧结构，在帧结构的同步时隙，通过多信道、微时隙发送合成后的波束，进行方向、频率及时域定向天线的对准；/n在帧结构的接入时隙，通过多信道同时运转及微时隙扫描，基站接收移动台节点的接入请求同时进行初始测距；/n基站下发包含帧结构和帧格式的基站配置信息，所述基站根据基站配置信息及初始测距对移动台进行时延校正，并分配轮询时隙，所述移动台在轮询时隙根据时延校正进行上行定时提前，发送协议交互信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于定向波束进行波束合成，通过多信道设置帧结构，在帧结构的同步时隙，通过多信道、微时隙发送合成后的波束，进行方向、频率及时域定向天线的对准；
在帧结构的接入时隙，通过多信道同时运转及微时隙扫描，基站接收移动台节点的接入请求同时进行初始测距；
基站下发包含帧结构和帧格式的基站配置信息，所述基站根据基站配置信息及初始测距对移动台进行时延校正，并分配轮询时隙，所述移动台在轮询时隙根据时延校正进行上行定时提前，发送协议交互信息。


2.根据权利要求1所述的基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，所述通过多信道设置帧结构，包括：通过多信道设置信令时隙、同步时隙、下行业务时隙、上行业务时隙、轮询时隙、初始接入时隙和保护间隔。


3.根据权利要求1所述的基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，所述通过多信道设置帧结构，还包括，将多个信道对外虚拟为网络节点，使各个信道均能够覆盖整个方位和俯仰面，在多信道间进行数据更新、数据交互、数据通信、IP数据处理，根据各个信道与地面节点间数据进行实时更新，根据网络当前接入移动台数目、移动台的传输需求，进行定向波束、时隙资源的分配。


4.根据权利要求1所述的基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，所述通过多信道设置帧结构，还包括，对相邻定向波束重叠覆盖的区域，采取时分的方式以消除交叉区域的信号干扰，在高增益定向波束合成时，设置空间隔离度，防止两相邻的波束间重叠区域干扰。


5.根据权利要求1所述的基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，通过多信道设置帧结构后，还包括，根据无线信道质量和移动台用户需求调整时帧格式。


6.根据权利要求5所述基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，根据无线信道质量和移动台用户需求调整时帧格式，具体包括：
当业务时隙满足已接入用户业务传输需求时，缩减业务传输时隙数目，增加同步或初始接入时隙的出现...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪李峰，董玮，彭宇，李智敏，赵佳，杨爽，
申请(专利权)人：军事科学院系统工程研究院网络信息研究所，武汉中元通信股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11