CN116074960A - 一种多波束定向自组网的时隙收发状态分配方法 - Google Patents

一种多波束定向自组网的时隙收发状态分配方法 Download PDF

Info

Publication number
CN116074960A
CN116074960A CN202310203022.7A CN202310203022A CN116074960A CN 116074960 A CN116074960 A CN 116074960A CN 202310203022 A CN202310203022 A CN 202310203022A CN 116074960 A CN116074960 A CN 116074960A
Authority
CN
China
Prior art keywords
time slot
node
receiving
transmitting
matching mechanism
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310203022.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116074960B (zh
Inventor
张靖
赵靓
阮思婷
周家喜
何家皓
许小东
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tiandi Information Network Research Institute Anhui Co Ltd
Original Assignee
Tiandi Information Network Research Institute Anhui Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tiandi Information Network Research Institute Anhui Co Ltd filed Critical Tiandi Information Network Research Institute Anhui Co Ltd
Priority to CN202310203022.7A priority Critical patent/CN116074960B/zh
Publication of CN116074960A publication Critical patent/CN116074960A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116074960B publication Critical patent/CN116074960B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/0446—Resources in time domain, e.g. slots or frames
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0058—Allocation criteria
    • H04L5/0069—Allocation based on distance or geographical location
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L5/00—Arrangements affording multiple use of the transmission path
    • H04L5/003—Arrangements for allocating sub-channels of the transmission path
    • H04L5/0078—Timing of allocation
    • H04L5/0082—Timing of allocation at predetermined intervals
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/04—Wireless resource allocation
    • H04W72/044—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource
    • H04W72/046—Wireless resource allocation based on the type of the allocated resource the resource being in the space domain, e.g. beams
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00—Network topologies
    • H04W84/18—Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02D—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES [ICT], I.E. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGIES AIMING AT THE REDUCTION OF THEIR OWN ENERGY USE
    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Abstract

本发明公开了一种多波束定向自组网的时隙收发状态分配方法，两个通信节点之间距离D＜d1时，时隙收发状态采用帧保护间隔匹配机制，通信节点之间距离D＞d2时，时隙收发状态采用传播时延匹配机制；帧保护间隔匹配机制：两个通信节点的时隙状态均为接收、发送相互交替，且状态相反，帧保护间隔GI设置于时隙末端，GI的长度即传播时延delay；传播时延匹配机制：两个通信节点的时隙状态均为接收、发送相互交替，且状态相同，帧保护间隔GI设置于时隙前端，GI的长度为X－delay，其中X为时隙长度。本发明通过节点间不同距离设置不同的收发状态匹配机制，提高了整个通信过程的时隙利用率。

Description

一种多波束定向自组网的时隙收发状态分配方法
技术领域
本发明属于无线自组织网络通信技术领域，具体涉及一种多波束定向自组网的时隙收发状态分配方法。
背景技术
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。为了确保多波束定向自组网中通信的两个节点的时隙收发状态不冲突，需要合理分配时隙的收发状态。
2019年10月1日公告授权的发明专利CN107124384B公开了 一种保护间隔设置的方法，该方法中基站根据与终端的传播时延、时间提前量或距离，对终端进行分簇处理，从而实现对保护间隔长度的灵活配置，有效降低系统开销以及系统内站间干扰风险，同时降低往返时延，提高用户体验。2021年8月13日授权公告的发明专利CN110248416B公开了一种远距离TDMA移动自组织网络中的分布式动态时隙分配方法，该发明利用智能天线交换节点状态实现TDMA移动自组织网络中的分布式动态时隙分配，具有无冲突、可利用空间复用、可自规避干扰等优点。
然而，在要求低等待时延和及时回复确认的场景下，时隙长度不能过长，此时传统帧保护间隔方式的时隙利用率较低，若同时受同阵面波束同时接收/发送的约束，在切换阵面时还会导致冲突问题。
发明内容
针对多波束定向自组网中要求数据低等待时延且同阵面波束同时接收/发送的新场景，本发明提供一种时隙收发状态分配方法，在保证数据低等待时延的同时，能够有较高的时隙利用率。
一种多波束定向自组网的时隙收发状态分配方法，两个通信节点之间距离D＜d1时，时隙收发状态采用帧保护间隔匹配机制，通信节点之间距离D＞d2时，时隙收发状态采用传播时延匹配机制，其中d1≤d2；
帧保护间隔匹配机制：两个通信节点的时隙状态均为接收、发送相互交替，且状态相反，帧保护间隔 GI设置于时隙末端， GI的长度即传播时延 delay；
传播时延匹配机制：两个通信节点的时隙状态均为接收、发送相互交替，且状态相同，帧保护间隔 GI设置于时隙前端， GI的长度为 X－ delay，其中 X为时隙长度。
进一步的，在两种收发状态匹配机制之间设置缓冲距离，即d1＜d2。
进一步的，当两个通信节点之间的距离变化导致匹配机制发生变化时，由当前时隙的发送节点向接收节点发送时序切换请求，接收节点对于该时序切换请求予以应答回复，从下一时隙开始更改收发状态匹配机制，包括收发状态和保护间隔的位置与长度。
进一步的，假定通信的两个节点分别为节点A和节点B，当节点A运动导致其波束切换到节点B的其他阵面且该阵面与原阵面收发状态匹配机制相反，通过紧急时序切换调整维持节点间的正常通信；
具体流程：若当前节点A正好处于发送时隙且还有发送完整帧的机会，则节点A在当前时隙向节点B发送紧急时序切换请求；若当前节点A处于接受时隙或处于发送时隙但无发送完整帧的机会，则等到下一发送时隙再发送紧急时序切换请求；当节点B收到节点A的紧急时序切换请求后，调整其发送时隙保护间隔 GI的位置与长度并向节点A回复应答消息。
进一步的，时隙长度 X＝ delay max ，其中 delay max 为最大传播时延， delay max ＝[( d max ×103)/ c]×103， d max 为节点间的最远通信距离， c为光速。
本发明有益效果：
1.依据节点间最大传播时延设置时隙长度，能够保证数据低等待时延的同时保护间隔的开销不至于过大；
2.针对距离远的时隙收发状态情况引入传播时延匹配机制，在距离较远时时延较大，对于传播时延匹配机制有较高的时隙利用率；通过节点间不同距离设置不同的收发状态匹配机制，提高了整个通信过程的时隙利用率；
3.当波束切换到另一阵面，能够通过紧急时序切换调整收发状态匹配，使得收发双方能够继续进行信息交互而不冲突。
附图说明
图1 为两种收发状态匹配机制设定原则及缓冲距离示意图；
图2 为当两个通信节点之间的距离增加到超出d2后的时序切换请求及应答回复示意图；
图3 为当两个通信节点之间的距离缩小到d1以内后的时序切换请求及应答回复示意图；
图4为波束阵面切换导致的帧保护间隔匹配机制向传播时延匹配机制紧急切换示意图；
图5为波束阵面切换导致的传播时延匹配机制向帧保护间隔匹配机制紧急切换示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
多波束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。
下面结合具体步骤对本发明公开的多波束定向自组网的时隙收发状态分配方法进行阐述。
一、确定时隙长度
由于场景要求数据低等待时延，以及消息的及时回复，因此时隙长度不宜过长。节点间最远通信距离为 d max ，对应的最大传播时延为 delay max ＝[( d max ×103)/ c]×103。为满足场景要求和高时隙利用率，设置时隙长度 X＝ delay max 。
二、节点收发状态分配
1、节点入网后会生成其位置坐标(Xi,Yi,Zi)，假定通信节点双方为节点A和节点B，已通过邻居发现时隙建链，并通过信息交互得知对方的位置坐标。
2、通过位置坐标计算当前节点A和节点B的距离D，再计算当前传播时延 delay＝[(D×103)/ c]×103。
3、设置两种收发状态匹配机制对应的距离阈值d1、d2，为避免收发状态匹配机制在二者之间过于频繁地来回切换，可以设置一定的缓冲距离，如图1所示。
两个通信节点之间距离D＜d1时，时隙收发状态采用帧保护间隔匹配机制，通信节点之间距离D＞d2时，时隙收发状态采用传播时延匹配机制，其中d1≤d2。
帧保护间隔匹配机制：两个通信节点的时隙状态均为接收、发送相互交替，且状态相反，帧保护间隔 GI设置于时隙末端， GI的长度即传播时延 delay。此时，时隙内实际用于传输数据的时间为 X－ delay－ p，其中 p为物理层冗余时间，从而时隙利用率为φ＝( X－ delay－ p)/ X，此时由于传播时延较小，所以时隙利用率较大。
传播时延匹配机制：两个通信节点的时隙状态均为接收、发送相互交替，且状态相同，帧保护间隔 GI设置于时隙前端， GI的长度为 X－ delay，其中 X为时隙长度。此时，时隙内实际用于传输数据的时间为 delay－ p，时隙利用率φ＝( delay－ p)/ X，此时由于传播时延较大，所以对应时隙利用率较大。
在该缓冲距离内，两种收发状态匹配机制均可使用，当然同时需要保证两种收发状态匹配机制下的时隙利用率φ也没有很大的差距。作为参考，可设置d1＝0.4 X× c、d2＝0.6 X× c，其中 c为光速。
4、随着节点的运动，当节点A和节点B之间的距离变化导致收发状态匹配机制需要发生变化时，由当前时隙的发送节点向接收节点发送时序切换请求，接收节点对于该时序切换请求予以应答回复，从下一时隙开始更改收发状态匹配机制，包括收发状态和保护间隔的位置与长度。下面结合图2、图3进行展开阐述。
参照图2，当节点A与节点B之间的距离增大到超出d2时，收发状态匹配机制由帧保护间隔匹配机制切换到传播时延匹配机制。当前时隙处于发送状态的节点A向接收节点B发送时序切换请求，下一时隙处于发送状态的节点B向接收节点A发送应答回复，节点A收到应答回复后，从下一时隙开始更改收发状态，参照图2，接收时隙R后面仍然为接收时隙。与此同时，两个节点的保护间隔的位置与长度相应变化。
参照图3，当节点A与节点B之间的距离缩小到d1范围内时，收发状态匹配机制由传播时延匹配机制切换到帧保护间隔匹配机制。当前时隙处于发送状态的节点A向接收节点B发送时序切换请求，下一时隙处于发送状态的节点B向接收节点A发送应答回复，节点A收到应答回复后，从下一时隙开始更改收发状态，参照图3，接收时隙R后面仍然为接收时隙。与此同时，两个节点的保护间隔的位置与长度相应变化。
5、由于同阵面波束需要同发同收的影响，当节点A运动导致其波束切换到节点B的其他阵面且该阵面与原阵面收发状态匹配机制相反，通过紧急时序切换调整维持节点间的正常通信；
具体流程：若当前节点A正好处于发送时隙且还有发送完整帧的机会，则节点A在当前时隙向节点B发送紧急时序切换请求；若当前节点A处于接受时隙或处于发送时隙但无发送完整帧的机会，则等到下一发送时隙再发送紧急时序切换请求；当节点B收到节点A的紧急时序切换请求后，调整其发送时隙保护间隔 GI的位置与长度并向节点A回复应答消息。
帧保护间隔匹配机制向传播时延匹配机制切换示意图如图4所示，传播时延匹配机制向帧保护间隔匹配机制切换示意图如图5所示。虽然在紧急时序切换调整过程中会有丢包现象，但及时调整后能维持通信不冲突，保证了通信质量。
显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域及相关领域的普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种多波束定向自组网的时隙收发状态分配方法，其特征在于，两个通信节点之间距离D＜d1时，时隙收发状态采用帧保护间隔匹配机制，通信节点之间距离D＞d2时，时隙收发状态采用传播时延匹配机制，其中d1≤d2；
帧保护间隔匹配机制：两个通信节点的时隙状态均为接收、发送相互交替，且状态相反，帧保护间隔GI设置于时隙末端，GI的长度即传播时延delay；
传播时延匹配机制：两个通信节点的时隙状态均为接收、发送相互交替，且状态相同，帧保护间隔GI设置于时隙前端，GI的长度为X－delay，其中X为时隙长度。
2.根据权利要求1所述的多波束定向自组网的时隙收发状态分配方法，其特征在于，在两种收发状态匹配机制之间设置缓冲距离，即d1＜d2。
3.根据权利要求1或2所述的多波束定向自组网的时隙收发状态分配方法，其特征在于，当两个通信节点之间的距离变化导致匹配机制发生变化时，由当前时隙的发送节点向接收节点发送时序切换请求，接收节点对于该时序切换请求予以应答回复，从下一时隙开始更改收发状态匹配机制，包括收发状态和保护间隔的位置与长度。
4.根据权利要求1或2所述的多波束定向自组网的时隙收发状态分配方法，其特征在于，假定通信的两个节点分别为节点A和节点B，当节点A运动导致其波束切换到节点B的其他阵面且该阵面与原阵面收发状态匹配机制相反，通过紧急时序切换调整维持节点间的正常通信；
具体流程：若当前节点A正好处于发送时隙且还有发送完整帧的机会，则节点A在当前时隙向节点B发送紧急时序切换请求；若当前节点A处于接受时隙或处于发送时隙但无发送完整帧的机会，则等到下一发送时隙再发送紧急时序切换请求；当节点B收到节点A的紧急时序切换请求后，调整其发送时隙保护间隔GI的位置与长度并向节点A回复应答消息。
5.根据权利要求1所述的多波束定向自组网的时隙收发状态分配方法，其特征在于，时隙长度X＝delay max ，其中delay max 为最大传播时延，delay max ＝[(d max ×103)/c]×103，d max 为节点间的最远通信距离，c为光速。
CN202310203022.7A 2023-03-06 2023-03-06 一种多波束定向自组网的时隙收发状态分配方法 Active CN116074960B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310203022.7A CN116074960B (zh) 2023-03-06 2023-03-06 一种多波束定向自组网的时隙收发状态分配方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310203022.7A CN116074960B (zh) 2023-03-06 2023-03-06 一种多波束定向自组网的时隙收发状态分配方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116074960A true CN116074960A (zh) 2023-05-05
CN116074960B CN116074960B (zh) 2023-06-02

Family

ID=86175055

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310203022.7A Active CN116074960B (zh) 2023-03-06 2023-03-06 一种多波束定向自组网的时隙收发状态分配方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116074960B (zh)

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030193908A1 (en) * 2002-01-10 2003-10-16 Harris Corporation Method and device for establishing communication links between mobile communication systems
WO2008036129A1 (en) * 2006-09-22 2008-03-27 Lucent Technologies Inc. Methods of discovering neighbors in opportunistic open access ad hoc wireless networks
CN104993919A (zh) * 2015-07-02 2015-10-21 山东航天电子技术研究所 一种高效的自组网通信方法
CN107124384A (zh) * 2016-02-25 2017-09-01 中国移动通信集团公司 一种保护间隔设置的方法、装置及基站
CN110943772A (zh) * 2019-10-31 2020-03-31 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 大跨度天基数据链的时分双工时隙调度方法
US10973022B1 (en) * 2018-11-27 2021-04-06 Sprint Spectrum L.P. Mitigating inter-cell interference via guard period adjustment
WO2022135204A1 (zh) * 2020-12-24 2022-06-30 中兴通讯股份有限公司 帧结构的配置方法及装置、电子设备和计算机可读存储介质
CN115334675A (zh) * 2022-10-11 2022-11-11 天地信息网络研究院(安徽)有限公司 一种定向自组网的自适应时隙分配方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030193908A1 (en) * 2002-01-10 2003-10-16 Harris Corporation Method and device for establishing communication links between mobile communication systems
WO2008036129A1 (en) * 2006-09-22 2008-03-27 Lucent Technologies Inc. Methods of discovering neighbors in opportunistic open access ad hoc wireless networks
CN104993919A (zh) * 2015-07-02 2015-10-21 山东航天电子技术研究所 一种高效的自组网通信方法
CN107124384A (zh) * 2016-02-25 2017-09-01 中国移动通信集团公司 一种保护间隔设置的方法、装置及基站
US10973022B1 (en) * 2018-11-27 2021-04-06 Sprint Spectrum L.P. Mitigating inter-cell interference via guard period adjustment
CN110943772A (zh) * 2019-10-31 2020-03-31 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 大跨度天基数据链的时分双工时隙调度方法
WO2022135204A1 (zh) * 2020-12-24 2022-06-30 中兴通讯股份有限公司 帧结构的配置方法及装置、电子设备和计算机可读存储介质
CN115334675A (zh) * 2022-10-11 2022-11-11 天地信息网络研究院(安徽)有限公司 一种定向自组网的自适应时隙分配方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SONY: "R1-1904244 \"Discussion on uplink timing advance and RACH procedure\"", 3GPP TSG_RAN\\WG1_RL1, no. 1 *
梁荟萃;袁田;王森;: "大跨度天基数据链的TDD时隙调度分析与优化", 电讯技术, no. 06 *
金瑞;刘作学;王俊达;: "基于全网时帧改变的TDMA Ad Hoc时隙分配协议", 计算机应用, no. 1 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN116074960B (zh) 2023-06-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107018551B (zh) 基于定向多波束天线的tdma帧结构的时隙预约方法
US20220338056A1 (en) Real-time Relay of Wireless Communications
Gong et al. A directional CSMA/CA protocol for mmWave wireless PANs
CN109348537B (zh) 多波束自组织网络信道接入控制方法
CN106658735B (zh) 基于tdma的长传播时延无线链路时隙分配方法
US6363062B1 (en) Communications protocol for packet data particularly in mesh topology wireless networks
CN110248416B (zh) 一种远距离tdma移动自组织网络中的分布式动态时隙分配方法
EP2268083B1 (en) Network system, node, packet forwarding method, program, and recording medium
CN110943772B (zh) 大跨度天基数据链的时分双工时隙调度方法
CN115334675B (zh) 一种定向自组网的自适应时隙分配方法
CN110138757B (zh) 空分多址sdma-spma多址接入系统
Wang et al. SYN-DMAC: A directional MAC protocol for ad hoc networks with synchronization
Jurdak et al. U‐MAC: a proactive and adaptive UWB medium access control protocol
KR101131917B1 (ko) 무선 통신 네트워크에서의 통신 방법, 대응하는 스테이션 및 네트워크
CN115988649B (zh) 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
CN116074960B (zh) 一种多波束定向自组网的时隙收发状态分配方法
Sim et al. Learning from experience: Efficient decentralized scheduling for 60GHz mesh networks
CN111447690A (zh) 一种快速动态时隙申请方法及多信道电台
Takata et al. RI-DMAC: a receiver-initiated directional MAC protocol for deafness problem
Nagashima et al. Evaluations of a directional MAC protocol for ad hoc networks
Dang et al. Space-Frequency Diversity based MAC protocol for IEEE 802.11 ah networks
Li et al. Multipath routing in ad hoc networks using directional antennas
Ullah et al. Optimization of wireless ad-hoc networks using an adjacent collaborative directional MAC (ACDM) protocol
Li et al. Analysis of multipath routing for ad hoc networks using directional antennas
Takatsuka et al. Wsn07-6: A directional mac protocol for practical smart antennas

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant