CN112910844A - 用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计方法及装置，该方法包括：根据使用需求在组网组建阶段划分不同比例的探测时隙和通信时隙；在组网维持阶段调整探测时隙和通信时隙划分比例；根据设计参数将通信时隙再划分为链路发现时隙组和数据传输时隙组；根据设计参数对链路发现时隙组进行再划分；根据设计参数对数据传输时隙组进行再划分。该方法从通用性上兼顾了探测功能和通信组网功能，同时考虑了不同组网阶段通信需求和探测需求的差异，并适应不同邻居数目的帧方案扩展，可支持不同数目邻居节点的双向链路基本传输要求。该帧结构具有较强通用性，可扩展性佳，是一种针对雷达探测通信一体化自组网系统高效可实现的时帧结构方案。

Description

用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计方法及装置
技术领域
本发明涉及通信技术领域，特别涉及一种用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计方法。
背景技术
雷达作为主要的探测设备和目标定位设备之一，在众多领域包括军事，公共交通，自然资源勘测扮演着至关重要的角色，有着极其重要的社会价值。随着雷达技术的不断发展，雷达应用场景日益复杂，如何高效率实现不同雷达之间的信息交互成为一个非常重要的问题。传统雷达通信基于独立于雷达的通信收发模块，系统较为复杂，不利于系统装备同时工作效率较低。探测和通信的一体化集成已经是一个发展趋势，通信模块利用雷达组件直接进行信息传输，大大简化了系统平台和提高了系统工作效率，为雷达高效组网技术奠定了基础。
移动自组网是一种无中心，各节点等价的网络架构，具有抗打击，自愈能力强等优点，非常适合用于临时救援和军事场景下的网络构建。雷达探测通信一体化组网利用雷达组件资源进行不同雷达节点的组网构建，集成了探测功能以及协同通信功能，可高效实现系统各节点信息的高速交互，有着非常重要的研究意义和广泛应用前景。
高效的时帧结构是探测通信一体化自组网架构的重要保障，是支撑系统实现高效率低延时的关键技术之一。时帧结构既要重点考虑通信功能，同时需要兼顾探测功能，还需要考虑不同工作阶段的时隙需求差异。如何设计一种合理和高效的探测通信一体化移动自组网的时帧结构是本发明的关注重点。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计方法，该方法从通用性上兼顾了探测功能和通信组网功能，同时考虑了不同组网阶段通信需求和探测需求的差异，并适应不同邻居数目的帧方案扩展，可支持不同数目邻居节点的双向链路基本传输要求。
本发明的另一个目的在于提出一种用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计装置。
为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计方法，包括：
根据使用需求在组网组建阶段划分不同比例的探测时隙和通信时隙；
在组网维持阶段调整探测时隙和通信时隙划分比例；
根据设计参数将通信时隙再划分为链路发现时隙组和数据传输时隙组；
根据设计参数对所述链路发现时隙组进行再划分；
根据设计参数对所述数据传输时隙组进行再划分。
本发明实施例的用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计方法，通过组网组建阶段探测时隙和通信时隙的划分；组网维持阶段探测时隙和通信时隙的划分；按照设计参数将通信时隙再划分为链路发现时隙组和数据传输时隙组；按照设计参数对链路发现时隙组再划分；按照设计参数对数据传输时隙组再划分。该设计以时分的方法兼容了组网通信和探测两个功能模块，拓展了自组网系统的探测功能，同时对不同组网阶段的探测需求以及通信需求进行合理调整，高效支撑了组网各节点的探测能力和协同通信能力，使自组网系统更加灵活扁平，充分提高了自组网系统的探测信息交互能力，可用于各类复杂的紧急场景中，具有良好应用前景以及较好的工程可行性。
另外，根据本发明上述实施例的用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计方法还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述组网组建阶段通信时隙比例大于所述组网维持阶段。
进一步地，在本发明的一个实施例中，根据设计参数将通信时隙再划分为链路发现时隙组和数据传输时隙组，包括：
所述链路发现时隙组用于和邻居节点的链路发现，数据传输时隙组用于雷达与时隙分配雷达节点间的数据传输。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述链路发现时隙组由若干链路发现时隙构成，每一个链路发现时隙完成特定一个波束方向上的链路发现。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述数据传输时隙组由若干数据传输时隙构成，每两个数据传输时隙分配给一个邻居节点用于实现双向数据传输需求。
为达到上述目的，本发明另一方面实施例提出了一种用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计装置，包括：
第一划分模块，用于根据使用需求在组网组建阶段划分不同比例的探测时隙和通信时隙；
第二划分模块，用于在组网维持阶段调整探测时隙和通信时隙划分比例；
第三划分模块，用于根据设计参数将通信时隙再划分为链路发现时隙组和数据传输时隙组；
第四划分模块，用于根据设计参数对所述链路发现时隙组进行再划分；
第五划分模块，用于根据设计参数对所述数据传输时隙组进行再划分。
本发明实施例的用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计装置，通过组网组建阶段探测时隙和通信时隙的划分；组网维持阶段探测时隙和通信时隙的划分；按照设计参数将通信时隙再划分为链路发现时隙组和数据传输时隙组；按照设计参数对链路发现时隙组再划分；按照设计参数对数据传输时隙组再划分。该设计以时分的方法兼容了组网通信和探测两个功能模块，拓展了自组网系统的探测功能，同时对不同组网阶段的探测需求以及通信需求进行合理调整，高效支撑了组网各节点的探测能力和协同通信能力，使自组网系统更加灵活扁平，充分提高了自组网系统的探测信息交互能力，可用于各类复杂的紧急场景中，具有良好应用前景以及较好的工程可行性。
另外，根据本发明上述实施例的用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计装置还可以具有以下附加的技术特征：
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述组网组建阶段通信时隙比例大于所述组网维持阶段。
进一步地，在本发明的一个实施例中，根据设计参数将通信时隙再划分为链路发现时隙组和数据传输时隙组，包括：
所述链路发现时隙组用于和邻居节点的链路发现，数据传输时隙组用于雷达与时隙分配雷达节点间的数据传输。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述链路发现时隙组由若干链路发现时隙构成，每一个链路发现时隙完成特定一个波束方向上的链路发现。
进一步地，在本发明的一个实施例中，所述数据传输时隙组由若干数据传输时隙构成，每两个数据传输时隙分配给一个邻居节点用于实现双向数据传输需求。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明一个实施例的用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计方法流程图；
图2为根据本发明一个实施例的设计时帧结构上的系统功能状态转移的示意图；
图3为根据本发明一个实施例的时帧结构示意图；
图4为根据本发明一个实施例的用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计装置结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计方法及装置。
首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计方法。
图1为根据本发明一个实施例的用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计方法流程图。
如图1所示，该用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计方法包括以下步骤：
在骤S1，根据使用需求在组网组建阶段划分不同比例的探测时隙和通信时隙。
具体地，通信时隙C为固定时间段内用于雷达通信业务的时间段。该时隙内系统完成节点与节点间的双向收发。具体用于完成的功能包括节点间的链路发现以及数据传输。因此通信时隙需要再划分为链路发现时隙组，数据传输时隙组。
探测时隙R为固定时间段内用于雷达探测的时间段。该时隙内节点完成雷达的传统探测业务。该时隙各个雷达获得的探测信息可通过通信时隙完成信息交互。
进一步地，固定长帧内，根据使用需要按比例划分探测时隙和通信时隙。设计中，需要保证探测时隙的比例，从而减少时间上雷达的探测盲区。同样为保证雷达节点间正常的通信需求，需要划分一定的比例用作通信时隙。一般而言，在组网组建阶段，为保证扫描节点快速入网，需要在时间上划分相对于组网维持阶段较多比例的通信时隙。较多通信时隙的划分使得节点链路发现扫描的周期变短，加速节点入网。
在骤S2，在组网维持阶段调整探测时隙和通信时隙划分比例。
进一步地，该阶段下，节点已经正常入网，链路发现需求降低。相比于组网组建阶段，组网维持阶段应划分相对较少比例的通信时隙，但同样需要保证组网中雷达节点间正常的通信需求。组网不同阶段的时隙划分的差异既保证了节点快速入网，又保证了雷达的探测时隙，减小了雷达探测盲区。
在骤S3，根据设计参数将通信时隙再划分为链路发现时隙组和数据传输时隙组。
具体地，链路发现时隙组N为通信时隙C用于链路发现的时隙组，包含若干个链路发现时隙Ni。定向天线情形下，一个链路发现时隙完成一个特定波束方向上邻居节点的链路发现。链路发现时隙组中链路发现时隙的个数表示该C时隙可以完成链路发现扫描的天线扇区数。
链路发现时隙Ni为N时隙组中用于定向发现链路的时隙，包含三个链路发现子时隙(ND1～ND3)。定向天线情形下，该时隙中天线波束指向将保持不变。
数据传输时隙组D为通信时隙C中用于数据传输的时隙组，包含若干个数据传输时隙Di。
数据传输时隙Di为D时隙组中用于定向传输数据的时隙。定向天线情形下，该时隙中天线指向波束将保持不变。每个数据传输时隙组完成数据的接收或者发送。两个数据传输时隙用于和一个邻居节点建立双向物理链路。
进一步地，探测时隙用于各个雷达对周边大范围环境的独立探测。而在通信时隙中，节点需要完成组网的正常功能，包括链路握手发现，时隙分配，以及不同时隙的数据传输。一个通信时隙中，包括链路发现时隙组和数据传输时隙组。链路发现时隙组用于和邻居节点的链路发现，数据传输时隙组用于雷达与时隙分配雷达节点间的数据传输。
在骤S4，根据设计参数对链路发现时隙组进行再划分。
进一步地，链路发现时隙组由若干链路发现时隙构成，每一个链路发现时隙可以完成特定一个波束方向上的链路发现。因此组内链路发现时隙的个数决定了一个通信时隙内的天线扫描扇区数。
在骤S5，根据设计参数对数据传输时隙组进行再划分。
数据传输时隙组由若干数据传输时隙构成，每两个数据传输时隙可以分配给一个邻居节点用于实现最基本的双向数据传输需求。因此，这里划分的数据传输时隙个数n可最大支持n/2个邻居节点的数据传输链路建立。
总的，对于设计的时帧结构，系统的状态转移图如图2所示。系统在一个长帧内完成以下状态转移，首先完成k个天线扇区的链路发现，再根据时隙预分配结果在n个数据传输时隙上进行不同邻居节点的数据收发，之后系统进入探测时隙，完成探测后，系统回到通信时隙中，进行链路发现，如此重复。
图3是展示了一个具体实施例的时帧结构。
S100，组网组建阶段探测时隙和通信时隙的划分：固定时隙长200ms，在该阶段，探测时隙的比例需求为80％。这里将两个不连续的10ms用作通信时隙，两个不连续的40ms用作探测时隙。
S200，组网维持阶段探测时隙和通信时隙的划分：该阶段下，节点已经正常入网，链路发现需求降低。相比于组网组建阶段S100，组网维持阶段应划分相对较少比例的通信时隙，但同样需要保证组网中雷达节点间正常的通信需求。该阶段下探测时隙比例需求90％。这里将10ms用作通信时隙，剩下90ms用作探测时隙。
S300，按照设计参数将通信时隙再划分为链路发现时隙组和数据传输时隙组：通信时隙中链路发现时隙组和数据传输时隙组的设计比例分别为30％和70％。因此10ms中3ms用于链路发现，7ms用于数据传输。
S400，按照设计参数对链路发现时隙组再划分：这里将链路发现时隙组3ms划分为4个0.75ms的链路发现时隙，因此一个通信时隙中可以完成4个扇区的天线链路发现扫描。
S500，按照设计参数对数据传输时隙组再划分：这里将数据传输时隙段划分为20个数据传输时隙，设计满足10个邻居节点最基本的数据双向链路建立。
根据本发明实施例提出的用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计方法，通过组网组建阶段探测时隙和通信时隙的划分；组网维持阶段探测时隙和通信时隙的划分；按照设计参数将通信时隙再划分为链路发现时隙组和数据传输时隙组；按照设计参数对链路发现时隙组再划分；按照设计参数对数据传输时隙组再划分。该设计以时分的方法兼容了组网通信和探测两个功能模块，拓展了自组网系统的探测功能，同时对不同组网阶段的探测需求以及通信需求进行合理调整，高效支撑了组网各节点的探测能力和协同通信能力，使自组网系统更加灵活扁平，充分提高了自组网系统的探测信息交互能力，可用于各类复杂的紧急场景中，具有良好应用前景以及较好的工程可行性。
其次参照附图描述根据本发明实施例提出的用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计装置。
图4为根据本发明一个实施例的用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计装置结构示意图。
如图4所示，该用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计装置包括：第一划分模块401、第二划分模块402、第三划分模块403、第四划分模块404和第五划分模块405。
第一划分模块401，用于根据使用需求在组网组建阶段划分不同比例的探测时隙和通信时隙。
第二划分模块402，用于在组网维持阶段调整探测时隙和通信时隙划分比例。
第三划分模403，用于根据设计参数将通信时隙再划分为链路发现时隙组和数据传输时隙组。
第四划分模块404，用于根据设计参数对链路发现时隙组进行再划分。
第五划分模块405，用于根据设计参数对数据传输时隙组进行再划分。
进一步地，在本发明的一个实施例中，组网组建阶段通信时隙比例大于组网维持阶段。
进一步地，在本发明的一个实施例中，根据设计参数将通信时隙再划分为链路发现时隙组和数据传输时隙组，包括：
链路发现时隙组用于和邻居节点的链路发现，数据传输时隙组用于雷达与时隙分配雷达节点间的数据传输。
进一步地，在本发明的一个实施例中，链路发现时隙组由若干链路发现时隙构成，每一个链路发现时隙完成特定一个波束方向上的链路发现。
进一步地，在本发明的一个实施例中，数据传输时隙组由若干数据传输时隙构成，每两个数据传输时隙分配给一个邻居节点用于实现双向数据传输需求。
需要说明的是，前述对用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计方法实施例的解释说明也适用于该实施例的装置，此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计装置，通过组网组建阶段探测时隙和通信时隙的划分；组网维持阶段探测时隙和通信时隙的划分；按照设计参数将通信时隙再划分为链路发现时隙组和数据传输时隙组；按照设计参数对链路发现时隙组再划分；按照设计参数对数据传输时隙组再划分。该设计以时分的方法兼容了组网通信和探测两个功能模块，拓展了自组网系统的探测功能，同时对不同组网阶段的探测需求以及通信需求进行合理调整，高效支撑了组网各节点的探测能力和协同通信能力，使自组网系统更加灵活扁平，充分提高了自组网系统的探测信息交互能力，可用于各类复杂的紧急场景中，具有良好应用前景以及较好的工程可行性。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据使用需求在组网组建阶段划分不同比例的探测时隙和通信时隙；
在组网维持阶段调整探测时隙和通信时隙划分比例；
根据设计参数将通信时隙再划分为链路发现时隙组和数据传输时隙组；
根据设计参数对所述链路发现时隙组进行再划分；
根据设计参数对所述数据传输时隙组进行再划分。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述组网组建阶段通信时隙比例大于所述组网维持阶段。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据设计参数将通信时隙再划分为链路发现时隙组和数据传输时隙组，包括：
所述链路发现时隙组用于和邻居节点的链路发现，数据传输时隙组用于雷达与时隙分配雷达节点间的数据传输。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述链路发现时隙组由若干链路发现时隙构成，每一个链路发现时隙完成特定一个波束方向上的链路发现。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据传输时隙组由若干数据传输时隙构成，每两个数据传输时隙分配给一个邻居节点用于实现双向数据传输需求。
6.一种用于探测通信一体化移动自组网的帧结构设计装置，其特征在于，包括：
第一划分模块，用于根据使用需求在组网组建阶段划分不同比例的探测时隙和通信时隙；
第二划分模块，用于在组网维持阶段调整探测时隙和通信时隙划分比例；
第三划分模块，用于根据设计参数将通信时隙再划分为链路发现时隙组和数据传输时隙组；
第四划分模块，用于根据设计参数对所述链路发现时隙组进行再划分；
第五划分模块，用于根据设计参数对所述数据传输时隙组进行再划分。
7.根据权利要求6所述的基于区装置，其特征在于，所述组网组建阶段通信时隙比例大于所述组网维持阶段。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，根据设计参数将通信时隙再划分为链路发现时隙组和数据传输时隙组，包括：
所述链路发现时隙组用于和邻居节点的链路发现，数据传输时隙组用于雷达与时隙分配雷达节点间的数据传输。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述链路发现时隙组由若干链路发现时隙构成，每一个链路发现时隙完成特定一个波束方向上的链路发现。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述数据传输时隙组由若干数据传输时隙构成，每两个数据传输时隙分配给一个邻居节点用于实现双向数据传输需求。
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