本发明专利技术公开了一种定向自组网的空时频三维资源分配方法，每个网络节点通过多个天线实现全空域交叠覆盖，每个天线负责其对应空域，每个空域由多波束轮询扫描覆盖，直接在空间上进行了资源分配；网络节点中尚未建立连接的波束为信令波束，便于与其他在网节点建立连接；建立连接后立即同步工作参数，实现频率带宽上的资源分配；在业务波束中设计随路信令时隙用于传输节点对之间的控制信息，并且节点对之间的时隙状态实时根据双端业务需求动态调整，信令波束可复用承载业务信息，业务波束可承载随路信令信息，实现时隙上的资源分配。通过对空间波束、频率带宽、时间时隙三维资源的有序分配，提升了定向自组网的通信容量和业务适应能力。力。力。
【技术实现步骤摘要】
一种定向自组网的空时频三维资源分配方法
[0001]本专利技术属于无线自组织网络通信
，涉及一种定向自组网的空时频三维资源分配方法。
技术介绍
[0002]传统无线通信网络，通过固定的网络基站执行用户接入、用户数据转发等操作。移动互联网就是典型的传统无线通信网络。此类无线通信网络，对于人口相对密集的地区，可以通过大量建设基站以供正常通信，而对于偏远地区或者在紧急救援情景下时，可能会由于没有基站的覆盖，导致通信困难，在空间上限制了信息传播。
[0003]无线自组织网络是一种无中心的自组织网络，不需要物理基站，而是各主机相互连通，主机即可充当服务器，具有高移动、高便捷、容易构建等优势。在物联网、无线城市、智能家居、机器人通讯、紧急救援时快速构建通讯网络等应用场景都有着极大的发展前景。
[0004]无线自组织网络采用低频段的全向天线进行自组网时，各个节点工作在相同频率上，通过时隙资源调度来满足各个节点间的通信业务需求，存在灵活性差、网络总体容量低等缺陷；此外，低频段提供的带宽有限，难以满足高速通信的需求。
[0005]无线自组织网络采用高增益的多波束相控阵天线进行自组网时，天线可以工作在毫米波频段，带宽资源丰富，能够提供更高的传输速率。与此同时，天线波束数量增多，带来节点间空分效应，可进一步增多网络节点的连接通道，提升网络的通信容量。
[0006]然而，当网络工作在时分通信体制时，为避免同一天线的发射信号对接收通道的同频干扰，相控阵天线的多个波束需要工作在同发同收状态，即同时处于发送状态或同时处于接收状态，每个波束均按照天线的收发时隙来确定其收发状态。因此，如何从空间波束、时间时隙、频率带宽三个维度同时优化资源分配，提升空间、时间、频率三个维度资源（简称空时频三维资源）的整体利用率，是基于多波束相控阵天线的定向自组网的技术难点。
技术实现思路
[0007]针对上述技术问题，本专利技术提出一种定向自组网的空时频三维资源分配方法，从网络邻居发现到业务传输过程，按照空间波束、频率带宽、时间时隙的优先级进行资源优化分配。
[0008]一种定向自组网的空时频三维资源分配方法，网络节点采用多波束相控阵天线，天线同时形成的多个高增益波束与不同节点建立高速链路，定向自组网采用时分通信体制，同一天线的多个波束同时处于发送状态或同时处于接收状态，每个波束都支持天线的最大带宽，工作频点和带宽通过软件定义调整。每个网络节点通过多个天线实现全空域交叠覆盖，每个天线负责其对应空域，每个空域由多波束轮询扫描覆盖，网络节点分为在网节点和待入网节点。
[0009]在网节点的信令波束用于邻居发现，以及与其他已连接在网节点交互控制信息以
维持网络连接状态，业务波束或信令波束中的业务时隙用于在网节点对之间的业务传输，保持固定连接或者时分复用跳变连接。
[0010]待入网节点将其所有波束设定为信令波束，信令波束的所有时隙设定为接收时隙，其空域内波位轮询扫描，搜寻在网节点发送的邻居发现广播信号，某信令波束搜寻到邻居发现广播信号后，与该在网节点进行握手交互，完成握手交互后，立即同步工作参数，节点状态变更为在网节点，同时将该信令波束变更为业务波束，若该信令波束为其天线的唯一波束，则保持其为信令波束，在其中设计业务时隙，用于节点对之间的业务传输，业务传输过程中动态调整时隙资源，工作参数包括工作频点、带宽、时隙长度、波形。
[0011]进一步的，握手交互过程包括以下步骤：步骤1，待入网节点B的波束Q接收到在网节点A发送的邻居发现广播信号后，将其天线的下一时隙调整为发送时隙，并在该发送时隙向在网节点A发送反馈信息；步骤2，在网节点A接收到待入网节点B的反馈信息，向待入网节点A发送确认信息，其中包含在网节点A的时隙状态；步骤3，待入网节点B接收到在网节点A的确认信息，根据其中包含的在网节点A的时隙状态配置波束Q的后续时隙状态；步骤4，判断波束Q是否为其天线的唯一波束，若是，则跳转步骤7，若否，则顺序执行步骤5；步骤5，通过波束Q与在网节点A协商后续业务波束的工作参数，并根据协商结果进行同步调整，工作参数包括工作频点、带宽、时隙长度、波形；步骤6，待入网节点B将节点状态变更为在网节点，将波束Q设定为业务波束，业务传输过程中动态调整时隙资源，跳转步骤8；步骤7，待入网节点B将节点状态变更为在网节点，保持波束Q为信令波束，并在其中设计业务时隙，用于节点对之间的业务传输，业务传输过程中动态调整时隙资源；步骤8，结束。
[0012]进一步的，在业务波束Q中设计随路信令时隙，用于节点对之间的控制信息交互，包括调整通信速率、申请时隙资源。
[0013]进一步的，每个网络节点的一个相控阵天线同时形成N个波束，当其中N
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1个波束均与其他节点建立链路，变更为业务波束后，第N个波束固定为信令波束，该信令波束在时隙上分为信令时隙和业务时隙。
[0014]本专利技术的有益效果：每个网络节点通过多个天线实现全空域交叠覆盖，每个天线负责其对应空域，每个空域由多波束轮询扫描覆盖，直接在空间上进行了资源分配；网络节点中尚未建立连接的波束为信令波束，便于与其他在网节点建立连接；建立连接后立即同步工作参数，其中包含工作频点和带宽，实现频率带宽上的资源分配；在业务波束中设计随路信令时隙用于传输节点对之间的控制信息，并且节点对之间的时隙状态实时根据双端业务需求动态调整，信令波束可复用承载业务信息，业务波束可承载随路信令信息，实现时隙上的资源分配。通过对空间波束、频率带宽、时间时隙三维资源的有序分配，提升了定向自组网的通信容量和业务适应能力。
附图说明
[0015]图1为待入网节点B的天线多波束覆盖示意图；图2为待入网节点的天线有多个波束情况下的资源分配流程图；图3为待入网节点在邻居发现阶段的信令波束时隙分配示意图；图4为待入网节点C的天线单波束覆盖示意图；图5为待入网节点的天线有1个波束情况下的资源分配流程图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本专利技术限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本专利技术的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本专利技术从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
[0017]实施例1一种定向自组网的空时频三维资源分配方法，网络节点采用多波束相控阵天线，天线同时形成的多个高增益波束与不同节点建立高速链路，定向自组网采用时分通信体制，同一天线的多个波束同时处于发送状态或同时处于接收状态，其特征在于，网络节点分为在网节点和待入网节点。
[0018]在网节点的信令波束用于邻居发现，以及与其他已连接在网节点交互控制信息以维持网络连接状态，业务波束或信令波束中的业务时隙用于在网节点对之间的业务传输，保持固定连接或者时分复用跳变连接。在网节点在信令波束上发送邻居发现广播信号，受到相本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种定向自组网的空时频三维资源分配方法，网络节点采用多波束相控阵天线，天线同时形成的多个高增益波束与不同节点建立高速链路，定向自组网采用时分通信体制，同一天线的多个波束同时处于发送状态或同时处于接收状态，其特征在于，每个网络节点通过多个天线实现全空域交叠覆盖，每个天线负责其对应空域，每个空域由多波束轮询扫描覆盖，网络节点分为在网节点和待入网节点；在网节点的信令波束用于邻居发现，以及与其他已连接在网节点交互控制信息以维持网络连接状态，业务波束或信令波束中的业务时隙用于在网节点对之间的业务传输，保持固定连接或者时分复用跳变连接；待入网节点将其所有波束设定为信令波束，信令波束的所有时隙设定为接收时隙，其空域内波位轮询扫描，搜寻在网节点发送的邻居发现广播信号；信令波束搜寻到邻居发现广播信号后，与该在网节点进行握手交互，完成握手交互后，立即同步工作参数，节点状态变更为在网节点，同时将该信令波束变更为业务波束，若该信令波束为其天线的唯一波束，则保持其为信令波束，在其中设计业务时隙，用于节点对之间的业务传输，业务传输过程中动态调整时隙资源，工作参数包括工作频点、带宽、时隙长度、波形。2.根据权利要求1所述的定向自组网的空时频三维资源分配方法，其特征在于，握手交互过程包括以下步骤：步骤1，待入网节点B的波束Q接收到在网节点A发送的邻居发现广播信号后，将其天线的下一时隙调整为发送时隙，并在该发送时隙向在网节点A发送反馈信息；步骤2，在网节点A接收到...
【专利技术属性】
技术研发人员：周家喜，黄子轩，张靖，何家皓，赵靓，
申请(专利权)人：天地信息网络研究院安徽有限公司，
类型：发明
国别省市：
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