CN113207168B - 一种基于定向波束合成的敏捷接入方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于定向波束合成的敏捷接入方法及系统，所述方法包括以下步骤：基于定向波束进行波束合成，通过多信道设置帧结构，在帧结构的同步时隙，通过多信道、微时隙发送合成后的波束，进行方向、频率及时域定向天线的对准；在帧结构的接入时隙，通过多信道同时运转及微时隙扫描，基站接收移动台节点的接入请求同时进行初始测距；基站下发包含帧结构和帧格式的基站配置信息，所述基站根据基站配置信息及初始测距对移动台进行时延校正，并分配轮询时隙，所述移动台在轮询时隙根据时延校正进行上行定时提前，发送协议交互信息。本发明提供的基于定向波束合成的敏捷接入方法，可以满足地空微波机动接入网络要求的超远距离通信。

Description

一种基于定向波束合成的敏捷接入方法及系统

技术领域

本发明涉及微波通信技术领域，尤其涉及一种基于定向波束合成的敏捷接入方法及系统。

背景技术

微波通信网络中，定向天线以其高增益发送/接收的突出优点获得了广泛的关注，发送端和接收端通过定向天线不仅能够提供更远的传输距离和更高的传输速率，同时通过限制信号在期望的区域进行传输，降低了信号间的干扰以及被干扰和检测的概率。进一步，通过定向天线可以提升空间的复用，从而改善网络性能。

然而，定向天线的应用给机动接入带来了很大的挑战：定向天线波束覆盖范围较为有限，而只有当两者的定向波束相互对准时两个节点才能互相发现和建立通信链路。现有微波接力通信系统主要以驻停通方式为主，需要通过预先规划的方式进行通信链路的铺设。若链路需要人工规划路径，开通时间长，部署灵活性不足，难以满足覆盖范围更广、实时性更高的需求。

现有的接入流程一般包括对准同步、初始接入、时延校正、资源分配等阶段。常见的一种接入机制是全向天线结合定向天线，通过全向天线完成节点的对准同步，然后通过定向天线进行交互和数据传输。鉴于全向天线相比定向天线通信距离大幅降低，对于超大覆盖范围的地空微波机动接入网，上述机制不再适用。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种基于定向波束合成的敏捷接入方法及系统，用以解决现有通信网络接入技术不能满足大范围微波机动接入网络要求的超远距离通信的问题。

本发明提供一种基于定向波束合成的敏捷接入方法，包括以下步骤：

基于定向波束进行波束合成，通过多信道设置帧结构，在帧结构的同步时隙，通过多信道、微时隙发送合成后的波束，进行方向、频率及时域定向天线的对准；

在帧结构的接入时隙，通过多信道同时运转及微时隙扫描，基站接收移动台节点的接入请求同时进行初始测距；

基站下发包含帧结构和帧格式的基站配置信息，所述基站根据基站配置信息及初始测距对移动台进行时延校正，并分配轮询时隙，所述移动台在轮询时隙根据时延校正进行上行定时提前，发送协议交互信息。

进一步地，通过多信道设置帧结构，包括：通过多信道设置信令时隙、同步时隙、下行业务时隙、上行业务时隙、轮询时隙、初始接入时隙和保护间隔。

进一步地，所述通过多信道设置帧结构，还包括，将多个信道对外虚拟为网络节点，使各个信道均能够覆盖整个方位和俯仰面，在多信道间进行数据更新、数据交互、数据通信、IP数据处理，根据各个信道与地面节点间数据进行实时更新，根据网络当前接入移动台数目、移动台的传输需求，进行定向波束、时隙资源的分配。

进一步地，通过多信道设置帧结构，还包括，对相邻定向波束重叠覆盖的区域，采取时分的方式以消除交叉区域的信号干扰，在高增益定向波束合成时，设置空间隔离度，防止两相邻的波束间重叠区域干扰。

进一步地，通过多信道设置帧结构后，还包括，根据无线信道质量和移动台用户需求调整时帧格式。

进一步地，根据无线信道质量和移动台用户需求调整时帧格式，具体包括：

当业务时隙满足已接入用户业务传输需求时，缩减业务传输时隙数目，增加同步或初始接入时隙的出现频次，用于同步和初始接入；当已接入用户业务传输需求等于当前业务时隙传输能力时，延长同步或初始接入时隙的出现周期；根据业务需求和传输能力动态的调整上下行时隙资源。

进一步地，通过多信道、微时隙发送合成后的波束，进行方向、频率及时域定向天线的对准，具体包括：

通过多信道、微时隙快扫的方式在发送合成后的波束的同时发送信令信息及TOD同步信息至移动台，所述移动台节点接收并解析信令信息及TOD同步信息，以获得与基站节点准确的定向通信方向，调整本地节点的时间计数值，实现在方向、频率及时域定向天线的对准同步。

进一步地，通过多信道同时运转及微时隙扫描，接收移动台节点的接入请求同时进行初始测距，具体包括：

移动台节点获取帧结构信息，移动台节点在初始接入时隙，发送携带本节点号信息的接入信令，基站节点基于定向波束合成，通过多信道、微时隙扫描，接收帧结构信息进行解析，然后进行相互对准、接入及初始测距。

进一步地，所述进行初始测距，具体包括：

地面节点以频分复用多路随机接入的方式定向发送正交同步序列；

空中节点采用多信道微时隙快扫技术进行定向扫描接收，直到收到地面节点发送过来的正交同步序列，锁定与地面节点的定向通信方向，并解析同时收到多路正交序列信息，以区分不同的地面节点及对应的时延信息；

在下行时隙，针对不同的地面节点，空中节点给所述不同的地面节点，定向下发对应的校时参数信息，地面节点收到空中节点发送给自己的校正参数信息后，根据校时参数信息进行对应的上行定时提前调整，完成初始测距与校正。

本发明还提供一种基于定向波束合成的敏捷接入系统，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如上述任一技术方案所述的基于定向波束合成的敏捷接入方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：基于定向波束进行波束合成，通过多信道设置帧结构，在帧结构的同步时隙，通过多信道、微时隙发送合成后的波束，进行方向、频率及时域定向天线的对准；在帧结构的接入时隙，通过多信道同时运转及微时隙扫描，基站接收移动台节点的接入请求同时进行初始测距；基站下发包含帧结构和帧格式的基站配置信息，所述基站根据基站配置信息及初始测距对移动台进行时延校正，并分配轮询时隙，所述移动台在轮询时隙根据时延校正进行上行定时提前，发送协议交互信息；可以满足地空微波机动接入网络要求的超远距离通信。

附图说明

图1为本发明提供的基于定向波束合成的敏捷接入方法一实施例的流程示意图；

图2为本发明提供的定向波束合成示意图；

图3为本发明提供的软定义帧结构示意图；

图4为本发明提供的初始测距与时延校正示意图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。

本发明提供了一种基于定向波束合成的敏捷接入方法，其中一实施例流程示意图如图1所示，在该实施例中，所述基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过多信道设置帧结构，在帧结构的同步时隙，基于定向波束合成获取波束，通过多信道、微时隙发送波束，进行方向、频率及时域定向天线的对准；

S2、在帧结构的接入时隙，基于定向波束合成波束，通过多信道同时运转及微时隙扫描，接收移动台节点的接入请求同时进行初始测距；

S3、基站下发包含帧结构和帧格式的基站配置信息，所述基站根据基站配置信息及初始测距对移动台进行时延校正，并分配轮询时隙，所述移动台在轮询时隙根据时延校正进行上行定时提前，发送协议交互信息。

一个具体实施例中，所述基于定向波束合成的敏捷接入方法，可应用于地空微波机动接入网络，其中空中节点作为基站，相比地地信道而言不仅可以解决地面遮挡问题，同时其智能天线结构的设计能够对地面同时形成多个收发射频通道，每个射频信道形成定向波束可覆盖对应角度区域，定向波束合成示意图，如图2所示；图2中宽波束由四个天线单元合成，方位面60°，俯仰面15°，可为不同用户选择不同通道，能够实现数据的中继转发；地面节点作为移动台，可接入到空中节点，延展地面节点之间的通信距离，实现远距离高速通信。每一个基站发射的定向波束对应一个移动台，通过定向波束合成才能实现一个基站对应多个移动台，通过多信道设置帧结构，以实现敏捷（迅速快捷）接入，接入定义为基站与移动台建立无线通信连接。

另一个具体实施例中，通过多信道软定义帧设计，视各个无线信道质量和移动台用户需求，联动、自适应地调整时帧格式，在将包含帧格式在内的基站配置信息下发，便于机动节点依据时帧安排进行快速接入；

在同步时隙，基于定向波束合成获取低增益宽覆盖波束，通过多信道、微时隙发送，能够迅速完成空、频二维扫描，实现在方向、频率、时域三个域定向天线的快速对准；

在接入时隙，基于定向波束合成获取低增益宽覆盖波束，通过多信道同时运转，以及微时隙扫描，能够迅速接收移动台节点的接入请求，同时完成大范围初始测距；

基站根据初始测距对移动台进行时延校正，对移动台发送时延校正并分配相应轮询时隙，移动台在该时隙依据时延校正进行上行定时提前，发送协议交互信息，实现远距离快速接入。

初始阶段节点可能存在一定的时差，以基站为时间基准，实现节点之间的时间同步，因此可以采用基于时隙的帧结构实现定向天线节点的接入。为了实现敏捷接入，首要的是可灵活适配不同应用场景的帧结构设计，为此采取多信道联合的软定义帧设计。软定义帧结构示意图，如图3所示。

作为一个优选的实施例，通过多信道设置帧结构，包括：通过多信道设置信令时隙、同步时隙、下行业务时隙、上行业务时隙、轮询时隙、初始接入时隙和保护间隔。

一个具体实施例中，帧结构主要由信令时隙、同步时隙、下行业务时隙、上行业务时隙、轮询时隙、初始接入时隙和保护间隔组成。其中信令时隙包含M个微时隙，由基站多个信道空时复用分发送包含帧结构在内的配置信令；同步时隙包含N个微时隙，基站慢跳快搜索方式发送TOD信息；下行和上行业务时隙由基站动态规划，分配给基站和移动台定向发送业务；轮询时隙由基站半静态划分给移动台，进行状态和业务请求上报；初始接入时隙用于移动台频分复用多路随机接入；考虑到微波网络最大传输距离不小于280km，保护间隔设置为2.5ms。

基站根据多信道之间数据交互进行调度，检查信道状态、用户活跃度及其相应的业务发送需求等状态，并据此为本帧配置合理的结构分配。多信道管理包括多信道数据存储更新、多信道间数据交互、多信道动中通、多信道IP数据处理，其中，多信道数据存储更新包括邻居信息（Node ID、方向、频率等）、时隙分配信息、缓存数据；多信道间数据交互包括邻居基本信息、信道内节点发生变化后对时隙分配信息处理、缓存数据等处理、动中通各信道内数据交互共享，多信道动中通包括各个信道分别存储所对应邻居节点的位置信息、惯导或罗盘角度、定向天线方向等，各个信道分别独立计算方向的变化，多信道IP数据处理包括各个信道IP数据的缓存、维护、更新，跨信道间IP数据的处理，封包拆包处理，数据QoS服务、缓存处理。

将用户接入量U与设定的接入量阈值UT（本实施例中设置轻度接入阈值UT1=总用户数20%，重度接入阈值UT2=总用户数80%）、用户的负载L与设定的业务量阈值（本实施例中设置轻度负载LT1=网络吞吐量20%，重度负载LT2=网络吞吐量40%）进行比较：

当接入用户数U＜设定的用户数阈值UT1且用户的负载L＜设定的业务量阈值LT1时，采取TYPE1帧结构，在能够满足业务传输需求的基础上，分配更多的时空资源支持大量的未接入用户进行同步和接入，具体地其同步时隙包含12个微时隙，信道数为2时一帧即可将同步信息发送到所有方位面、俯仰面；

当设定的用户数阈值UT1＜用户接入量U＜设定的用户数阈值UT2且设定的业务量阈值LT1＜业务负载L＜设定的业务量阈值LT2时，以TYPE2帧结构为主，从而在能够满足业务传输需求的基础上，分配一定的时空资源为同步时隙，用于用户同步和接入，具体地其同步时隙包含6个微时隙，双信道情况下2帧可将同步信息发送到所有方位面、俯仰面；

当接入用户数U＞设定的用户数阈值UT2或用户的负载L＞设定的业务量阈值LT2时，以TYPE3帧结构为主，每x（x依据接入时间约束确定）帧穿插一个TYPE2帧，降低同步的资源开销，分配更多的时空资源服务为大量已接入的用户提供业务传输，这种情况下需要2（x+1）帧才能完成同步。

作为一个优选的实施例，所述通过多信道设置帧结构，还包括，将多个信道对外虚拟为网络节点，使各个信道均能够覆盖整个方位和俯仰面，在多信道间进行数据更新、数据交互、数据通信、IP数据处理，根据各个信道与地面节点间数据进行实时更新，根据网络当前接入移动台数目、移动台的传输需求，进行定向波束、时隙资源的分配。

一个具体实施例中，多信道联合的软定义帧结构设计涉及的多信道综合调度，具体包括，多个信道对外虚拟为一个网络节点，各个信道均能够覆盖整个方位和俯仰面，各个信道之间存在紧密的信息共享及数据交换，多信道调度包括：多信道间数据更新、多信道间数据交互、多信道动中通模块、多信道IP数据处理等模块；多信道调度根据各个信道与地面节点间数据的实时更新，衡量网络当前状况（接入移动台数目、移动台的传输需求等），进行空（定向波束）、时（时隙）资源的联合分配。

作为一个优选的实施例，通过多信道设置帧结构，还包括，对相邻定向波束重叠覆盖的区域，采取时分的方式以消除交叉区域的信号干扰，在高增益定向波束合成时，设置空间隔离度，防止两相邻的波束间重叠区域干扰。

一个具体实施例中，多信道联合的软定义帧结构设计涉及的多信道间干扰规避，具体包括，相邻定向波束重叠覆盖的区域，采取时分的方式消除交叉区域的信号干扰；进行高增益定向波束合成时，特别需要考虑空间隔离度防止两相邻的波束间重叠区域的干扰。

作为一个优选的实施例，通过多信道设置帧结构后，还包括，根据无线信道质量和移动台用户需求调整时帧格式。

一个具体实施例中，多个信道保证同发同收的情况下，考虑到无线信道的波动性，须紧密依据上下行信道的传输能力，进行多信道调度，灵活的调整上下行时隙的比例；图示帧结构仅为一种情况下的示意图，每一类中时帧长度、各种时隙的占比等均可视无线信道质量和移动台用户需求进行调整。

通过多信道综合调度，当接入的移动台数目少且业务需求不高时，缩减业务传输时隙数目，增加同步\初始接入时隙的出现频次，用于同步和初始接入；通过多信道综合调度，当接入的移动台增加到一定数目且有较多业务需求需要传输时，对时隙资源进行重新规划，延长同步\初始接入时隙的出现周期，每个时帧具备更多的业务传输时隙；考虑到传输距离、功率等因素的影响，上下行业务需求不对称，同时考虑上下行传输方式不一致的情况，上下行业务传输能力也不对称时，根据业务需求和传输能力动态的调整上下行时隙资源。

作为一个优选的实施例，根据无线信道质量和移动台用户需求调整时帧格式，具体包括：

当业务时隙满足已接入用户业务传输需求时，缩减业务传输时隙数目，增加同步或初始接入时隙的出现频次，用于同步和初始接入；当已接入用户业务传输需求等于当前业务时隙传输能力时，延长同步或初始接入时隙的出现周期；根据业务需求和传输能力动态的调整上下行时隙资源。

作为一个优选的实施例，通过多信道、微时隙发送合成后的波束，进行方向、频率及时域定向天线的对准，具体包括：

通过多信道、微时隙快扫的方式在发送合成后的波束的同时发送信令信息及TOD同步信息至移动台，所述移动台节点接收并解析信令信息及TOD同步信息，以获得与基站节点准确的定向通信方向，调整本地节点的时间计数值，实现在方向、频率及时域定向天线的对准同步。

一个具体实施例中，基站节点基于定向波束合成技术，获取低增益宽覆盖波束，多信道微时隙的空时复用发送波束，通过多信道微时隙快扫的方式同时发送信令信息，携带TOD同步信息；移动台节点接收并解析，获得与基站节点准确的定向通信方向，同时对收到的带TOD的信息进行解析，根据同步算法调整本地节点的时间计数值，完成与空中节点的时间同步，实现在方向、频率、时域三个域定向天线的快速对准同步。

空间复用是指M（例如，M=2）个信道同时发送，覆盖不同方位和俯仰区域；时隙复用是将同步时隙（30ms）进一步划分为N（例如，N=12）个微时隙，从而在一个长同步时隙内能够完成24个角度的天线扫描发送，便能完成所有方位、俯仰区域的扫描，相比单信道单时隙扫描只需要1/24的时间。移动台俘获同步信号，记录下收到此信息的定向天线方向信息，解析出同步信息，获取到时间粗同步，据此完成时间、空间和频率的同步。

作为一个优选的实施例，通过多信道同时运转及微时隙扫描，接收移动台节点的接入请求同时进行初始测距，具体包括：

移动台节点获取帧结构信息，移动台节点在初始接入时隙，发送携带本节点号信息的接入信令，基站节点基于定向波束合成，通过多信道、微时隙扫描，接收帧结构信息进行解析，然后进行相互对准、接入及初始测距。

一个具体实施例中，移动台节点监听基站信令，获取软定义帧结构信息；移动台节点在对应的初始接入时隙，发送携带本节点号信息的接入信令；基站节点基于定向波束合成技术，通过多信道、微时隙快扫，能够快速接收信息进行解析，实现初始测距、相互对准和接入。

同步与接入阶段的快速扫描依赖于多信道定向波束合成，以微时隙为尺度进行快速同步信息的发送或接入请求的扫描接收，具体包括，为了快速的完成基于定向波束的发送和接收，定向天线实施低增益定向波束合成，其波束较宽，能够覆盖较大的方位区域。

同步或接入时只需要携带信息较少（TOD/能够表征每个节点的序列）的序列，为了提升发送效率，将时隙进一步划分了多个微时隙，在每个微时隙使用不同的定向宽波束进行发送/扫描；采取多个信道进行联合快速扫描，单信道的串行时隙变成了并行时隙，能够实现同一时刻多个方位同时发送/扫描，并通过多信道调度能够快速完成整个网络的发送/扫描。

另一个具体实施例中，在信令配置时隙移动台定向监听基站信令，获取帧格式。在帧格式相应的接入时隙，移动台对准天线方向以OFDMA频分复用的多路随机接入方式发送正交同步序列。

基站基于定向波束合成获取低增益覆盖波束，通过多信道微时隙的空分复用方式扫描，能够迅速接收移动台发送的正交同步序列，锁定与地面节点的定向通信方向；依据正交同步序列完成大范围初始测距；初始测距与时延校正示意图，如图4所示。

作为一个优选的实施例，所述进行初始测距，具体包括：

地面节点以频分复用多路随机接入的方式定向发送正交同步序列；

空中节点采用多信道微时隙快扫技术进行定向扫描接收，直到收到地面节点发送过来的正交同步序列，锁定与地面节点的定向通信方向，并解析同时收到多路正交序列信息，以区分不同的地面节点及对应的时延信息；

在下行时隙，针对不同的地面节点，空中节点给所述不同的地面节点，定向下发对应的校时参数信息，地面节点收到空中节点发送给自己的校正参数信息后，根据校时参数信息进行对应的上行定时提前调整，完成初始测距与校正。

具体实施时，初始接入时隙设置较长，为大范围测距预留出充足的保护时间；地面节点同时以频分复用多路随机接入的方式定向发送正交同步序列，以利于空中节点解析后能对不同地面节点进行区分；空中节点采用多信道微时隙快扫技术进行定向扫描接收，直到收到地面节点发送过来的正交同步序列，锁定与地面节点的定向通信方向，并解析同时收到多路正交序列信息，以区分不同的地面节点及对应的时延信息。

在下行时隙，针对不同的地面节点，空中节点给其定向下发对应的校时参数信息，地面节点收到空中节点发送给自己的校正参数信息后，根据校时参数进行对应的上行定时提前调整，完成大范围初始测距与校正。

一个具体实施例中，在下行时隙，基站根据初始测距结果对移动台进行时延校正；对移动台发送时延校正信息并分配相应轮询时隙，移动台在该时隙依据时延校正信息进行上行定时提前，在给定的轮询时隙定向发送协议交互信息，实现远距离快速接入。

由于地空微波网络中空中基站覆盖范围接近300km，因此上行链路传播时延的不确定性很大，接近1ms。离基站近距离的用户和远距离的用户由于传播时延的相差很大，而为了保证顺利接收，每个上行时隙需要设计接近1ms的时间保护间隔，该开销太大。采用大范围接入初始测距技术，基站通过移动台发送的随机前导信号进行估计上行定时，然后给移动台发送定时提前偏置量补偿传播时延，实现上行链路时间同步，因此每个时隙的时间保护间隔可以很小，大大降低了帧结构开销。

若移动台没有在接入时隙的接下来两帧内接收到相应的时延校正信息，再次在接入时隙尝试以OFDMA频分复用的多路随机接入；重复上述过程只到接收到时延校正信息，直至达到上限次数；若达到上限次数仍未能接入，转入到同步搜索。

本发明实施例提供了一种基于定向波束合成的敏捷接入系统，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如上述任一实施例所述的基于定向波束合成的敏捷接入方法。

本发明提供了一种基于定向波束合成的敏捷接入方法及系统，基于定向波束进行波束合成，通过多信道设置帧结构，在帧结构的同步时隙，通过多信道、微时隙发送合成后的波束，进行方向、频率及时域定向天线的对准；在帧结构的接入时隙，通过多信道同时运转及微时隙扫描，基站接收移动台节点的接入请求同时进行初始测距；基站下发包含帧结构和帧格式的基站配置信息，所述基站根据基站配置信息及初始测距对移动台进行时延校正，并分配轮询时隙，所述移动台在轮询时隙根据时延校正进行上行定时提前，发送协议交互信息；可以满足地空微波机动接入网络要求的超远距离通信。

本发明技术方案中，多信道同时工作将单信道的串行时隙变成了并行时隙，提高了时间复用率；定向天线能够进行波束合成，增加了空间复用度，为自适应的软定义帧提供了更大的灵活度；多信道间的数据调度能实时的监控每个信道的业务动态变化需求，设计自适应的软定义帧结构，能最大限度的保证用户的快速接入和数据QoS服务，提高整个网络的吞吐量，为地空一体微波机动接入网络提供核心支撑；大范围初始测距极大地延展了网络的通信距离，通过测距和上行提前实现了远距离、低开销通信。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，包括以下步骤：

基于定向波束进行波束合成，通过多信道设置帧结构，在帧结构的同步时隙，通过多信道、微时隙发送合成后的波束，进行方向、频率及时域定向天线的对准；

在帧结构的接入时隙，通过多信道同时运转及微时隙扫描，基站接收移动台节点的接入请求同时进行初始测距；

基站下发包含帧结构和帧格式的基站配置信息，所述基站根据基站配置信息及初始测距对移动台进行时延校正，并分配轮询时隙，所述移动台在轮询时隙根据时延校正进行上行定时提前，发送协议交互信息。

2.根据权利要求1所述的基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，所述通过多信道设置帧结构，包括：通过多信道设置信令时隙、同步时隙、下行业务时隙、上行业务时隙、轮询时隙、初始接入时隙和保护间隔。

3.根据权利要求2所述的基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，所述通过多信道设置帧结构，还包括，将多个信道对外虚拟为网络节点，使各个信道均能够覆盖整个方位和俯仰面，在多信道间进行数据更新、数据交互、数据通信、IP数据处理，根据各个信道与地面节点间数据进行实时更新，根据网络当前接入移动台数目、移动台的传输需求，进行定向波束、时隙资源的分配。

4.根据权利要求3所述的基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，所述通过多信道设置帧结构，还包括，对相邻定向波束重叠覆盖的区域，采取时分的方式以消除交叉区域的信号干扰，在高增益定向波束合成时，设置空间隔离度，防止两相邻的波束间重叠区域干扰。

5.根据权利要求1所述的基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，通过多信道设置帧结构后，还包括，根据无线信道质量和移动台用户需求调整时帧格式。

6.根据权利要求5所述基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，根据无线信道质量和移动台用户需求调整时帧格式，具体包括：

当业务时隙满足已接入用户业务传输需求时，缩减业务传输时隙数目，增加同步或初始接入时隙的出现频次，用于同步和初始接入；当已接入用户业务传输需求等于当前业务时隙传输能力时，延长同步或初始接入时隙的出现周期；根据业务需求和传输能力动态的调整上下行时隙资源。

7.根据权利要求1所述的基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，通过多信道、微时隙发送合成后的波束，进行方向、频率及时域定向天线的对准，具体包括：

通过多信道、微时隙快扫的方式在发送合成后的波束的同时发送信令信息及TOD同步信息至移动台，所述移动台节点接收并解析信令信息及TOD同步信息，以获得与基站节点准确的定向通信方向，调整本地节点的时间计数值，实现在方向、频率及时域定向天线的对准同步。

8.根据权利要求1所述的基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，通过多信道同时运转及微时隙扫描，接收移动台节点的接入请求同时进行初始测距，具体包括：

移动台节点获取帧结构信息，移动台节点在初始接入时隙，发送携带本节点号信息的接入信令，基站节点基于定向波束合成，通过多信道、微时隙扫描，接收帧结构信息进行解析，然后进行相互对准、接入及初始测距。

9.根据权利要求1所述的基于定向波束合成的敏捷接入方法，其特征在于，所述进行初始测距，具体包括：

地面节点以频分复用多路随机接入的方式定向发送正交同步序列；

空中节点采用多信道微时隙快扫技术进行定向扫描接收，直到收到地面节点发送过来的正交同步序列，锁定与地面节点的定向通信方向，并解析同时收到多路正交序列信息，以区分不同的地面节点及对应的时延信息；

在下行时隙，针对不同的地面节点，空中节点给所述不同的地面节点，定向下发对应的校时参数信息，地面节点收到空中节点发送给自己的校时参数信息后，根据校时参数信息进行对应的上行定时提前调整，完成初始测距与校正。

10.一种基于定向波束合成的敏捷接入系统，其特征在于，包括处理器以及存储器，所述存储器上存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1-9任一所述的基于定向波束合成的敏捷接入方法。

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