CN109275171A - 无线自组网通信方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种无线自组网通信方法和装置。所述方法通过无线自组网向节点发送数据,接收所述节点通过所述无线自组网发送的数据;其中,所述无线自组网是通过载波监听多路访问CSMA/冲突避免CA和时分多址TDMA混合帧的帧结构,在LTE发送链路的信号处理中,将编码处理、分集控制和抗干扰控制结合,在LTE接收链路的信号处理中,将解码处理、分集控制和抗干扰控制结合,并增加跨协议层的自适应路由算法所实现的无中心多跳宽带无线网状网。所述无线自组网是一个对等式网络,所述中所有的节点地位平等,节点可以随时加入和离开网络,任何节点的故障不会影响整个网络的运行,提高了网络的抗毁性。
Description
技术领域
本申请涉及通信技术领域,特别是涉及一种无线自组网通信方法和装置。
背景技术
无线通信是一种通过在电磁波上调制有用信息并在大气介质中传播的技术,其受电磁波传播的信道环境影响很大,这包括受地形不平和遮挡等因素造成的多径或阴影衰落,高速移动带来的多普勒影响以及同频段内的电磁干扰或时变噪声等,这些因素将造成通信性能的大幅度下降乃至通信中断,无论是在企业园区、港口、消防、反恐、部队演习等应急通信场景,还是在无人机、无人船/艇、无人车等智能机器人通信场景,都对无线通信传输链路的稳定性,高速移动性和传输带宽及容量等方面的关键指标提出了较高要求。以无人船/艇为例,在复杂的海洋环境下,因为无人船/艇天线高度一般不高,贴近水面,发射的无线电波通过海浪、岛屿、船舶障碍物之间,其接收信号的强度,将由各直射波和反射波叠加合成造成多径效应从而引起信号的快时变衰落。在复杂多径环境下为提高无人船/艇可驶离海岸的自主航行距离,必须使无线通信传输链路具有对抗多径能力并保持链路的稳定可靠和大容量、高带宽、低时延、高性能。无人船/艇通信常采用包括窄带数据传输、宽带数字图传、宽带公网传输、宽带LTE专网传输和卫星通信传输等多种技术手段实施,但是由于窄带数据传输和数字网桥传输的传输距离和传输带宽及对抗多径能力受限,公网传输受覆盖及传输稳定性影响限制,而卫星通信传输成本较高,所以通常的无人船/艇通信手段为LTE专网传输,也就是典型的岸基架设一台LTE基站,无人船/艇上部署一台LTE终端组成岸对船的点对多点通信方式。
然而LTE采用的是点对多点的组网方式,通信过程中存在着主站对所有数据流的汇聚作用,一旦岸基基站站点出现异常将导致覆盖范围内的全网络瘫痪,不具有抗毁性。同时在多条无人船/艇需要以各种拓扑进行集群作业乃至无人船/艇与其他无人机,岸基指挥中心等多种节点进行跨陆海空组网的复杂应用场景下,LTE这种点对多点的组网和部署方式均存在较大的局限性,不利于网络的快速部署实施以及各部署节点之间通信信息的有效传输。此外LTE对于带内干扰的处理能力有限,无法适应于无人船/艇可能工作在航道、港口等复杂电磁环境,在实际应用中将面临通信链路不可控的可靠性问题。这些问题对于无人系统的实际应用都会带来重大的影响。
发明内容
基于此,有必要针对上述提到的通信链路不可控的可靠性问题,提供一种能够提高网络抗毁性的无线自组网通信方法与装置。
一种无线自组网通信方法,所述方法包括:
通过无线自组网向节点发送数据;
接收所述节点通过所述无线自组网发送的数据;
其中,所述无线自组网是通过载波监听多路访问CSMA/冲突避免CA和时分多址TDMA混合帧的帧结构,在LTE发送链路的信号处理中,将编码处理、分集控制和抗干扰控制结合,在LTE接收链路的信号处理中,将解码处理、分集控制和抗干扰控制结合,并增加跨协议层的自适应路由算法所实现的无中心多跳宽带无线网状网。
在其中一个实施例中,所述通过所述无线自组网向节点发送数据,包括:
接收数据链路层通过数据接口发送的经过数据链路层协议处理的数据帧;
对所述数据帧进行编码处理形成基带符号数据,生成导频信号,将所述基带符号数据经中频处理后上变频调制为射频信号并发射到天线口。
在其中一个实施例中,所述编码处理,包括:
将所述数据帧通过低密度奇偶校验编码形成比特流数据,将所述比特流数据通过正交调制形成符号数据;
对所述数据帧、所述低密度奇偶校验编码和所述正交调制进行综合控制,所述综合控制包括自适应调制编码控制,抗干扰控制,重传控制和分集控制。
在其中一个实施例中,所述接收所述节点通过所述无线自组网发送的数据,包括:
接收所述天线口收到的射频信号,将所述射频信号下变频解调为中频信号,将所述中频信号经中频处理后形成基带符号数据帧;
对所述基带符号数据帧进行译码处理形成比特流数据,将所述比特流数据通过所述数据接口发送到数据链路层。
在其中一个实施例中,所述译码处理,包括:
检测前导信号确定所述基带符号数据帧同步,对所述基带符号数据帧进行干扰检测,根据所述干扰检测生成干扰反馈,根据所述干扰反馈进行分集控制和抗干扰控制;
检测导频信号确定所述基带符号数据帧内的符号数据同步与信道估计,对所述同步与信道估计进行信噪比反馈,根据所述信噪比反馈进行分集控制和自适应调制编码控制;
利用所述信道估计纠正所述符号数据,将所述符号数据通过正交解调和低密度奇偶校验译码形成比特流数据和译码结果指示信息,依据所述译码结果指示信息对所述基带符号数据帧进行重传反馈,根据所述重传反馈进行重传控制。
在其中一个实施例中,所述数据链路层采用载波监听多路访问/冲突避免方式和采用时分多址方式的混合帧结构,所述混合帧结构包括一个控制子帧和多个数据子帧,所述多个数据子帧之间预设保护时隙,所述控制子帧与所述数据子帧之间预设保护时隙。
在其中一个实施例中,所述控制子帧包括网络控制子帧,所述网络控制子帧包括认知时隙、入网申请发送时隙和网络配置时隙,所述控制子帧对发送的数据进行低密度奇偶校验编码和正交相移键控调制;
所述数据子帧包括空时隙和数据载荷传输时隙,所述空时隙和所述数据载荷传输时隙的编码调制方式由资源调度算法确定并根据信道质量进行调整。
在其中一个实施例中,所述无线自组网通信方法还包括:
在所述无线自组网中每个节点按照第一预设时间间隔广播第一消息确定所述每个节点的对称一跳邻节点,从所述对称一跳邻节点中选择部分对称一跳邻节点形成中继节点集,所述中继节点集中的每个中继节点在所述无线自组网中按照第二预设时间间隔广播拓扑控制消息;
在所述无线自组网中的每个节点在收到所述拓扑控制消息后建立拓扑表,计算所述每个节点到目的节点的最短路径,形成所述每个节点到达所述目的节点的路由表,当所述拓扑控制消息发生变化时,更新所述路由表。
在其中一个实施例中,所述无线自组网通信方法还包括:
根据所述各协议层的各监测参数对应的权重计算每个节点到目的节点的最短路径;
所述各协议层的各监测参数包括:传输带宽、节点负载率、丢包率、时延、路由跳数和信噪比。
一种无线自组网通信装置,所述装置包括:
数据发送模块,用于通过无线自组网向节点发送数据;
数据接收模块,用于接收所述节点通过所述无线自组网发送的数据;其中,所述无线自组网是通过载波监听多路访问CSMA/冲突避免CA和时分多址TDMA混合帧的帧结构,在LTE发送链路的信号处理中,将编码处理、分集控制和抗干扰控制结合,在LTE接收链路的信号处理中,将解码处理、分集控制和抗干扰控制结合,并增加跨协议层的自适应路由算法所实现的无中心多跳宽带无线网状网。
一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中任一项所述的方法的步骤。
一种计算机设备,包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例中任一项所述方法的步骤。
上述无线自组网通信方法、装置、存储介质和计算机设备,由于通过无线自组网向节点发送数据;接收所述节点通过所述无线自组网发送的数据;其中,所述无线自组网是通过载波监听多路访问CSMA/冲突避免CA和时分多址TDMA混合帧的帧结构,在LTE发送链路的信号处理中,将编码处理、分集控制和抗干扰控制结合,在LTE接收链路的信号处理中,将解码处理、分集控制和抗干扰控制结合,并增加跨协议层的自适应路由算法所实现的无中心多跳宽带无线网状网。所述无线自组网是一个对等式网络,所述中所有的节点地位平等,节点可以随时加入和离开网络,任何节点的故障不会影响整个网络的运行,提高了网络的抗毁性。任意节点之间可以动态组成不同的网络拓扑形状,提高了网络的组网能力。
附图说明
图1为一个实施例中无线自组网通信方法的应用环境图;
图2为一个实施例中无线自组网通信方法的流程示意图;
图3为一个实施例中无人船/艇无线自组网的典型通信方式示意图;
图4为一个实施例中无线自组网通信方法中物理层发射链路示意图;
图5为一个实施例中无线自组网通信方法中物理层接收链路示意图;
图6为一个实施例中无线自组网通信方法中资源分配的方式示意图;
图7为一个实施例中无线自组网通信方法中一般路由的泛洪机制示意图;
图8为一个实施例中无线自组网通信方法中OLSR协议的示意图;
图9为一个实施例中无线自组网通信方法中跨层协同路由计算机制示意图;
图10为一个实施例中无线自组网通信方法中OLSR跨层路由协议流程示意图;
图11为另一个实施例中无线自组网通信方法的流程示意图;
图12为一个实施例中无线自组网通信装置的结构框图;
图13为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
本申请实施例提供的无线自组网通信方法,可以应用于如图1所示的应用环境中。其中,终端102a分别与终端104a、终端102b和终端104b进行通信,终端104b还分别与终端102b和终端104a进行通信,终端102b还与终端104a进行通信,即终端102a、104a、102b和104b两两进行通信,其中,终端102a和终端102b可以但不限于是LTE基站,简称基站,包括基站收发台和基站控制器,终端104a和终端104b可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备,终端104a放置在终端106a上,终端104b放置在终端106b上,终端106a和106b可以但不限于是各种无人船/艇和无人机、无人车等。
在一个实施例中,如图2所示,提供了一种无线自组网通信方法,以该方法应用于图1中的终端104a为例进行说明,包括以下步骤:
步骤202,通过无线自组网向节点发送数据,该无线自组网是通过载波监听多路访问CSMA/冲突避免CA和时分多址TDMA混合帧的帧结构,在LTE发送链路的信号处理中,将编码处理、分集控制和抗干扰控制结合,在LTE接收链路的信号处理中,将解码处理、分集控制和抗干扰控制结合,并增加跨协议层的自适应路由算法所实现的无中心多跳宽带无线网状网。
以无人船/艇通信为例,无人船/艇通信一般由岸基主站通信方和船基从站通信方组成,无人船/艇的典型通信方式如图3所示,包括数据传输,宽带无线传输,卫星通信在内的一种或者多种不同的通信方式,其中宽带无线传输包括通过数字网桥类的图传设备进行传输以及通过LTE基站/LTE终端专网通信方式进行传输。卫星终端之间通过卫星天线进行通信,没有网络覆盖距离的限制,LTE通信网络覆盖距离不大于100公里,网桥或图传设备通信网络覆盖距离不大于10公里,数据传输通信网络覆盖距离不大于5公里。
由于数据传输和网桥/图传设备的传输距离和传输带宽小,而卫星通信成本较高,而LTE专网通信相对而言具有成本低,单跳覆盖广、传输带宽大等优点,是目前无人船/艇通信的主要手段。但是这种网络里面,终端需要统一接入一个唯一的基站来实现和网络内其他终端进行通信,单个主站的覆盖距离主要受到LTE帧结构的限制,覆盖范围在100公里以内,不容易进行超远距离扩展,同时通信过程存在着基站对所有数据流的汇聚作用,一旦基站站点出现异常将导致覆盖范围内的全网络瘫痪。此外标准LTE物理层对带内干扰的处理手段有限。为此设计一种无线自组网,此无线自组网在LTE的基础上建立,岸基和每个无人船/艇上都配置一个相同的网络节点设备,全部无人船/艇组成一个网络,由于无人船/艇是不断移动的,则拓扑是不断变化的,路由等也变的复杂,体现出网络是一种具有移动性的无中心、自组织、多跳路由、动态拓扑Ad hoc网络。无中心是指点对点连接的网络没有严格的控制中心,所有的节点地位平等,是一个对等式网络,节点可以随时加入和离开网络,任何节点的故障不会影响整个网络的运行;自组织是指网络的展开不需要依赖任何预设的网络设施,网络中的各个节点通过各协议层的分层协议和分布式算法协调各自的行为,节点可以快速、自动地组成一个网络;多跳路由是指当节点与其覆盖范围之外的节点进行通信时,中间节点可以进行多跳转发,不需要专门的路由设备(如路由器)完成;动态拓扑是指点对点连接网络是一个动态的网络,网络中的节点的随处移动,会使网络的拓扑结构随时发生变化。因而无线自组网具有单跳覆盖广、带宽大、无中心、自组织、多跳路由以及拓扑动态可变的特点。
具体地,终端104a可以是无人船/艇,节点可以是其他的无人船/艇或者LTE基站,无人船/艇通过无线自组网向LTE基站或者其他的无人船/艇发送数据。跨协议层的自适应路由算法是指根据应用层、传输层、数据链路层等各协议层的参数进行路由路径选择。
步骤204,接收所述节点通过所述无线自组网发送的数据。
与无人船/艇可以通过无线自组网向节点发送数据对应,无人船/艇也可以接收该节点通过该无线自组网发送的数据。
上述无线自组网通信方法,由于通过无线自组网向节点发送数据;接收所述节点通过所述无线自组网发送的数据;其中,所述无线自组网是通过载波监听多路访问CSMA/冲突避免CA和时分多址TDMA混合帧的帧结构,在LTE发送链路的信号处理中,将编码处理、分集控制和抗干扰控制结合,在LTE接收链路的信号处理中,将解码处理、分集控制和抗干扰控制结合,并增加跨协议层的自适应路由算法所实现的无中心多跳宽带无线网状网。所述无线自组网是一个对等式网络,所述无线自组网中所有的节点地位平等,节点可以随时加入和离开网络,任何节点的故障不会影响整个网络的运行,提高了网络的抗毁性。任意节点之间可以动态组成不同的网络拓扑形状,提高了网络的组网能力。
在一个实施例中,通过该无线自组网向节点发送数据,包括:
接收数据链路层通过数据接口发送的经过数据链路层协议处理的数据帧;
对该数据帧进行编码处理形成基带符号数据,生成导频信号,将该基带符号数据经中频处理后上变频调制为射频信号并发射到天线口。
上述无线自组网通信方法,在向节点发送数据时,通过对数据帧进行编码处理和上变频调制,提高了该无线自组网的抗干扰能力。
在一个实施例中,该编码处理,包括:
将该数据帧通过低密度奇偶校验编码形成比特流数据,将该比特流数据通过正交调制形成符号数据;
对该数据帧、该低密度奇偶校验编码和该正交调制进行综合控制,该综合控制包括自适应调制编码控制,抗干扰控制,重传控制和分集控制。
在本实施例中,具体地参照图4,无线自组网通信方法中物理层发射链路的示意图,数据接口是数据链路层和物理层之间传输数据的接口,利用此数据接口可以按照约定格式和约定时序将终端接收到的业务数据从数据链路层发送到物理层的数据处理缓冲区或者将数据从物理层的数据处理缓冲区取出后发送至数据链路层;数据成帧是节点接收到的业务数据经数据链路层处理后,在数据前面加上各类协议帧头包括CRC(CyclicalRedundancy Check,循环冗余校验)码,按照合适的包长为单位的数据块进入物理层;LDPC(Low Density Parity Check Code,低密度奇偶校验)编码是对输入的数据块(即数据帧)进行编码,将数据帧编码为比特流数据,数据帧编码码率信息由综合控制的信息来反馈给出,K符号大小的数据帧通过编码映射为N符号大小的码字,则K/N称为编码码率,一个码字由多个比特流数据组成;IQ(in-phase/quadrature,同相/正交)调制通常指正交调制,此处的IQ调制是QPSK(Quadrature Phase Shift Keyin,正交相移键控)或者QAM(QuadratureAmplitude Modulation,正交振幅调制),将经过LDPC编码的比特流数据通过QPSK调制或者QAM调制形成符号数据。OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,正交频分复用)调制是将经过QPSK调制或者QAM调制形成的符号数据进行IFFT(inverse fastFourier transform,快速傅里叶变换的逆变换)并加入循环前缀。导频信号生成是按照CHU序列生成导频信号。符号数据映射成帧是将经过OFDM调制过的数据和导频信号按照帧格式生成空口待发送的一帧完整的基带数据。中射频发送是将该基带数据变换成符合射频传输的采样率并进行成型滤波和上变频处理为中频信号之后,对该中频信号进行射频频率调制发射到空口。此处将该基带数据变换成符合射频传输的采样率会对成型滤波器的要求相对较低,可以通过成型滤波器进行成型滤波,进行成型滤波可以有效的限制带宽外部的信号,在保证本路信号没有码间串扰的情况下,既能最大限度的利用带宽,又能减少子载波间的各路信号的相互干扰,上变频处理是指将一定频率的信号转换成更高频率的信号,上变频可获得极高的抗镜像干扰能力,且可获得整个频段内非常平坦的频率响应。
综合控制是指对该数据帧、该低密度奇偶校验编码和该正交调制进行综合控制,该综合控制包括自适应调制编码控制(ACM,adaptative coding and modulation),抗干扰控制,重传控制(ARQ,Automatic Repeat-reQuest)和分集控制,自适应调制编码控制为依据信噪比和信号质量的反馈指示对编码码率和IQ调制模式的选择控制,抗干扰控制为依据干扰反馈信息生成LDPC编码及译码的擦除位置以及用于进行频段子载波或子信道的传输规避,例如终端监听整个信号带宽范围内受干扰情况,标定受干扰超过门限的子载波块为不可用,并发送消息广播通知其他终端向自己发送消息时规避这些受干扰的子载波块。重传控制为依据信息的重传反馈指示对发射的数据成帧进行重复发送或清除重传缓冲区的控制指示,例如A端向B端发送数据帧1至数据帧10时,A端不需等待相应的确认帧而连续依次向B端发送数据帧,如果B端正确接收到某一数据帧,则发送确认回复帧ACK(ACKnowledgeCharacter,确认字符),告诉A端该数据帧正确接收,如果B端错误接收或超时接收到某一数据帧,则将该数据帧放入重传缓冲区并发送确认回复帧NAK(Negative Acknowledgment,否定应答),告诉A端该数据帧错误,请求重新发送,此时A端会重新发送该数据帧,如果B端正确接收到此数据帧,则将之前放入重传缓冲区的该数据帧清除。分集控制为依据信噪比和信号质量的反馈指示和干扰反馈信息,对频域或时域数据进行相同内容发送的控制,例如有2560个子载波,将每256个子载波作为一个映射块,总共就有10个映射块,该映射块为B0至B10,那么2重分集就表示终端将映射块发送其他终端时,每个映射块发送2次,5重分集就表示终端将映射块发送其他终端时,每个映射块发送5次。以2重分集为例,在子载波的发送端发送两个相同的映射块,在子载波的接收端就可以选择一个包含信号较强的映射块,而舍弃掉经历了深度衰落的另一个映射块。
在整个发射链路中,需要进行时隙同步管理和时隙资源管理以实现时隙控制,并以中射频发送时隙控制。
上述无线自组网通信方法,在向节点发送数据时,将分集控制、抗干扰控制、重传控制与LDPC编码结合起来,提高了该无线自组网的抗干扰能力。
在一个实施例中,接收该节点通过该无线自组网发送的数据,包括:
接收该天线口收到的射频信号,将该射频信号下变频解调为中频信号,将该中频信号经中频处理后形成基带符号数据帧;
对该基带符号数据帧进行译码处理形成比特流数据,将该比特流数据通过该数据接口发送到数据链路层。
上述无线自组网通信方法,在接收节点发送的数据时,通过对基带符号数据帧进行下变频解调和译码处理,提高了该无线自组网的抗干扰能力。
在一个实施例中,该译码处理,包括:
检测前导信号确定该基带符号数据帧同步,对该基带符号数据帧进行干扰检测,根据该干扰检测生成干扰反馈,根据该干扰反馈进行分集控制和抗干扰控制;
检测导频信号确定该基带符号数据帧内的符号数据同步与信道估计,对该同步与信道估计进行信噪比反馈,根据该信噪比反馈进行分集控制和自适应调制编码控制;
利用该信道估计纠正该符号数据,将该符号数据通过正交解调和低密度奇偶校验译码形成比特流数据和译码结果指示信息,依据该译码结果指示信息对该基带符号数据帧进行重传反馈,根据该重传反馈进行重传控制。
在本实施例中,具体地参照图5,无线自组网通信方法中物理层接收链路的示意图,中射频接收是将接收到的射频信号进行射频频率的解调,并将该解调后的中频信号进行下变频和匹配滤波处理后通过自动增益控制将信号幅度进行合适调整后发送给基带处理,生成基带数据,下变频的目的是为了降低信号的载波频率或者是直接去除载波频率得到基带信号,通过匹配滤波器进行匹配滤波来解调射频信号;信号捕获是对前导信号进行识别检测可以实现数据帧同步;同步与信道估计是对导频信号进行检测可以实现数据帧内的符号数据同步并且对频偏和信道响应进行估计,频偏是调频波频率摆动的幅度,信道估计,就是从接收数据中将假定的某个信道模型的模型参数估计出来的过程,如果信道是线性的话,那么信道估计就是对系统冲激响应进行估计;信道均衡是利用信道估计将接收到的经信道污染的符号数据的幅度和相位进行纠正,由于信道在各种因素影响下,其幅度-频率、相位-频率特性会随时间发生变化,这就造成接收信号损伤,在信道中加入均衡(固定均衡和自适应均衡)设备,可随时补偿信道的畸变特性,可以通过加入自适应滤波器来实现信道均衡;IQ解调与IQ调制相对应,IQ解调是将经过信道均衡后的符号数据经过FFT(fastFourier transform,快速傅里叶变换),再经过QPSK解调或者QAM解调形成比特流数据;LDPC译码与LDPC编码相对应,LDPC译码是将比特流数据进行译码形成原始信息数据(数据帧)和译码结果信息,此译码结果信息可以显示译码成功或者失败。将该数据帧进行校验并输出译码结果信息的指示,然后将该数据帧通过数据接口发送给数据链路层。校验方式可以为LRC(Longitudinal Redundancy Check,纵向冗余校验)或者CRC,CRC是利用除法及余数的原理来做错误侦测的。
在信号捕获后,需要进行干扰检测,根据该干扰检测生成干扰反馈,根据该干扰反馈进行分集控制和抗干扰控制;在同步与信道估计时,对该同步与信道估计进行信噪比(SNR,signal and noise ration)反馈,根据该信噪比反馈进行分集控制和自适应调制编码控制,信噪比反馈是信噪比和信道质量的反馈指示;在对数据帧进行校验后,对该校验进行重传反馈,根据该重传反馈进行重传控制。
上述无线自组网通信方法,在接收节点发送的数据时,将分集控制、抗干扰控制、重传控制与LDPC译码结合起来,提高了该无线自组网的抗干扰能力。
在一个实施例中,对该无线自组网通信的物理层的发射链路和接收链路进行仿真,如表1所示。
表1链路预算相关的系统参数配置
信噪比与发射功率、发送天线增益、接收天线增益、馈线损耗、路径损耗以及热噪声之间存在线性关系,链路预算可以用信噪比来表示,具体地,链路预算公式如下:
1.链路预算公式为
[C/N]dB=[PT]dBm+GT+GR-Lc-Ls-[KBT]dBm
其中各符号含义如下:
HZ:(Hertz,赫)是波动频率单位之一;
MHZ:(Mega Hertz,兆赫)是波动频率单位之一,1MHZ=10^6HZ;
RB:LTE最小的调度单位(Resource Block,资源块),LTE中每个子载波具有固定带宽,每12个子载波组成一个资源块,工作带宽(RB)表示一个资源块的带宽;
EIRP:有效全向辐射功率(Effective Isotropic Radiated Power),即理想天线的发射功率;
C/N:接收天线后端的载噪比(信噪比)中值;
PT:发射功率,取值为46dBm,dBm为分贝毫伏或者分贝毫瓦,可以作为电压或功率的单位,dBm是一个绝对值;
GT:发送天线增益,取值为8dBi,dBi是发送天线增益的单位,dBi是一个相对值,此值为在发送功率相等的条件下,实际天线的发射功率与理想天线的发射功率在空间同一点处所产生的信号的功率密度之比;
GR:接收天线增益,取值为8dBi;
LC:馈线损耗,取值为0.5dB;
Ls:路径损耗;
[KBT]dBm:热噪声;
d:收发天线之间的传播距离;
fc:最大吸收峰;
dB:分贝,dB是一个比值;
2.路径损耗及信噪比的预算
针对海洋的电波传播环境,结合可能存在的海岛,过往船只造成的阴影衰落影响,采用经过修正的LOS(Propagation loss,传播损耗)自由空间传播模型来进行路径损耗的预算。
路径损耗与载波波长、衰减阶数以及收发天线间的传播距离之间存在关系,具体地,可以用下面的公式表示路径损耗与载波波长、衰减阶数以及收发天线间的传播距离之间的关系。
其中λ为载波波长,J为衰减阶数,J取值为2.5;d为收发天线间的传播距离。
表2路损及信噪比链路预算结果
表2中Km为长度单位千米,EIRP/RB表示一个资源块的理想天线的发射功率,通常用EIRP/RB来衡量干扰的强度。
根据系统的仿真结果,确定在传输速率为2Mbps条件下,采用QPSK调制以及5MHZ带宽的传输灵敏度为-2dBm。根据接收端信噪比可知,50千米以内的接收端的信噪比相对解调门限的余量是2.3dB(0.3-(-2)=2.3),可以满足系统的要求。其中,0.3为50千米时接收端的信噪比,-2为传输灵敏度。解调门限是指输入信噪比降低到一个特定的数值后,输出信噪比出现急剧恶化的一种现象。
在一个实施例中,该数据链路层采用载波监听多路访问/冲突避免方式和采用时分多址方式的混合帧结构,该混合帧结构包括一个控制子帧和多个数据子帧,该多个数据子帧之间预设保护时隙,该控制子帧与该数据子帧之间预设保护时隙。
数据链路层包括逻辑链路层(Logical Link Control,LLC)和介质访问控制层(Medium Access Control,MAC),逻辑链路层位于介质访问控制层的上层。介质访问控制层包括争用型介质访问控制和确定型介质访问控制,争用型介质访问控制又称随机型介质访问控制协议,如CSMA/CD(Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection,载波监听多路访问/冲突检测)方式或者CSMA/CA(Carrier Sense multiple Access/CollisionAvoidance,载波监听多路访问/冲突避免)方式。确定型介质访问控制,又称有序的访问控制协议,如Token(令牌)方式。
表3混合帧结构
上表3为介质访问控制层采用载波监听多路访问/冲突避免方式和采用时分多址方式的混合帧结构。时分多址(time division multiple access,TDMA)把时间分割成互不重叠的时段(帧),再将帧分割成互不重叠的时隙(信道),依据时隙区分来自不同地址的信号,从而完成多址连接。本申请实施例通过结合CSMA/CA和TDMA方式实现无线自组网的MAC协议接入控制,完成通信设备节点的发现,无线链路的建立,网络拓扑的维护。将信道划分为协议控制信道和数据传输信道,在时隙上分为协议控制时隙和数据传输时隙,表3中S0是一个控制子帧,所有节点工作在同一个频点,采用CSMA竞争方式进行拓扑关系的建立的协商和资源分配的协商等。数据帧B分为B0~B8的数据子帧,每个子帧分配给1对节点进行通信,采用TDMA方式,且每个子帧之间预定一定的保护时隙GAP,时隙的分配在S0中进行协商。
在S0进行的资源协商,由业务发送方进行申请,业务接收方收到申请以后进行应答,最后业务发送方进行确认,实现三次握手的功能。
根据组网场景的不同,根据邻居情况静态分配部分无线网络资源,剩余网络资源可以根据业务状态分布式动态协商,协商过程采用三次握手机制,分配算法可以采用链路质量评估,干扰检测等方式。如图6所示,可以根据邻居情况静态分配混合帧的部分数据子帧B0和B1,剩余数据子帧B2至B8可以根据业务状态分布式动态协商,图6中省略了各个子帧之间的保护间隔。
上述无线自组网通信方法,通过采用载波监听多路访问/冲突避免方式和采用时分多址方式的混合帧结构,可以实现无冲突地访问信道资源,无冲突地传输数据。
在一个实施例中,该控制子帧包括网络控制子帧,该网络控制子帧包括认知时隙、入网申请发送时隙和网络配置时隙,该控制子帧对发送的数据进行低密度奇偶校验编码和正交相移键控调制;
该数据子帧包括空时隙和数据载荷传输时隙,该空时隙和该数据载荷传输时隙的编码调制方式由资源调度算法确定并根据信道质量进行调整。
上述无线自组网通信方法,通过将数据帧分为数据子帧和控制子帧,可以对需要传输的数据进行实现控制。
在一个实施例中,该无线自组网通信方法还包括:
在该无线自组网中每个节点按照第一预设时间间隔广播第一消息确定该每个节点的对称一跳邻节点,从该对称一跳邻节点中选择部分对称一跳邻节点形成中继节点集,该中继节点集中的每个中继节点在该无线自组网中按照第二预设时间间隔广播拓扑控制消息;
在该无线自组网中的每个节点在收到该拓扑控制消息后建立拓扑表,计算该每个节点到目的节点的最短路径,形成该每个节点到达该目的节点的路由表,当该拓扑控制消息发生变化时,更新该路由表。
路由协议是实现分组多跳转发的关键,路由协议包括RIP(Routing InformationProtocol,路由信息协议),IGRP(Interior Gateway Routing Protocol,内部网关路由协议),OSPF(Open Shortest Path First,开放式最短路径优先协议),OLSR(Optimized LinkState Routing,优化链路状态路由协议)。如图7所示,为一般路由的泛洪机制示意图,其中节点A表示发出路由消息的节点,节点B为A的一跳邻节点,节点B收到节点A发送的路由消息后将此消息转发给自己的一跳邻节点C,由于节点B收到路由消息后,会在所有方向上传输,这样就会出现某一个节点C收到多个节点B转发的重复的路由消息,这种泛洪机制很低效。
当使用OLSR路由协议时,首先无线自组网中的每个节点按照第一预设时间间隔广播第一消息确定每个节点的对称一跳邻节点,此第一消息包含节点自己和它的对称一跳邻节点之间的链路状态,比如时延和丢包率,也包括节点自己的负载率,该节点的负载率可以通过自己已调度的带宽资源与能够发送的最大带宽的比值计算得到,第一预设时间间隔可以根据节点自己的拥塞情况进行自适应调整;其次从该节点的对称一跳邻节点中选择一部分对称一跳邻节点形成中继节点集,将中继节点集中的节点称为MPR(Multi-PointRelays)节点,一般使用贪婪算法确定中继节点集,比如可以优先选择连接度最高的对称一跳邻节点进入中继节点集;然后每个MPR节点在无线自组网中按照第二预设时间间隔广播拓扑控制消息,此拓扑控制消息包括将选择自己作为MPR的那些节点的信息公告洪泛给无线自组网中的所有节点,可以将拓扑控制消息称为TC(Topology Control)消息,第二预设时间间隔可以根据节点自己的拥塞情况进行自适应调整;无线自组网中的每个节点收到TC消息后建立拓扑表,最终在每个节点处形成全网拓扑结构信息表,节点的全网拓扑结构信息表包括该节点的一跳邻节点地址、两跳邻节点地址以及该节点的MPR节点的地址。最后计算无线自组网中的每个节点到目的节点的最短距离,形成每个节点到目的节点的路由表,当该拓扑控制消息发生变化时,更新此路由表,此路由表中包含三个部分,目的地址、下一跳地址,到目的地址的跳数,计算每个节点到目的节点的最短距离时,可以使用迪杰斯特拉算法(Dijkstra's Algorithm),贝尔曼-福特算法(Bellman-Ford algorithm),其中,贝尔曼-福特算法一般用于求含负权边的单源最短路径,在对不含负权边的路径求最短路径时,一般选迪杰斯特拉算法。
如图8所示,为无线自组网通信方法中OLSR协议的示意图,节点A是发出路由信息的节点,节点B是未参与中继的节点A的对称一跳邻节点,MPR节点是参与中继的节点A的对称一跳邻节点,只有MPR节点才对节点A发出的路由信息进行转发,这样大大减少了路由信息重复传播的次数。
上述无线自组网通信方法,由于使用OLSR路由协议,只有节点的MPR节点才对该节点的路由控制信息进行转发,可以减少路由控制信息重复传播的次数,降低了路由算法的开销。
在一个实施例中,该无线自组网通信方法还包括:
根据该各协议层的各监测参数对应的权重计算每个节点到目的节点的最短路径;
该各协议层的各监测参数包括:传输带宽、节点负载率、丢包率、时延、路由跳数和信噪比。
除了先选择连接度高的对称一跳邻节点进入中继节点集,还可以根据OSI模型中各协议层的各监测参数对应的权重来选择部分对称一跳邻节点形成中继节点集。各协议层的各监测参数对应的权重有一个初始值,可以通过调整各监测参数对应的权重来灵活选择中继节点集。此外,各协议层的各监测参数对应的权重还可以用来计算每个节点到目的节点的最短路径,具体地,将各协议层的各监测参数对应的权重作为最短路径的权值,同样可以通过调整各监测参数对应的权重来灵活选择最短路径。
在对OLSR路由协议的中继节点进行选择和对每个节点到目的节点的最短路径进行计算时,均以各协议层的各监测参数对应的权重为依据,形成了基于OLSR协议的跨层路由协同机制。
各协议层监测参数信息不同,如图9所示为无线自组网通信方法中跨层协同路由计算机制示意图,由图可知,应用层的监测参数信息包括传输带宽和节点负载率,传输层的监测参数信息包括丢包率和时延,网络层的监测参数信息包括路由跳数,数据链路层的监测参数信息包括调制编码方式,物理层的监测参数信息包括信噪比,此处信噪比更具体为接收信噪比。节点负载率、丢包率、时延、路由跳数越小链路特性越好,传输带宽和信噪比越大说明链路特性越好。
可以给出一种定义权值的方法,定义节点i的一跳邻节点为j,节点i的信噪比为SNR(i),节点i的传输带宽为C(i),节点i的节点负载率为F(i),节点i的丢包率为D(i),节点i的时延为S(i),节点i的路由跳数为T(i),节点j的信噪比为SNR(j),节点j的传输带宽为C(j),节点j的节点负载率为F(j),节点j的丢包率为D(j),节点j的时延为S(j),节点j的路由跳数为T(j),则节点i到节点j的链路特性Pij(即权值)定义如下:
其中,N表示连续N次进行监测,取均值。权重a、b、c、d、e和f可以调整,可以将权重的初始值均设为1,根据上述各协议层监测参数进行OLSR路由协议的计算,包括MPR选择算法和最短路径选择算法,获取节点的路由表。
图10为无线自组网通信方法中OLSR跨层路由协议流程示意图,可以参照图10对基于OLSR协议的跨层路由协同机制做进一步了解。
基于OLSR协议的跨层路由协同机制分三步,在系统初始化后进行第一步:邻居侦听,由无线自组网中的每个节点本地广播HELLO消息,发送HELLO消息是为了进行链路检测和发现邻居,可以发现相邻邻居节点(一跳邻节点)和两跳邻居节点,TC消息是将选择自己作为MPR的那些节点的信息公告广播给无线自组网中的所有节点。在进行邻居侦听时,将计算出的本地节点的负载率、接收到邻节点的信噪比和传输带宽、丢包率、时延等各协议层监测数据一起加入到HELLO和TC广播信息中。第二步进行拓扑发现,本地存储信息表中存储有本地链路消息、相邻邻居节点集合和两跳邻居节点集合,根据TC消息生成拓扑信息表,本地链路信息和相邻邻居节点集合中加入各协议层监测参数的权重定义的权值,MPR算法依据各协议层监测参数的权重进行计算。第三步为路由生成,使用Dijkstra路由选路算法,参考各协议层监测参数的权重定义的权值进行Dijkstra算法运算。
上述无线自组网通信方法,由于根据各协议层的各监测参数对应的权重来挑选节点来计算节点到目的节点的最短路径,提高了系统的吞吐率。
在一个实施例中,如图11所示,提供了一种无线自组网通信方法,以该方法应用于图1中的终端104a为例进行说明,包括以下步骤:
步骤1102,接收数据链路层通过数据接口发送的经过数据链路层协议处理的数据帧。
步骤1104,将该数据帧通过低密度奇偶校验编码形成比特流数据,将该比特流数据通过正交调制形成符号数据,生成导频信号。
步骤1106,将该符号数据经中频处理后上变频调制为射频信号并发射到天线口,对该数据帧、该低密度奇偶校验编码和该正交调制进行综合控制,该综合控制包括自适应调制编码控制,抗干扰控制,重传控制和分集控制。
步骤1108,接收该天线口收到的射频信号,将该射频信号下变频解调为中频信号,将该中频信号经中频处理后形成基带符号数据帧。
步骤1110,检测前导信号确定该基带符号数据帧同步,对该基带符号数据帧进行干扰检测,根据该干扰检测生成干扰反馈,根据该干扰反馈进行分集控制和抗干扰控制。
步骤1112,检测导频信号确定数据帧内的符号数据同步与信道估计,对该同步与信道估计进行信噪比反馈,根据该信噪比反馈进行分集控制和自适应调制编码控制。
步骤1114,利用该信道估计纠正该符号数据,将该符号数据通过正交解调和低密度奇偶校验译码形成比特流数据和译码结果指示信息,依据该译码结果指示信息对该基带符号数据帧进行重传反馈,根据该重传反馈进行重传控制,将该比特流数据通过该数据接口发送到数据链路层。
上述无线自组网通信方法,由于在向节点发送数据时,将分集控制、抗干扰控制、重传控制与LDPC编码结合起来,在接收节点发送的数据时,将分集控制、抗干扰控制、重传控制与LDPC译码结合起来,提高了该无线自组网的抗干扰能力。
应该理解的是,虽然图2和图11的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示,但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明,这些步骤的执行并没有严格的顺序限制,这些步骤可以以其它的顺序执行。而且,图2和图11中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段,这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中,如图12所示,提供了一种无线自组网通信装置,包括:数据发送模块1202和数据接收模块1204,其中:
数据发送模块1202,用于通过无线自组网向节点发送数据,该无线自组网是通过载波监听多路访问CSMA/冲突避免CA和时分多址TDMA混合帧的帧结构,在LTE发送链路的信号处理中,将编码处理、分集控制和抗干扰控制结合,在LTE接收链路的信号处理中,将解码处理、分集控制和抗干扰控制结合,并增加跨协议层的自适应路由算法所实现的无中心多跳宽带无线网状网;
数据接收模块1204,用于接收该节点通过该无线自组网发送的数据。
上述无线自组网通信装置,由于通过无线自组网向节点发送数据;接收所述节点通过所述无线自组网发送的数据;其中,所述无线自组网是通过载波监听多路访问CSMA/冲突避免CA和时分多址TDMA混合帧的帧结构,在LTE发送链路的信号处理中,将编码处理、分集控制和抗干扰控制结合,在LTE接收链路的信号处理中,将解码处理、分集控制和抗干扰控制结合,并增加跨协议层的自适应路由算法所实现的无中心多跳宽带无线网状网。所述无线自组网是一个对等式网络,所述中所有的节点地位平等,节点可以随时加入和离开网络,任何节点的故障不会影响整个网络的运行,提高了网络的抗毁性。任意节点之间可以动态组成不同的网络拓扑形状,提高了网络的组网能力。
在一个实施例中,该无线自组网通信装置中的数据发送模块,还包括:
数据成帧模块,用于接收数据链路层通过数据接口发送的经过数据链路层协议处理的数据帧;
数据编码模块,用于对该数据帧进行编码处理形成基带符号数据,生成导频信号,将该基带符号数据经中频处理后上变频调制为射频信号并发射到天线口。
在一个实施例中,该数据编码模块,还包括:
编码调制模块,用于将该数据帧通过低密度奇偶校验码形成比特流数据,将该比特流数据通过正交调制形成符号数据。
综合控制模块,用于对该数据帧、该低密度奇偶校验编码和该正交调制进行综合控制,该综合控制包括自适应调制编码控制,抗干扰控制,重传控制和分集控制。
在一个实施例中,该无线自组网通信装置中的数据接收模块,还包括:
信号捕获模块,用于接收该天线口收到的射频信号,将该射频信号下变频解调为中频信号,将该中频信号经中频处理后形成基带符号数据帧;
数据译码模块,用于对该基带符号数据帧进行译码处理形成比特流数据,将该比特流数据通过该数据口发送到数据链路层。
在一个实施例中,该数据译码模块,还包括:
前导信号检测模块,用于检测前导信号确定该基带符号数据帧同步,对该基带符号数据帧进行干扰检测,根据该干扰检测生成干扰反馈,根据该干扰反馈进行分集控制和抗干扰控制;
导频信号检测模块,用于检测导频信号确定该基带符号数据帧内的符号数据同步与信道估计,对该同步与信道估计进行信噪比反馈,根据该信噪比反馈进行分集控制和自适应调制编码控制;
信道纠正模块,用于利用该信道估计纠正该符号数据,将该符号数据通过正交解调和低密度奇偶校验译码形成比特流数据和译码结果指示信息,依据该译码结果指示信息对该基带符号数据帧进行重传反馈,根据该重传反馈进行重传控制。
在一个实施例中,该无线自组网通信装置,还包括:
该数据链路层采用载波监听多路访问/冲突避免方式和采用时分多址方式的混合帧结构,该混合帧结构包括一个控制子帧和多个数据子帧,该多个数据子帧之间预设保护时隙,该控制子帧与该数据子帧之间预设保护时隙。
在一个实施例中,该无线自组网通信装置,还包括:
该控制子帧包括网络控制子帧,该网络控制子帧包括认知时隙、入网申请发送时隙和网络配置时隙,该控制子帧对发送的数据进行低密度奇偶校验编码和正交相移键控调制;
该数据子帧包括空时隙和数据载荷传输时隙,该空时隙和该数据载荷传输时隙的编码调制方式由资源调度算法确定并根据信道质量进行调整。
在一个实施例中,该无线自组网通信装置,还包括:
消息广播和中继节点集选取模块,用于在该无线自组网中每个节点按照第一预设时间间隔广播第一消息确定该每个节点的对称一跳邻节点,从该对称一跳邻节点中选择部分对称一跳邻节点形成中继节点集,该中继节点集中的每个中继节点在该无线自组网中按照第二预设时间间隔广播拓扑控制消息;
拓扑表和路由表建立模块,用于在该无线自组网中的每个节点在收到该拓扑控制消息后建立拓扑表,计算每个节点到目的节点的最短路径,形成每个节点到达该目的节点的路由表,当该拓扑控制消息发生变化时,更新该路由表。
在一个实施例中,该拓扑表和路由表建立模块,还包括:
最短路径选取模块,用于根据各协议层的各监测参数对应的权重计算每个节点到目的节点的最短路径,该各协议层监测参数信息包括:传输带宽、节点负载率、丢包率、时延、路由跳数和信噪比。
关于无线自组网通信装置的具体限定可以参见上文中对于人船无线自组网通信方法的限定,在此不再赘述。上述无线自组网通信装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,该计算机设备可以是终端,其内部结构图可以如图13所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中,该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种无线自组网通信方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏,该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层,也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板,还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解,图13中示出的结构,仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图,并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定,具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被处理器执行时实现上述各实施例中无线自组网通信方法的步骤。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,包括存储器和处理器,存储器中存储有计算机程序,该处理器执行计算机程序时实现上述各实施例中无线自组网通信方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种无线自组网通信方法,所述方法包括:
通过无线自组网向节点发送数据;
接收所述节点通过所述无线自组网发送的数据;
其中,所述无线自组网是通过载波监听多路访问CSMA/冲突避免CA和时分多址TDMA混合帧的帧结构,在LTE发送链路的信号处理中,将编码处理、分集控制和抗干扰控制结合,在LTE接收链路的信号处理中,将解码处理、分集控制和抗干扰控制结合,并增加跨协议层的自适应路由算法所实现的无中心多跳宽带无线网状网。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述通过所述无线自组网向节点发送数据,包括:
接收数据链路层通过数据接口发送的经过数据链路层协议处理的数据帧;
对所述数据帧进行编码处理形成基带符号数据,生成导频信号,将所述基带符号数据经中频处理后上变频调制为射频信号并发射到天线口。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述编码处理,包括:
将所述数据帧通过低密度奇偶校验编码形成比特流数据,将所述比特流数据通过正交调制形成符号数据;
对所述数据帧、所述低密度奇偶校验编码和所述正交调制进行综合控制,所述综合控制包括自适应调制编码控制,抗干扰控制,重传控制和分集控制。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述接收所述节点通过所述无线自组网发送的数据,包括:
接收所述天线口收到的射频信号,将所述射频信号下变频解调为中频信号,将所述中频信号经中频处理后形成基带符号数据帧;
对所述基带符号数据帧进行译码处理形成比特流数据,将所述比特流数据通过所述数据接口发送到数据链路层。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述译码处理,包括:
检测前导信号确定所述基带符号数据帧同步,对所述基带符号数据帧进行干扰检测,根据所述干扰检测生成干扰反馈,根据所述干扰反馈进行分集控制和抗干扰控制;
检测导频信号确定所述基带符号数据帧内的符号数据同步与信道估计,对所述同步与信道估计进行信噪比反馈,根据所述信噪比反馈进行分集控制和自适应调制编码控制;
利用所述信道估计纠正所述符号数据,将所述符号数据通过正交解调和低密度奇偶校验译码形成比特流数据和译码结果指示信息,依据所述译码结果指示信息对所述基带符号数据帧进行重传反馈,根据所述重传反馈进行重传控制。
6.根据权利要求3或5中任一项所述的方法,其特征在于,所述数据链路层采用载波监听多路访问/冲突避免方式和采用时分多址方式的混合帧结构,所述混合帧结构包括一个控制子帧和多个数据子帧,所述多个数据子帧之间预设保护时隙,所述控制子帧与所述数据子帧之间预设保护时隙。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述控制子帧包括网络控制子帧,所述网络控制子帧包括认知时隙、入网申请发送时隙和网络配置时隙,所述控制子帧对发送的数据进行低密度奇偶校验编码和正交相移键控调制;
所述数据子帧包括空时隙和数据载荷传输时隙,所述空时隙和所述数据载荷传输时隙的编码调制方式由资源调度算法确定并根据信道质量进行调整。
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
在所述无线自组网中每个节点按照第一预设时间间隔广播第一消息确定所述每个节点的对称一跳邻节点,从所述对称一跳邻节点中选择部分对称一跳邻节点形成中继节点集,所述中继节点集中的每个中继节点在所述无线自组网中按照第二预设时间间隔广播拓扑控制消息;
在所述无线自组网中的每个节点在收到所述拓扑控制消息后建立拓扑表,计算所述每个节点到目的节点的最短路径,形成所述每个节点到达所述目的节点的路由表,当所述拓扑控制消息发生变化时,更新所述路由表。
9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
根据所述各协议层的各监测参数对应的权重计算每个节点到目的节点的最短路径;
所述各协议层的各监测参数包括:传输带宽、节点负载率、丢包率、时延、路由跳数和信噪比。
10.一种无线自组网通信装置,其特征在于,所述装置包括:
数据发送模块,用于通过无线自组网向节点发送数据;
数据接收模块,用于接收所述节点通过所述无线自组网发送的数据;其中,所述无线自组网是通过载波监听多路访问CSMA/冲突避免CA和时分多址TDMA混合帧的帧结构,在LTE发送链路的信号处理中,将编码处理、分集控制和抗干扰控制结合,在LTE接收链路的信号处理中,将解码处理、分集控制和抗干扰控制结合,并增加跨协议层的自适应路由算法所实现的无中心多跳宽带无线网状网。
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