基于空分复用的太赫兹无线网络高时隙利用率接入方法技术

本发明专利技术提出一种基于空分复用的太赫兹无线网络高时隙利用率接入方法，该方法定义了Beacon、CAP和CTAP三个时段中PNC和DEV的操作，包含“基于机会性空分复用的波束赋形”和“按需融合入网和时隙申请”两种新机制；通过引入空分复用的方式，使两对“源—目的”节点能够有机会在同一个CTA的一段时间里同时进行波束赋形操作，从而在总体上减少了波束赋形操作所用时间并因此增加了数据传输的可用时间，提高了时隙利用率，有助于提升MAC层吞吐量、降低数据帧平均延迟；并且按需地融合了节点入网和申请时隙两种申请消息，能够减少时隙申请帧碰撞的概率，提高时隙申请的成功率，从而进一步降低数据帧平均延迟。据帧平均延迟。据帧平均延迟。

High slot utilization access method for terahertz wireless networks based on space division multiplexing

【技术实现步骤摘要】
基于空分复用的太赫兹无线网络高时隙利用率接入方法


[0001]本专利技术涉及太赫兹无线网络
，尤其是采用了超帧结构和定向通信方式、要进行波束赋形操作的太赫兹无线个域网和太赫兹无线局域网场合。

技术介绍

[0002]随着移动通信技术的快速发展，人们对数据的传输速率要求也越来越高。处于低频段的频谱资源已经逐渐不能满足人们对于带宽和更高数据传输速率应用的渴求。最近几年来人们对网络信息的分享和消费方式发生了复杂的变化，同时新兴电子应用产品源源不断地产生，不仅导致了无线数据流量的急剧增长，更加进一步促使人们对在任意时刻和地点进行更高速率无线通信的渴望日益加剧，一些颇具前景的应用甚至要求无线网络必须支持数10Gbps以上的数据传输速率。然而目前现有的网络解决实施方案，如无线个域网、无线局域网、无线城域网以及无线传感器网络等网络几乎都无法满足较高的数据传输速率，达到10Gbps以上更是困难。因此必须采用新技术设计一种新的无线通信网络来承载更大的数据量，实现更大的数据传输速率。太赫兹通信技术采用太赫兹波(0.1
‑
10太赫兹)作为载波，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于空分复用的太赫兹无线网络高时隙利用率接入方法，其特征是：把网络运行时间划分为多个连续的超帧，每个超帧内包含三个有序的时段：Beacon、CAP和CTAP，CAP时段又分为关联CAP和常规CAP两个有序的子时段，对每个时段内PNC和DEV的操作进行定义，具体如下：S1：所述Beacon时段，用于PNC向整个网络内的所有DEV广播包含定时和时隙分配等信息的Beacon帧；本时段运行“基于机会性空分复用的波束赋形”新机制；本时段运行过程和上述新机制具体实现过程如下：S11：节点判断：自己的类型是否是PNC？如果是，执行下一步；否则，转S13；S12：PNC切换为发送模式，从0号扇区开始，在每个扇区广播n个Beacon帧，n为扇区数量；设每个基本时隙的时长为t，PNC在每个基本时隙内广播一个Beacon帧；Beacon帧内包含有每个已分配时隙的节点的ID、CTA分配情况、所有节点对的CTA顺序等信息；PNC循环一周遍历完n个扇区，保证每个节点都可以收到Beacon帧；PNC发送完Beacon帧之后，转S24；S13：DEV切换为接收模式，旋转天线接收Beacon帧，在每个扇区停留时间为t，这样就可以保证能够接收到PNC发来的Beacon帧；DEV如果收到Beacon帧，执行下一步；如果未收到，返回执行本步骤；S14：DEV判断：自己是否已入网？如果是，解析出Beacon帧中的内容并存储备用，并且开始超帧计时等操作，然后执行下一步；如果否，转S21；S15：DEV运行本发明提出的“基于机会性空分复用的波束赋形”新机制，判断出自己在CTAP时段的哪些CTA中是“提前扫描发送源节点”、在哪些CTA中是“正常扫描发送源节点”、在哪些CTA中是“提前旋转接收目的节点”、在哪些CTA中是“正常旋转接收目的节点”，并记录这些信息以备后用；判断依据是：节点在自己获得的CTA里是“正常扫描发送源节点”或“正常旋转接收目的节点”，在自己获得的CTA的前一个CTA里是“提前扫描发送节点”或者“正常旋转接收目的节点”；然后，转S31；S2：所述关联CAP子时段，主要用于DEV入网；本时段运行“按需融合入网和时隙申请”新机制；本子时段运行过程和上述新机制具体实现过程如下：S21：DEV判断：自己是否需要申请入网？如果需要申请入网，运行本发明提出的“按需融合入网和时隙申请”新机制，判断是否需要为待发送的数据包申请时隙；如果需要为待发数据包申请时隙，则生成一个包含时隙申请信息的入网时隙申请帧，并装入相关信息；如果需要申请入网但不需要为待发数据包申请时隙，则生成一个原有类型的入网申请帧并装入相关信息；如果不需要申请入网，转S31；S22：DEV在PNC接收天线对准自己的基本时隙里，将上述入网申请帧或入网时隙申请帧发送给PNC；S23：DEV将接收天线对准PNC所在扇区，在长度为基本时隙的时间里，判断：是否收到入网申请回复帧或入网时隙申请回复帧？如果是，取出该帧中的相关内容存储备用，然后，转S31；如果否，等到本超帧结束后，返回S13；S24：PNC切换为接收模式，旋转天线依次在每个扇区接收帧；如果收到入网申请帧，则判断是否接纳DEV入网并进行回复；如果收到入网时隙申请帧，则运行本发明提出的“按需融合入网和时隙申请”新机制，判断是否接纳DEV入网并为其分配时隙；然后，PNC对DEV进行回复；PNC在每个扇区停留时间为2倍基本时隙，依序在每个扇区停留；然后，转S33；
S3：所述常规CAP子时段，主要用于DEV申请数据发送时隙；本子时段运行过程如下：S31：DEV判断：自己是否有未获得时隙的待发数据包、且在本超帧内未申请时隙？如果是，则生成一个时隙申请帧，在PNC接收天线对准自己的基本时隙里，将该时隙申请帧发送给PNC；如果否，转S47；S32：DEV在一个长度为基本时隙的时间里判断：是否收到PNC发给自己的时隙申请回复帧？如果是，则取出该帧中的内容，存储备用，然后，转S47；如果否，直接转S47；S33：PNC切换为接收模式，旋转天线依次在每个扇区接收时隙申请帧；PNC如果收到时隙申请帧，则判断是否为申请时隙的DEV分配时隙并对DEV进行回复；PNC在每个扇区停留时间为2倍基本时隙，依序在每个扇区停留；然后，转S41；...

【专利技术属性】
技术研发人员：任智，李维政，刘奕君，何庆，赵英杰，曹建玲，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：