一种基于时分多址通信系统的通信方法及通信终端技术方案

本发明专利技术公开了一种基于时分多址通信系统的通信方法及通信终端，该方法包括以下步骤：S1、利用自适应频谱调度策略将可用信道分配至不同通信终端；S2、通信终端获取各自对应的时隙并寻求通信与数据传输；S3、对各个通信终端之间的设备关联与传输功率进行优化；S4、发送方通信终端在自己时隙内向中级路由器发送数据包；S5、接收方通信终端在自己时隙内接收数据包并进行解码处理；该通信终端包括以下模块组成：发射机模块、接收机模块、天线模块、处理器模块及存储器模块。本发明专利技术通过自适应频谱调度策略将可用信道分配至不同通信终端，即分配两个子时隙给通信终端，可避免频谱的重叠和冲突，从而提高通信质量和稳定性。从而提高通信质量和稳定性。从而提高通信质量和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于时分多址通信系统的通信方法及通信终端


[0001]本专利技术涉及通信技术与通信终端
，具体来说，涉及一种基于时分多址通信系统的通信方法及通信终端。

技术介绍

[0002]工业互联网是将传统的工业与互联网技术融合，构建起全新的信息物理系统。随着工业自动化和信息化程度的提高，越来越多的工业设备和生产线都已经或正在实现数字化、智能化和网络化。这种趋势使得工业生产的效率和质量大幅提升，同时也促进了企业的转型升级和智能化转型。
[0003]在工业互联网应用场景中，通常需要实时采集大量工业设备的数据，通过数据分析和处理，实现工业生产的智能化、高效化和自适应化。为了实现这一目标，工业互联网通信系统需要具备高可靠性、低延迟、大带宽和广覆盖等特点。同时，由于工业场景的特殊性，通信系统还需要具备良好的抗干扰能力、适应复杂环境的能力和可靠的安全保障机制。
[0004]传统的有线通信方式在工业互联网应用场景中存在诸多限制和不足，如布线困难、移动性差、容易受到电磁干扰和损坏等问题。因此，无线通信技术成为工业互联网通信的重要选择之一。目前，工业互联网应用场景中常用的无线通信技术包括蜂窝网络、WLAN、蓝牙、ZigBee、LoRa等。
[0005]然而，这些技术都存在一些缺陷，例如蜂窝网络容易受到干扰和拥塞，WLAN信号覆盖范围受限，蓝牙和ZigBee的通信距离较短，LoRa的带宽较低。因此，在工业互联网应用场景中，需要综合考虑各种无线通信技术的优缺点，选择最适合特定场景的通信方式。
[0006]针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

[0007]针对相关技术中的问题，本专利技术提出一种基于时分多址通信系统的通信方法及通信终端，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
[0008]为此，本专利技术采用的具体技术方案如下：
[0009]根据本专利技术的一个方面，提供了一种基于时分多址通信系统的通信方法，该方法包括以下步骤：
[0010]S1、利用自适应频谱调度策略将可用信道分配至不同通信终端；
[0011]S2、通信终端获取各自对应的时隙并寻求通信与数据传输；
[0012]S3、对各个通信终端之间的设备关联与传输功率进行优化；
[0013]S4、发送方通信终端在自己时隙内向中级路由器发送数据包；
[0014]S5、接收方通信终端在自己时隙内接收数据包并进行解码处理。
[0015]进一步的，利用自适应频谱调度策略将可用信道分配至不同通信终端包括以下步骤：
[0016]S11、将所有通信终端划分至若干不同的局域网络，每个局域网络内设置一个中继
路由器，每个通信终端均具备各自的ID号；
[0017]S12、将局域网络之间的数据传输路径划分为若干通信信道；
[0018]S13、利用自适应时隙分配算法向通信终端分配两个子时隙；
[0019]S14、判断每个通信信道的状态，对处于空闲状态的时隙进行重分配。
[0020]进一步的，通信信道包括六个服务信道和一个控制信道，服务信道间隔与控制信道间隔均为50ms，服务信道与控制信道之间的保护间隔为4ms；
[0021]每个通信终端只关联一个中继路由器，且中继路由器在一个时隙内只向其中一个通信终端传输数据。
[0022]进一步的，利用自适应时隙分配算法向通信终端分配两个子时隙包括以下步骤：
[0023]S131、对每个通信终端进行遍历，确定通信终端在时隙分配过程中的时隙位置编号；
[0024]S132、向每个通信终端分配两个不产生冲突的子时隙assignSlot_1与assignSlot_2；
[0025]S133、确定一个循环计数器，获取信道内所有通信终端的数量，并计算通信终端是否占用子时隙的临界值；
[0026]S134、根据通信终端数量及临界值计算两个子时隙所对应的两个信道时隙CSlot_1与CSlot_2及其各自的时隙编号；
[0027]S135、确定通信终端需要分配的服务信道及服务信道时隙，并将给每个通信终端分配的时隙编号存储在服务信道及服务信道时隙中。
[0028]进一步的，两个子时隙assignSlot_1与assignSlot_2的时隙编号的计算公式分别为：
[0029]assignSlot_1＝(ID
i
+N
sch
)％(2*N
sch
)
[0030]assignSlot_2＝ID
i
％(2*N
sch
)
[0031]两个信道时隙CSlot_1与CSlot_2为连续时隙，且信道时隙的时隙编号的计算公式为：
[0032][0033][0034]式中，assignSlot_1与assignSlot_2分别表示两个子时隙的时隙编号；CSlot_1与CSlot_2分别表示两个信道时隙的时隙编号；ID
i
表示第i个通信终端的ID；M_1表示第一个子时隙中通信终端所占用的主时隙数；M_2表示第二个子时隙中通信终端所占用的主时隙数；N
max
表示最大时隙数量；N
SCH
表示每个通信终端拥有的时隙数量；％表示取模运算符。
[0035]进一步的，判断每个信道的状态，对处于空闲状态的时隙进行重分配包括以下步骤：
[0036]S141、利用控制信道的子时隙携带通信终端的状态信息；
[0037]S142、若某个通信终端在服务信道时隙未产生任何消息传输，则标定位空闲状态，并告知其他通信终端；
[0038]S143、若某个通信终端存在多个带传输消息，则与其他具有空闲状态的通信终端建立协商。
[0039]进一步的，对各个通信终端之间的设备关联与传输功率进行优化包括以下步骤：
[0040]S31、设定中继路由器的最大传输功率，建立传输功率的约束条件；
[0041]S32、利用用户关联算法进行通信终端与中继路由器之间最优的关联匹配；
[0042]S33、利用最小传输功率控制算法实现通信终端与中继路由器之间的能效最大化。
[0043]进一步的，利用用户关联算法进行通信终端与中继路由器之间最优的关联匹配包括以下步骤：
[0044]S321、将用户关联初始化为Z*W的零矩阵，并将集合Z
u
定义为已经分配完毕的通信终端集合，将集合W
u
定义为已经饱和的中继路由器，且对Z
u
与W
u
初始化为空集；
[0045]S322、利用最大收益初始化算法来初始化通信终端获得最大吞吐量的中继路由器；
[0046]S323、设定每个中继路由器关联的通信终端数量为S，当中继路由器关联通信终端的数量超过S时，只选取吞吐量最大的S个通信终端，并将S个通信终端并入集合Z
u
中，且该中继路由器并入集合W本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于时分多址通信系统的通信方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：S1、利用自适应频谱调度策略将可用信道分配至不同通信终端；S2、所述通信终端获取各自对应的时隙并寻求通信与数据传输；S3、对各个所述通信终端之间的设备关联与传输功率进行优化；S4、发送方通信终端在自己时隙内向所述中级路由器发送数据包；S5、接收方通信终端在自己时隙内接收数据包并进行解码处理。2.根据权利要求1所述的一种基于时分多址通信系统的通信方法，其特征在于，所述利用自适应频谱调度策略将可用信道分配至不同通信终端包括以下步骤：S11、将所有所述通信终端划分至若干不同的局域网络，每个所述局域网络内设置一个所述中继路由器，每个所述通信终端均具备各自的ID号；S12、将所述局域网络之间的数据传输路径划分为若干通信信道；S13、利用自适应时隙分配算法向所述通信终端分配两个子时隙；S14、判断每个通信信道的状态，对处于空闲状态的时隙进行重分配。3.根据权利要求2所述的一种基于时分多址通信系统的通信方法，其特征在于，所述通信信道包括六个服务信道和一个控制信道，所述服务信道间隔与所述控制信道间隔均为50ms，所述服务信道与所述控制信道之间的保护间隔为4ms；每个所述通信终端只关联一个所述中继路由器，且所述中继路由器在一个时隙内只向其中一个所述通信终端传输数据。4.根据权利要求2所述的一种基于时分多址通信系统的通信方法，其特征在于，所述利用自适应时隙分配算法向所述通信终端分配两个子时隙包括以下步骤：S131、对每个所述通信终端进行遍历，确定所述通信终端在时隙分配过程中的时隙位置编号；S132、向每个所述通信终端分配两个不产生冲突的子时隙assignSlot_1与assignSlot_2；S133、确定一个循环计数器，获取信道内所有所述通信终端的数量，并计算所述通信终端是否占用子时隙的临界值；S134、根据所述通信终端数量及临界值计算两个所述子时隙所对应的两个信道时隙CSlot_1与CSlot_2及其各自的时隙编号；S135、确定所述通信终端需要分配的服务信道及服务信道时隙，并将给每个所述通信终端分配的时隙编号存储在所述服务信道及所述服务信道时隙中。5.根据权利要求4所述的一种基于时分多址通信系统的通信方法，其特征在于，两个所述子时隙assignSlot_1与assignSlot_2的时隙编号的计算公式分别为：assignSlot_1＝(ID
i
+N
sch
)％(2*N
sch
)assignSlot_2＝ID
i
％(2*N
sch
)两个所述信道时隙CSlot_1与CSlot_2为连续时隙，且所述信道时隙的时隙编号的计算公式为：
式中，assignSlot_1与assignSlot_2分别表示两个子时隙的时隙编号；CSlot_1与CSlot_2分别表示两个信道时隙的时隙编号；ID
i
表示第i个通信终端的ID；M_1表示第一个子时隙中通信终端所占用的主时隙数；M_2表示第二个子时隙中通信终端所占用的主时隙数；N
max
表示最大时隙数量；N
SCH
表示每个通信终端拥有的时隙数量；％表示取模运算符。6.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏年斌，戴丽霞，
申请(专利权)人：南京弘竹泰信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：