一种多波束定向自组网的链路间时隙和功率协同分配方法组成比例

本发明专利技术公开了一种多波束定向自组网的链路间时隙和功率协同分配方法，每个在网节点分配时隙状态序列后，优先通过在其各链路间进行功率调整来适应链路上通信速率的需求变化，仅在功率分配不能满足链路通信需求的情况下才进行节点时隙状态序列调整，可极大降低节点时隙状态序列的调整频次；以时隙为单位在各链路间动态分配发射功率，可适应节点间链路通信速率的高速时变需求，满足高动态时敏网络的通信需求，在满足各链路速率的基础上，最大化网络的通信容量，并且通过对功率资源的精细调度，提升网络对不同优先级业务、不同传输可靠性要求的适应能力。求的适应能力。求的适应能力。

【技术实现步骤摘要】
一种多波束定向自组网的链路间时隙和功率协同分配方法


[0001]本专利技术属于无线自组织网络通信
，具体涉及一种多波束定向自组网的链路间时隙和功率协同分配方法。

技术介绍

[0002]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。
[0003]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邻居节点建立连接，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]毫米波多波束相控阵天线用于时分体制组网时，多个波束由于共用天线，同一天线上的多个波束在同一时刻处于同时接收或者同时发送的状态。当一个节点与多个节点通过多波束建立多条通信链路时，由于每个节点分配的时隙状态序列不同，因此，在同一个发送时隙会给不同数量的邻居节点发送信息，需要对发送功率在各链路间按照时隙进行优化分配，使得各链路均能达到最优速率。
[0005]过往研究中，在全向天线进行时分组网时，每个节点在自己获得的时隙上根据通信速率需求调整自己的功率，不涉及多个链路间的功率协同分配问题；对于单波束相控阵天线，通常采用跳波束模式与多个节点进行通信，相当于每个时刻只有一条链路，也不存在链路间功率协同分配问题；在扇区型定向波束组网时，受天线硬件限制，各个扇区天线间功率不能调配，只能根据通信速率调整本扇区天线的发射功率。

技术实现思路

[0006]针对上述技术问题，本专利技术提出了一种多波束定向自组网的链路间时隙和功率协同分配方法。
[0007]一种多波束定向自组网的链路间时隙和功率协同分配方法，定向自组网的网络节点采用多波束相控阵天线，每个天线同时形成的多个高增益波束与不同邻居节点建立通信链路，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，节点间的通信链路在时间维度上划分为时隙，网络为每个节点分配一个长度为Q的二进制时隙状态序列，以确定该节点的时隙收发状态，其中“1”表示该节点处于发送状态，“0”表示该节点处于接收状态；当某个时隙两个节点之间的序列对应位分别为“0”和“1”时，能够配对通信，节点时隙状态以周期Q重复，Q根据网络中的节点数量设定；网络中的任一节点A计算与之相连的M条链路上各个邻居节点可接收节点A信息的时隙数量S
j
，并由小到大排列为S1≤S2≤...≤S
M
，其中S
M
≤S
Tmax
，S
Tmax
为节点A在一个序列周期Q内的发送时隙数量；记录各个时隙数量S
j
对应的时隙序号，构建“通信链路
‑
时隙数量S
j
‑
时隙序号”对应关系表；与此同时，节点A计算其每个发送时隙对应的可通信节点数量N
i
，构
建“时隙序号
‑
节点数量N
i
‑
节点编号”对应关系表；当节点对之间通信链路的通信速率需求变化时，调整分配节点A每个时隙的发射功率和节点对之间的时隙状态序列，以动态适配链路速率需求；在时隙状态序列和功率协同分配时，在各个节点对之间通信链路的可通信时隙上，首先按照可通信时隙数量S
j
由小到大依次进行通信链路各个时隙的功率分配：当S
j
＝1时，直接从该时隙分配全部所需功率；当S
j
＞1时，查找“时隙序号
‑
节点数量N
i
‑
节点编号”对应关系表，确定该通信链路上S
j
个可用时隙序号中节点A的可通信节点，对于未完成功率分配的节点进行等比例功率分配；在功率调整无法满足节点对之间通信链路的通信速率需求时，通过调整时隙状态序列，以增加可通信时隙数量，再进行功率调整，直至能够满足节点对之间通信链路的通信速率需求。
[0008]进一步的，构建“通信链路
‑
时隙数量S
j
‑
时隙序号”对应关系表后，根据节点A的每条链路在一个序列周期Q内需要传输的信息量和可用的通信时隙数量，计算所需发射功率P
Li
；若M条链路所需发射功率之和P
L
＞天线总功率P
total
，则调整时隙数量S1对应链路上邻居节点的时隙状态序列，以增加该链路的可通信时隙数量。
[0009]进一步的，功率分配时，若该时隙全部功率＜所需发射功率，则再从其他时隙分配剩余所需发射功率，从其他时隙分配剩余发射功率时，按照各时隙序号对应的节点数量N
i
大小进行，N
i
越小的时隙分配出越多的发射功率。
[0010]进一步的，节点A对时隙数量S2、S3、...、S
M
的通信链路进行功率分配时，通过“通信链路
‑
时隙数量S
j
‑
时隙序号”对应关系表找出S
j
与S
j
‑1重叠的时隙序号，再查找“时隙序号
‑
节点数N
i
‑
节点编号”对应关系表，找出与S
j
‑1重叠的时隙序号对应节点编号；若对应链路已经完成功率分配，则将该时隙剩余功率分配给S
j
其余的通信链路；若对应链路尚未完成功率分配，则优先从与S
j
‑1不重叠的时隙序号中分配功率。
[0011]进一步的，所需发射功率P
Li
＝10lg(R
b
)＋E
b
/N0＋L
s
－G
t
－G
r
/T－228.6＋M
e
(dB)，其中R
b
为节点对之间需要传输的信息量和可用通信时隙长度计算需要的通信速率，E
b
/N0为调制编码组合对应的解调门限，L
s
为空间传输损耗，G
t
为发射天线增益，G
r
为接收天线增益，T为天线噪声温度，M
e
为通信余量，228.6为波尔兹曼常数。
[0012]本专利技术有益效果：1、每个在网节点分配时隙状态序列后，优先通过在其各链路间进行功率调整来适应链路上通信速率的需求变化，仅在功率分配不能满足链路通信需求的情况下才进行节点时隙状态序列调整，可极大降低节点时隙状态序列的调整频次；2、以时隙为单位在各链路间动态分配发射功率，可适应节点间链路通信速率的高速时变需求，满足高动态时敏网络的通信需求，在满足各链路速率的基础上，最大化网络的通信容量，并且通过对功率资源的精细调度，提升网络对不同优先级业务、不同传输可靠性要求的适应能力。
附图说明
[0013]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多波束定向自组网的链路间时隙和功率协同分配方法，定向自组网的网络节点采用多波束相控阵天线，每个天线同时形成的多个高增益波束与不同邻居节点建立通信链路，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，节点间的通信链路在时间维度上划分为时隙，网络为每个节点分配一个长度为Q的二进制时隙状态序列，以确定该节点的时隙收发状态，其中“1”表示该节点处于发送状态，“0”表示该节点处于接收状态；当某个时隙两个节点之间的序列对应位分别为“0”和“1”时，能够配对通信，节点时隙状态以周期Q重复，Q根据网络中的节点数量设定；网络中的任一节点A计算与之相连的M条链路上各个邻居节点可接收节点A信息的时隙数量S
j
，并由小到大排列为S1≤S2≤...≤S
M
，其中S
M
≤S
Tmax
，S
Tmax
为节点A在一个序列周期Q内的发送时隙数量；记录各个时隙数量S
j
对应的时隙序号，构建“通信链路
‑
时隙数量S
j
‑
时隙序号”对应关系表；与此同时，节点A计算其每个发送时隙对应的可通信节点数量N
i
，构建“时隙序号
‑
节点数量N
i
‑
节点编号”对应关系表；当节点对之间通信链路的通信速率需求变化时，调整分配节点A每个时隙的发射功率和节点对之间的时隙状态序列，以动态适配链路速率需求；在时隙状态序列和功率协同分配时，在各个节点对之间通信链路的可通信时隙上，首先按照可通信时隙数量S
j
由小到大依次进行通信链路各个时隙的功率分配：当S
j
＝1时，直接从该时隙分配全部所需功率；当S
j
＞1时，查找“时隙序号
‑
节点数量N
i
‑
节点编号”对应关系表，确定该通信链路上S
j
个可用时隙序号中节点A的可通信节点，对于未完成功率分配的节点进行等比例功率分配；在功率调整无法满足节点对之间通信链路的通信速率需求时，通过调整时隙状态序列，以增加可通信时隙数量，再进行功率调整，直至能够满足节点对之间通信链路的通信速率需求。2.根据权利要求1所述的多波束定向自组网的链路间时隙和功率协同分配方法，其特征在于，构建“通信链路
‑
时隙数量S
j
...

【专利技术属性】
技术研发人员：周家喜，黄子轩，张靖，赵靓，何家皓，
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：