CN116015351A

CN116015351A - 自组织网络中的抗干扰多址接入方法

Info

Publication number: CN116015351A
Application number: CN202211388621.2A
Authority: CN
Inventors: 史琰; 黄帅; 盛敏; 刘俊宇; 丁峰; 郑阳; 文娟
Original assignee: Xidian University
Current assignee: Xidian University
Priority date: 2022-11-08
Filing date: 2022-11-08
Publication date: 2023-04-25
Anticipated expiration: 2042-11-08
Also published as: CN116015351B

Abstract

本发明公开了一种自组织网络中的抗干扰多址接入方法，主要解决现有技术网络吞吐量低和抗干扰能力差的问题。其实现方案是：设每个节点有两根天线A1和A2，A1天线对信道进行初始检测，生成可用信道集合；通过所有节点内部存储的随机种子和可用信道集合分别生成两根天线的跳频序列：对未入网节点通过A1进行慢跳频，并发送入网请求帧入网；入网后的节点基于A1的跳频序列实现节点间的同步跳频，并对不可用信道进行信道替换，通过A2进行盲汇聚跳频；在节点产生数传任务后根据本节点是否存储有目的节点的可用信道集合，进行数据传输预约：数传任务结束后重新进行下一轮的在网处理。本发明网络吞吐量大，抗干扰能力强，可用于大规模自组织网络。

Description

自组织网络中的抗干扰多址接入方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，更进一步涉及一种抗干扰多址接入方法，可用于自组织网络。

背景技术

自组织网络AdHoc作为一种自治、多跳的临时性网络，能够在不能利用或者不便利用现有网络基础设施，如基站、AP的情况下，提供终端之间的相互通信。这种网络形式突破了传统无线蜂窝网络的地理局限性，能够更加快速、便捷、高效地部署，适用于一些紧急场合的通信需要。

随着通信应用领域的发展，自组织通信网络节点规模会越来越大、业务信息量也会越来越丰富，通信信道状况会随时变化，因而对群体协同组网的安全性和可靠性要求也会越来越高。现有的点对点通信模式中部分专用自组织网络系统主要采用跳扩频、调零天线等方法进行抗干扰，这种抗干扰模式单一、效率低，无法解决大规模组网应用时干扰条件下网络容量急剧恶化和稳定性差的问题。

浙江大学在其申请号位为CN201910436000.9的专利文献中公开了“一种基于频点替换的专用自组网抗干扰方法”，其实现步骤是：(1)网络中通过被干扰节点的广播对干扰信息进行收集和处理；(2)通过划分节点类型，对受干扰影响的有限域内节点的被干扰频点所在时隙进行半时隙频点替换，保证安全工作模式下资源的有效利用；(3)通过检测干扰变化信息，实时自适应进行抗干扰流程，实现基于频点独立的工作模式切换，满足基于跳频的自组网安全、可靠、抗干扰的通信需求。该方法由于预先设定了固定的跳频序列，所有的节点需按照预先设定的固定的跳频序列随时隙跳频，因而很容易被智能干扰机识别出跳频规律并进行针对性的精确干扰，从而造成网络吞吐量的急剧下降；同时由于在频点替换时，受干扰节点需要与其所有一跳邻居进行信息交互，会影响频点替换的效率，特别是面对信道切换速度较快的干扰机，网络节点可能会长期处于频点替换与频点恢复的状态，降低网络通信效率。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种自组织网络中基于频谱感知的抗干扰多址接入方法，以提升网络的吞吐量，提高抗干扰能力和通信效率。

本发明的技术思路是：基于干扰检测去检测受干扰信道，通过动态调整跳频序列，使各节点分布式地执行自身的抗干扰策略，省去进行频点替换时控制信息的交互，保持高鲁棒性通信，提高网络吞吐量；通过利用多信道资源，使节点之间在多个信道上同时交互，提高通信效率和抗干扰能力。

根据上述思路，本发明技术方案包括如下步骤：

(1)信道初始检测：

(1a)干扰检测：设每个节点有两根天线A1和A2，设自组织网络的节点具有识别频点被干扰的能力，自组织网络的节点使用第一根天线A1进行干扰检测；

(1b)生成可用信道集合：设自组织网络全局中共有N个信道，节点利用对全部信道的干扰检测结果生成自身可用信道集合，该可用信道集合随着信道可用情况而变化；

(2)生成两根天线A1和A2的跳频序列：

(2a)在所有的节点内部存储事先设定的K个随机种子，每个节点基于全局信道通过随机种子生成公共跳频序列，即为第一天线A1的跳频序列，并确保该跳频序列的每个跳频周期都能够对全局信道遍历一遍，其中第M个周期使用M(modK)个随机种子生成跳频序列，当前周期使用的随机种子序号称为跳频相位，当前时隙在本跳频周期的次序称为时隙相位；

(2b)每个节点基于自身可用信道集合通过任意一种具有确定交汇特性的盲汇聚跳频算法生成跳频序列，即为第二天线A2的跳频序列；

(3)建网与入网：

(3a)未入网节点通过第一天线A1以全局信道数N为跳频驻留时隙数进行慢跳频，并在每个时隙发送入网请求帧，未入网节点遍历完所有全局信道后，若仍未收到其它节点的发送的入网同步帧，则判定自身为建网节点，执行(3b)进行建网；若收到其它节点的发送的入网同步帧，则执行(3c)进行入网；

(3b)建网节点基于第一天线A1的跳频序列，通过A1天线以1个时隙为跳频驻留时间进行跳频，每当建网节点收到其它节点的入网请求帧时，建网节点回复入网同步帧，即跳频相位、时隙相位和时钟信息，实现节点间的同步跳频；

(3c)未入网节点收到其它节点发来的入网同步帧后，通过同步时隙相位、跳频相位与时钟，完成节点间的同步跳频，实现节点入网；

(4)入网后的节点进入在网状态：

节点基于第一天线A1的跳频序列，通过第一天线A1天线以1个时隙为跳频驻留时间进行同步跳频，以接收其他节点请求发送RTS帧或允许发送CTS帧的信息并辅助建网节点回复入网同步帧，同时对于不可用信道执行步骤(5)进行信道替换；

节点基于第二天线A2的跳频序列，通过第二天线A2进行盲汇聚跳频，盲汇聚过程中，节点通过A2天线发送包含本节点可用信道集合及的信道状态帧以及回复其他节点的信道状态帧，实现节点间交互可用信道集合；

在节点产生数传任务后，判断本节点是否存储目的节点的可用信道集合：

若是，则执行步骤(7)完成数传任务；

否则，执行步骤(6)获取目的节点的可用信道集合；

(5)按如下替换规则替换不可用信道：

(5a)干扰信道指数替换：对于被干扰的信道，依次对其之后的1、2、4、8…个跳频周期用可用信道替换被干扰的信道，每次替换完成后在下一周期重新回到原信道进行干扰检测，如果信道不再被干扰，则不再对此信道进行替换：

(5b)数传信道定时替换：对用于数传的信道的信道，根据请求发送RTS帧或允许发送CTS帧中携带的数传预约周期数，用可用信道依次对之后的数传预约跳频周期进行信道替换，用替换完成后重新回到原信道；

(6)节点汇聚：

(6a)盲汇聚：源节点、目的节点的第二天线A2均通过盲汇聚算法生成跳频序列，以保证最大汇聚时间以内完成源节点、目的节点的汇聚，交互彼此的可用信道集合；

(6b)协作汇聚：非目的节点的其它节点在侦听到源节点向目的节点的信道请求帧后，如果自身存储有目的节点的可用信道集合，则可充当协作节点向源节点发送信道状态帧，加速源、目的节点汇聚过程；

(6c)源节点通过第二天线A2的跳频序列进行跳频盲汇聚，在每个信道上停留1个时隙的时间发送信道请求帧，并通过盲汇聚或协作汇聚的方式完成源节点与目的节点的数据交互，获取目的节点的可用信道信息，成功获取目的节点的可用信道集合，执行步骤(7)；

(7)数据传输预约：

(7a)源节点获取目的节点可用信道集合后，如果源节点和目的节点之间有公共可用信道，则将全局公共跳频序列的下一时隙作为模拟预约时隙t，执行步骤(7b)，否则，

放弃本次数传；

(7b)源节点、目的节点判定预约时隙t对应的信道能否进行数传预约：

若源节点预约时隙t对应的信道k是目的节点的可用信道，执行步骤(7c)进行数传预约；

若源节点预约时隙t对应的信道k是目的节点的不可用信道，源节点根据已经获取的目的节点可用信道集合按照信道替换信道生成算法判断目的节点的替换信道，如果替换信道是源节点的可用信道，则记录替换信道编号为预约信道号k，执行步骤(7c)进行数传预约；

若以上均不满足，将t自增1，继续进行执行本步骤进行数传预约；

(7c)源节点天线A1在t个时隙后跳频到k号信道，竞争发送请求发送RTS帧以进行数传信道的预约，并判断是否收到目的节点的允许发送CTS帧：

如果收到CTS帧，判断预约信道是替换信道还是原公共跳频信道：

若预约信道是替换信道，则在公共跳频信道跳转到预约信道时重新通过A1天线发送请求发送RTS帧和允许发送CTS帧，并同时执行步骤(8)；

若预约信道是原公共跳频信道，则直接执行步骤(8)；

如果未收到CTS帧，返回步骤(7a)重新选取预约信道；

(8)源节点、目节点将其A2天线跳频到预约信道执行数传，数传任务结束完成后返回步骤(4)，数传任务失败，则返回步骤(7)重新尝试数传。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

第一，本发明通过一组随机种子来产生全局公共控制信道跳频序列，相比于现有技术的固定跳频序列的方式，更加难以被恶意干扰机发现跳频规则从而进行针对性的干扰，提高了抗干扰能力，不会出现在针对性干扰下吞吐量急剧下降的问题。

第二，相比于现有方法仅支持同一时间的单信道通信，本发明通过控制信道预约机制与双天线交汇机制，使得可以同时存在多个正在不同数传信道上通信的节点对，使得多信道资源得到了充分利用，而且即使多个信道被占用，只要全局依然有可用信道，则可用信道仍然能被用于控制信息的交互，从而支持其它节点进行数传信道预约，提升了网络的吞吐量。

第三，相比于现有方法中信道替换时的复杂控制信息交互，本发明提出了分布式的信道替换规则，每个节点不需要与其它节点交互，只要该节点发现自身的某个频点被干扰，就可以根据替换规则进行信道替换，且在这种规则下，对于想要发起数传任务预约的源节点，如果它存储目的节点的可用信道信息就可以选取出目的节点的替换信道，从而实现在替换信道上的预约握手。

第四，相较于现有方法每次改变节点状态都需要要求与邻节点进行交互相比，本发明省去了邻节点的交互，通信效率增加，因此更适合大规模网络、密集型网络，能够实现更好的通信性能。

附图说明

图1是本发明的实现流程图；

图2是本发明中慢跳频入网示意图；

图3是本发明中信道替换规则示意图；

图4是本发明中协作汇聚示意图；

图5是本发明中信道预约示意图；

图6是本发明中数传加速预约示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例和效果作详细描述。

本实例是为应对特殊环境下可能存在的不同干扰模式的干扰机，而在自组织网络中所采用是一种抗干扰多址接入方法。其设网络中每个节点拥有两根天线A1和A2，第一天线A1用于维护全局公共跳频控制信道，第二天线A2用于进行盲汇聚跳频及数据的传输，在跳频过程中，节点及时对不可用信道通过信道替换规则进行信道替换，提高网络抗干扰能力，并通过支持不同节点同时在多个信道上进行数据传输，大幅提高网络吞吐量。

参照图1，本实例的实现步骤如下：

步骤1，信道干扰检测。

自组织网络节点应对可能存在的恶意干扰机，应该具有干扰信息的收集、检测能力，为此，节点启动后首先要对全局信道进行初始检测以生成本节点可用信道集合，并在之后根据网络中信道受干扰情况的变化更新可用信道集合，具体实现如下：

1.1)初始检测天线所处信道的状态：

假定节点可以使用第一天线A1通过物理层检测或能量检测法检测信道是否被干扰，则从节点启动开始，节点的第一天线A1就随着跳频序列进行信道跳频，并对A1天线所处信道的状态进行检测，如果信道被干扰，物理层可及时发现并通知网络层，从而记录信道受干扰情况，更新节点可用信道集合；

1.2)根据初始检测结果生成可用信道集合：

设自组织网络全局中共有N个信道，节点启动后使用第一天线A1通过跳频遍历全局所有的信道的过程中，同时对各个信道进行干扰检测，判断信道是否处于被干扰状态，节点完成对所有信道的初始检测后生成可用信道集合，用以在步骤2中生成节点第二天线A2的跳频序列，从而完成后续的入网等步骤。

步骤2，生成两根天线A1和A2的跳频序列。

2.1)生成第一天线A1的跳频序列：

第一天线A1用于维护全局的公共控制信道，在节点入网后所有在网节点都要通过A1天线进行同步跳频以维护公共跳频控制信道，并在公共跳频控制信道上进行控制信息交互、进行信道预约等，从而避免隐藏终端问题。

为此，要在所有的节点内部存储事先设定的K个随机种子，每个节点基于全局信道通过随机种子生成公共跳频序列，即为第一天线A1的跳频序列；

该跳频序列的每个跳频周期都将全局信道遍历一遍，其中第M个周期使用M(modK)个随机种子生成跳频序列，当前周期使用的随机种子序号称为跳频相位，当前时隙在本跳频周期的次序称为时隙相位；

如果两个节点能够保证彼此跳频相位、时隙相位一致并达到时钟同步，则这两个节点就能实现同步跳频，即之后的每个时隙跳频到相同的信道。

2.2)生成第二天线A2的跳频序列：

第二天线A2用于节点间交互可用信道信息及进行数据传输，不同于第一天线A1仅在入网、同步和数传预约时发送信息，节点的A2天线在跳频到每个信道上后都需要发送可用信道信息，因此在大规模节点网络中不适合采用同步跳频方式，为保证节点交汇效率引入盲汇聚跳频算法，以保证两个可用信道集合交集不为空的节点在最大汇聚时间内至少完成一次跳频汇聚，具体实现如下：

2.2.1)每个节点基于自身可用信道集合通过任意一种具有确定交汇特性的盲汇聚跳频算法生成跳频序列，即为第二天线A2的跳频序列；当第二天线A2的跳频序列与第一天线A1的公共跳频序列冲突时，A2天线在此时隙继续停留在上一信道；

2.2.2)第二天线A2根据可用信道随干扰和数传变化的情况，在每个跳频周期后根据自身可用信道集合重新生成跳频序列。

步骤3，建网与入网：

3.1)未入网节点通过第一天线A1以慢跳频的方式遍历一遍全局信道，具体实现如下：

3.1.1)未入网节点通过第一天线A1以全局信道数N为跳频驻留时隙数进行慢跳频，由于已入网节点以1个时隙为跳频驻留时间，因此每N个时隙未入网节点都可以与公共跳频控制信道完成一次汇聚，如图2所示。假设全局共有五个信道，第一个跳频周期未入网节点在1号信道完成交汇，第二周期则在2号信道完成交汇；

3.1.2)节点在遍历全局信道过程中发送入网请求帧，并根据是否收到其它节点的发送的入网同步帧确定建网或入网：

若未收到其它节点的发送的入网同步帧，则判定自身为建网节点，执行3.2)进行建网；

若收到其它节点的发送的入网同步帧，则执行3.3)进行入网；

3.2)建网节点基于第一天线A1的跳频序列，通过A1天线以1个时隙为跳频驻留时间进行跳频，每当建网节点收到其它节点的入网请求帧时，建网节点回复入网同步帧，即跳频相位、时隙相位和时钟信息，实现节点间的同步跳频；

3.3)未入网节点收到其它节点发来的入网同步帧后，通过同步时隙相位、跳频相位与时钟，完成节点间的同步跳频，实现节点入网。

步骤4：入网后的节点进入在网状态。

节点入网后，要与其它在网节点通过第一天线A1完成同步跳频，并发送和侦听控制信息，通过第二天线A2进行跳频盲汇聚，以完成与其它节点的汇聚与信息交互，具体实现如下：

4.1)节点基于第一天线A1的跳频序列，通过第一天线A1天线以1个时隙为跳频驻留时间进行同步跳频，以接收其他节点请求发送RTS帧或允许发送CTS帧的信息并辅助建网节点回复入网同步帧，同时对于不可用信道执行步骤5进行信道替换；

4.2)节点基于第二天线A2的跳频序列，通过第二天线A2进行盲汇聚跳频，在盲汇聚过程中，节点通过A2天线发送包含本节点可用信道集合的信道状态帧及回复其他节点的信道状态帧，实现节点间交互可用信道集合；

4.3)在节点产生数传任务后，判断本节点是否存储目的节点的可用信道集合：

若是，则执行步骤7完成数传任务；

否则，执行步骤6获取目的节点的可用信道集合。

步骤5，信道替换

节点通过第一天线A1进行同步跳频过程中，为提高通信效率需要进行信道替换，即使用可用信道替换不可用信道，本实例的信道替换包括有指数替换规则与定时替换规则两种。

参照图3，所述两种信道替换规则如下：

5.1)干扰信道指数替换：

如图3中的指数替换所示，当某节点随着公共控制信道的跳频，跳频到某个被干扰信道上时，记录信道干扰的情况，并依次对接下来的1个、2个、4个…W个跳频周期的该信道进行替换，W为设定的最长替换距离，其中替换信道的选取是通过全局公共的替换种子Seed_R基于节点的剩余可用信道随机选取产生。当本次替换结束后，节点会再次重新回到公共控制信道上，并对信道的情况重新感知，如果信道可用则停止替换流程，否则将上一次替换的周期数乘二作为下一次替换的周期数。

本实例中，在图3的公共跳频序列中，其前5个跳频周期中某信道处于不可用状态，节点在第2周期完成第一次替换，在第4、5周期完成了第二次替换，第6个周期结束了第二次替换并回到原信道，检测信道可用则不再在第7周期替换信道。通过退避替换的方式，可以应对持续干扰、跳频干扰多种干扰，例如针对干扰机持续干扰某几个信道的情况，节点可以一直以最大退避长度W替换被干扰信道，从而减少节点回到原信道探测信道情况的开销；而对于跳频模式的干扰机，节点可以在恰当的时间回到原信道感知其受干扰情况，当其不再被干扰及时再次使用该信道。

指数替换的具体实施流程如下：

5.1.1)节点的第一天线A1随着公共控制信道进行同步跳频，当跳频到某个信道后通过干扰检测方法检测信道状态：

对于当前信道i被干扰的情况，需判断该信道i的当前状态：

如果信道i的当前状态为正常，则修改信道i状态为受干扰，并将替换指数C_i和替换计数器c_i置为1，进入5.1.2)。

如果信道i的当前状态为受干扰，则将替换指数C_i自乘2，并将c_i置为C_i，进入5.1.2)。

对于当前信道i正常，但信道i状态为受干扰的情况，则将其信道状态修改为正常，进入5.1.2)。

5.1.2)对节点的下一个跳频信道进行判断：

若节点按照公共控制信道的下一个时隙的跳频信道j的状态为受干扰，且信道j对应的替换计数器c_j大于等于1，则进入步骤5.1.3)进行信道替换。

否则，返回步骤5.1.1)。

5.1.3)通过替换信道生成算法选取替换信道：

基于节点可用信道集合，通过在所有节点内部存储的替换种子Seed_R随机从本节点的可用信道集合中选取一个信道作为替换信道，替换下一个时隙的跳频信道j，并将c_j减一，返回步骤5.1.1)。

5.2)数传信道定时替换：

对用于数传的信道的信道，根据请求发送RTS帧或允许发送CTS帧中携带的数传预约周期数，用可用信道依次对之后的数传预约跳频周期进行信道替换，替换完成后重新回到原信道。如图3定时替换所示，假设节点在时隙1收到其它节点的RTS/CTS的预约信息，获知该信道之后的5个跳频周期被用于数据传输，则节点将会在之后的5个跳频周期内对于此信道进行替换，替换信道的选取与5.1)相同。

定时替换的具体实施流程如下：

5.2.1)节点的第一天线A1随着公共控制信道进行同步跳频，若节点跳频到信道i后收到其它节点的RTS/CTS预约信道信息，则记录信道状态为数传，并将数传预约计时器T_j置为数传预约周期数，进入步骤5.2.2)；

5.2.2)对节点按照公共控制信道的下一个时隙的跳频信道j进行判断：

如果状态为正常，则返回步骤5.2.1)；

如果状态为数传，则根据信道j对应的替换计数器T_j是否大于等于1的数值确定操作：

若T_j大于等于1，则进入步骤5.2.3)进行信道替换，

否则，修改信道状态为正常，返回步骤5.2.1)；

5.2.3)基于5.1.3)中的替换信道生成算法生成替换信道，使用替换信道替换下一个时隙的跳频信道j，并将T_j减一，返回步骤5.2.1)。

步骤6，节点汇聚

源节点需要获取目的节点可用信道信息，首先需要源节点、目的节点的第二天线A2需要完成汇聚，即两者处于同一信道，且完成包含节点可用信道信息的信道状态帧的交互。在本实例中，此过程可以通过盲汇聚和协作汇聚两种方式实现，具体如下：

6.1)盲汇聚：源节点、目的节点的第二天线A2均通过盲汇聚算法生成跳频序列，以保证最大汇聚时间以内完成源节点、目的节点的汇聚，交互彼此的可用信道集合；

6.2)协作汇聚：非目的节点的其它节点在侦听到源节点向目的节点的信道请求帧后，如果自身存储有目的节点的可用信道集合，则可充当协作节点向源节点发送信道状态帧，加速源、目的节点汇聚过程。

如图4所示，如果按照源、目的节点原本的跳频盲汇聚的方式，它们将在第5个时隙于9号信道交汇并交换信道请求/信道回复帧，当采用了协作汇聚的方式之后，如图4中某节点在第一个时隙于2号信道与目的节点完成了汇聚并交换了信道信息，因此当第二个时隙源节点与此节点于3号信道交汇之后，此节点侦听到源节点向目的节点的信道请求帧后，就可以充当协作节点的角色，来回复包含本节点存储的目的节点可用信道信息的协作帧，从而缩短了源、目的节点的交汇的时间。

步骤7，数据传输预约。

源节点、目的节点之间如果有公共可用信道，他们就可以进行信道预约和数据传输，数据传输预约的具体实现可以通过信道预约和加速预约两种形式实现，两种形式的描述如下：

7.1)信道预约：

参考图5，设源节点可用信道2、3、4，目的节点可用信道为1、3、5，源节点和目的节点公共可用信道为信道3，源节点在信道3对应的控制信道的时隙发送RTS，目的节点收到RTS后如果允许数传则回复CTS帧完成数传预约，预约成功后，则进行数据传输。

由于网络采用同步跳频，RTS/CTS成功后源、目的节点的相邻节点都会获知信道3被占用，可以防止信道的重复预约，从而避免隐藏终端问题。

信道预约具体实施流程如下：

7.1.1)源节点获取目的节点可用信道集合后，如果源节点和目的节点之间有公共可用信道，则将全局公共跳频序列的下一时隙作为模拟预约时隙t，执行步骤7.1.2)，否则，放弃本次数传；

7.1.2)源节点、目的节点判定预约时隙t对应的信道能否进行数传预约：

若源节点预约时隙t对应的信道k是目的节点的可用信道，执行步骤7.1.3)进行数传预约；

否则，将t自增1，继续进行执行本步骤；

7.1.3)源节点天线A1在t个时隙后跳频到k号信道，竞争发送请求发送RTS帧以进行数传信道的预约，并判断是否收到目的节点的允许发送CTS帧：

如果收到CTS帧，则信道预约完成，执行步骤8；

如果未收到CTS帧，返回步骤7.1.1)重新选取预约信道；

7.2)基于信道替换的加速预约：

在节点进行信道预约时，可根据步骤5中的信道替换规则加速预约，同时降低公共控制信道的通信压力。

如图6所示，设源节点可用信道为2、4、5，目的节点可用信道为1、3、5。因为源、目的节点只有公共可用信道5，正常情况下，两个节点的A1天线，只有到达代表信道5的时隙才能进行RTS/CTS，这种方式一方面可能等待过程长，另一方面可能有其他节点同样会在信道5传递控制信息，因此可能对全局的公共可用信道产生压力。但由于每个节点会基于步骤5中的信道替换规则对自身不可用信道进行信道替换，而2号信道对目的节点不可用，所以目的节点会对2号信道进行信道替换，假设目的节点选取信道5作为替换信道。而源节点存储有目的节点的可用信道集合，从而可以根据步骤5中的替换信道生成算法知悉目的节点使用信道5替换信道2，因为信道5是源节点和目的节点的公共可用信道。

加速预约具体实现流程如下：

7.2.1)源节点获取目的节点可用信道集合后，如果源节点和目的节点之间有公共可用信道，则将全局公共跳频序列的下一时隙作为模拟预约时隙t，执行步骤7.2.2)，否则，放弃本次数传；

7.2.2)源节点、目的节点判定预约时隙t对应的信道能否进行数传预约：

源节点预约时隙t对应的信道k是目的节点的不可用信道，源节点根据已经获取的目的节点可用信道集合按照信道替换信道生成算法判断目的节点的替换信道，如果替换信道是源节点的可用信道，则记录替换信道编号为预约信道号k，执行步骤7.2.3)进行数传预约；

若不满足，将t自增1，继续进行执行本步骤进行数传预约；

7.2.3)源节点天线A1在t个时隙后跳频到k号信道，竞争发送请求发送RTS帧以进行数传信道的预约，并判断是否收到目的节点的允许发送CTS帧：

如果收到CTS帧，为避免隐藏终端问题，在公共跳频信道跳转到预约信道时源节点、目的节点重新通过A1天线发送请求发送RTS帧和允许发送CTS帧，并同时执行步骤8；

如果未收到CTS帧，返回步骤7.2.1)重新选取预约信道；

综上，源节点可以同样跳转到信道5从而完成交汇，从而进行数据传输预约，预约成功则进行数据传输。为了避免隐藏终端问题，只需要在下一次到达信道5对应的时隙再次发送数传预约帧即可。

步骤8，数据传输。

在预约完成后源节点、目的节点将彼此的第二天线A2跳转到预约信道上进行数据传输；数据传输完成后返回步骤4，若数传任务失败，则返回步骤(7)重新尝试数传。

以上描述仅是本发明的一个具体实例，不构成对本发明的任何限制，显然对于本领域的专业人员来说，在了解了本发明内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种修正和改变，但是这些基于本发明思想的修正和改变仍在本发明的权利要求的保护范围之内。

Claims

1.一种自组织网络中的抗干扰多址接入方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)信道初始检测：

(2)生成两根天线A1和A2的跳频序列：

(2a)在所有的节点内部存储事先设定的K个随机种子，每个节点基于全局信道通过随机种子生成公共跳频序列，即为第一天线A1的跳频序列，并确保该跳频序列的每个跳频周期都能够对全局信道遍历一遍，其中第M个周期使用M(mod K)个随机种子生成跳频序列，当前周期使用的随机种子序号称为跳频相位，当前时隙在本跳频周期的次序称为时隙相位；

(3)建网与入网：

(4)入网后的节点进入在网状态：

若是，则执行步骤(7)完成数传任务；

否则，执行步骤(6)获取目的节点的可用信道集合；

(5)按如下替换规则替换不可用信道：

(6)节点汇聚：

(7)数据传输预约：

(7a)源节点获取目的节点可用信道集合后，如果源节点和目的节点之间有公共可用信道，则将全局公共跳频序列的下一时隙作为模拟预约时隙t，执行步骤(7b)，否则，放弃本次数传；

若预约信道是原公共跳频信道，则直接执行步骤(8)；

如果未收到CTS帧，返回步骤(7a)重新选取预约信道；

(8)源节点、目节点将其A2天线跳频到预约信道执行数传，数传任务结束完成后返回步骤(4)，数传任务失败后，返回步骤(7)重新尝试数传。

2.根据权利要1所述的方法。其特征在于，步骤(1a)中自组织网络的节点使用第一根天线A1进行干扰检测，是在节点入网后，由A1天线以时隙为单位定期改变通信信道，并通过物理层检测或能量检测法方法周期性的检测干扰，使得受干扰节点在每个时隙结束时检测自己在当前时隙里访问的信道是否被干扰。

3.根据权利要1所述的方法。其特征在于，步骤(2b)中每个节点基于自身可用信道集合通过盲汇聚跳频算法生成跳频序列，实现如下：

(2b1)所有节点通过第二天线A2进行跳频盲汇聚；

(2b2)当第二天线A2的跳频序列与第一天线A1的公共跳频序列冲突时，A2在此时隙继续停留在上一信道；

(2b3)第二天线A2根据可用信道随干扰和数传变化的情况，在每个跳频周期后根据自身可用信道集合重新生成跳频序列。

4.根据权利要1所述的方法，其特征在于，步骤(5a)的干扰信道指数替换规则中对于被干扰的信道，依次对其之后的1、2、4、8…个跳频周期用可用信道替换被干扰的信道，实现如下：

(5a1)节点的第一天线A1随着公共控制信道进行同步跳频，当跳频到某个信道后通过干扰检测方法检测信道状态：

对于当前信道i被干扰的情况，需判断该信道i的当前状态：

如果信道i的当前状态为正常，则修改信道i状态为受干扰，并将替换指数C_i和替换计数器c_i置为1，进入(5a2)；

如果信道i的当前状态为受干扰，则将替换指数C_i自乘2，并将c_i置为C_i，进入(5a2)；对于当前信道i正常，但信道i状态为受干扰的情况，则将其信道状态修改为正常，进入(5a2)；

(5a2)对节点的下一个跳频信道进行判断：

若节点按照公共控制信道的下一个时隙的跳频信道j的状态为受干扰，且信道j对应的替换计数器c_j大于等于1，则进入步骤(5a3)进行信道替换；

否则，返回步骤(5a1)；

(5a3)通过替换信道生成算法选取替换信道：

基于节点可用信道集合，通过在所有节点内部存储的替换种子Seed_R随机从本节点的可用信道集合中选取一个信道作为替换信道，替换下一个时隙的跳频信道j，并将c_i减一，返回步骤(5a1)。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，(5b)的数传信道定时替换规则中对于用于数传的信道的信道，根据RTS/CTS中携带的数传预约周期数，依次对之后的数传预约周期数个跳频周期进行信道替换，实现如下：

(5b1)节点的第一天线A1随着公共控制信道进行同步跳频，若节点跳频到信道i后收到其它节点的RTS/CTS预约信道信息，则记录信道状态为数传，并将数传预约计时器T_i置为数传预约周期数，进入步骤(5b2)；

(5b2)对节点按照公共控制信道的下一个时隙的跳频信道j进行判断：

如果状态为正常，则返回步骤(5b1)；

若T_j大于等于1，则进入步骤(5b3)进行信道替换，

否则，修改信道状态为正常，返回步骤(5b1)；

(5b3)基于(5a3)中的替换信道生成算法生成替换信道，使用替换信道替换下一个时隙的跳频信道j，并将T_j减一，返回步骤(5b1)。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(7b)中源节点根据已经获取的目的节点可用信道集合按照信道替换信道生成算法选取目的节点的替换信道，是源节点基于(5a3)中的替换信道生成算法，通过全局公共的替换种子在源节点存储的目的节点的可用信道集合中随机生成一个替换信道，此替换信道即为目的节点选取的替换信道。