一种基于时隙序列的定向自组网动态功率分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种基于时隙序列的定向自组网动态功率分配方法，自组网中的每个节点分配一个时隙序列，时隙序列为二进制序列，序列长度等于业务子帧的时隙数量Q，时隙序列每一位的“0”和“1”分别代表接收时隙和发送时隙，在某个时隙，两节点之间的序列对应位分别为“0”、“1”时，则可以配对通信；在业务时段采用分层级的逐时隙功率分配策略，考虑节点在整个通信周期内的功率需求，可以根据网络中的节点和需求变化适变，适用于动态的自组网络；考虑了节点的业务优先级，能够优先满足业务优先级高的节点的通信需求；方案复杂度低，计算开销小，适用于能量有限的组网节点。于能量有限的组网节点。于能量有限的组网节点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于时隙序列的定向自组网动态功率分配方法


[0001]本专利技术涉及自组网资源分配
，尤其涉及基于时隙序列的定向自组网动态功率分配方法。

技术介绍

[0002]无线自组织网络是一种节点自由移动、自主联结的自治系统，各节点相互连通，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具有极大的发展前景。
[0003]随着网络对通信速率、吞吐量等性能要求的提升，定向天线被广泛采用。毫米波高增益的多波束相控阵天线用于无线自组织网络时，天线的多波束能力可以使得每个节点同时与周围多个节点建立连接且各个波束指向不同，实现空分复用，提升网络容量。与此同时，通过提高波束增益可提升节点对间的通信速率，并且定向窄波束也有利于提升网络的抗干扰、抗截获性能。
[0004]自组网中的正常通信需要满足一定的信号功率需求，而由于设备等限制因素，一个节点的能量通常是有限的。毫米波多波束相控阵天线用于时分体制组网时，节点在不同时隙会有不同的通信需求，并且节点的移动性会导致需求不断变化，因此需要根据不同需求动态分配功率资源，以优化网络中用户的通信体验。
[0005]功率分配问题可以转化为目标优化问题，过往研究中，最小生成树方法需要获取节点相对位置等信息，非合作博弈、遗传算法、粒子群算法则需要利用较多的网络资源和计算开销，不适于动态网络的适时调整。因此，基于多波束相控阵天线的无线自组网在时分通信体制下，各个节点对之间的功率动态分配尚存在较大的优化空间。

技术实现思路

[0006]为此，本专利技术提供一种基于时隙序列的定向自组网动态功率分配方法，在业务时段采用分层级的逐时隙功率分配策略，适用于动态的定向自组网。
[0007]本专利技术保护一种基于时隙序列的定向自组网动态功率分配方法，自组网中的每个节点分配一个时隙序列，时隙序列为二进制序列，序列长度等于业务子帧的时隙数量Q，时隙序列每一位的“0”和“1”分别代表接收时隙和发送时隙，在某个时隙，两节点之间的序列对应位分别为“0”、“1”时，则可以配对通信：网络任一节点A在邻居发现时段将其功率P平均分配给n个波束，即每个波束分配得到功率P/n，其中n为节点A的波束数量；节点A在业务时段的每个发送时隙按照接收波束及其功率需求进行功率分配，具体包括以下步骤：步骤1，获取整个时隙分配周期内不同接收波束的功率需求；步骤2，遍历所有发送时隙；若某一发送时隙仅有一个接收波束，则令该接收波束的功率需求在该发送时隙得
到最大满足，在该发送时隙未得到满足的情况下，才从其他发送时隙进行剩余功率需求的分配；步骤3，在剩余的发送时隙为功率需求尚未得到满足的接收波束按照功率需求比例进行功率分配，若在另一发送时隙，所有接收波束的功率需求都能够得到满足，则优先在该时隙为其所有接收波束进行功率分配；步骤4，检查每个发送时隙分配总功率是否超过其功率上限P，若超过，则降低分配给优先级最低的接收波束的功率，直至该发送时隙分配总功率等于功率上限P；步骤5，输出功率分布矩阵。
[0008]进一步的，步骤3中不同接收波束之间按照业务优先级由高到低进行分配，即先给业务优先级高的接收波束分配功率，再给业务优先级低的接收波束分配功率；或者，按照功率需求由高到低进行分配，即先给功率需求高的接收波束分配功率，再给功率需求低的接收波束分配功率。
[0009]进一步的，假设步骤3中节点A在发送时隙j需要为k个接收波束B1、B2、...、B
k
分配功率，其中k≤n，k个接收波束的功率需求分别为Pd1、Pd2、...、Pd
k
，则在该发送时隙j为接收波束B1、B2、...、B
k
分配的功率占比为1/Pd1、1/Pd2、...、1/Pd
k
。
[0010]本专利技术还保护一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现上述定向自组网动态功率分配方法。
[0011]本专利技术还保护一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以实现上述定向自组网动态功率分配方法的各个步骤。
[0012]本专利技术在业务时段采用分层级的逐时隙功率分配策略，考虑节点在整个通信周期内的功率需求，可以根据网络中的节点和需求变化适变，适用于动态的自组网络；考虑了节点的业务优先级，能够优先满足业务优先级高的节点的通信需求；方案复杂度低，计算开销小，适用于能量有限的组网节点。
附图说明
[0013]图1是基于时隙序列的定向自组网动态功率分配方法流程图。
具体实施方式
[0014]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。
实施例1
[0015]对于定向自组网，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。
[0016]节点间的通信帧格式包含1个信令子帧和N个业务子帧，每个信令子帧包含P个时隙，每个业务子帧包含Q个时隙。
[0017]自组网中的每个节点分配一个时隙序列，时隙序列为二进制序列，序列长度等于业务子帧的时隙数量Q，时隙序列每一位的“0”和“1”分别代表接收时隙和发送时隙，在某个时隙，两节点之间的序列对应位分别为“0”、“1”时，则可以配对通信。
[0018]本实施例结合具体示例，对本专利技术提出的基于时隙序列的定向自组网动态功率分配方法进行展开阐述。
[0019]假设节点A为定向自组网中的任一节点，具有四个波束，则其最大连接邻居数目是4个。假设节点A已经分别与节点B、节点C、节点D、节点E建链。节点A的发射功率上限为16W，在邻居发现时段将其功率平均分配给4个波束，即每个波束分配得到功率4W。
[0020]假定某业务时段，节点A~E的时隙序列如下表1所示，可以看到时隙数量为7，节点在时隙1、3、4、7为发送时隙，即只在时隙1、3、4、7考虑功率分配问题。
[0021]表1时隙序列节点A发送时隙（1,3,4,7）节点A10110011111节点B01000110001节点C00101100100节点D01101100100节点E11101001100假定节点B~E的功率需求分别为9、11、21、10W，节点A在该业务时段的发送时隙1、3、4、7的功率分配具体如图1所示包括以下步骤：1、获取B~E四个邻居节点的功率需求，分别为9W、11W、21W、10W。
[0022]2、遍历所有发送时隙，发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时隙序列的定向自组网动态功率分配方法，自组网中的每个节点分配一个时隙序列，时隙序列为二进制序列，序列长度等于业务子帧的时隙数量Q，时隙序列每一位的“0”和“1”分别代表接收时隙和发送时隙，在某个时隙，两节点之间的序列对应位分别为“0”、“1”时，则可以配对通信，其特征在于，网络任一节点A在邻居发现时段将其功率P平均分配给n个波束，即每个波束分配得到功率P/n，其中n为节点A的波束数量；节点A在业务时段的每个发送时隙按照接收波束及其功率需求进行功率分配，具体包括以下步骤：步骤1，获取整个时隙分配周期内不同接收波束的功率需求；步骤2，遍历所有发送时隙，若某一发送时隙仅有一个接收波束，则令该接收波束的功率需求在该发送时隙得到最大满足，在该发送时隙未得到满足的情况下，才从其他发送时隙进行剩余功率需求的分配；步骤3，在剩余的发送时隙为功率需求尚未得到满足的接收波束按照功率需求比例进行功率分配，若在另一发送时隙，所有接收波束的功率需求都能够得到满足，则优先在该时隙为其所有接收波束进行功率分配；步骤4，检查每个发送时隙分配总功率是否超过其功率上限P，若超过，则降低分配给优先级最低的接收波束的功率，直至该发送时隙分配总功率等于功率上限P；步骤5，输出功率分布矩阵。2.根据权利要求1所述的定向自组网动态功率分配方法，其特征在于，步骤3中不同接收波束之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：张靖，黄子轩，阮思婷，周家喜，赵靓，何家皓，徐思远，
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：