CN116782392A - 一种基于时分多址通信系统的通信方法及通信终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于时分多址通信系统的通信方法及通信终端，该方法包括以下步骤：S1、利用自适应频谱调度策略将可用信道分配至不同通信终端；S2、通信终端获取各自对应的时隙并寻求通信与数据传输；S3、对各个通信终端之间的设备关联与传输功率进行优化；S4、发送方通信终端在自己时隙内向中级路由器发送数据包；S5、接收方通信终端在自己时隙内接收数据包并进行解码处理；该通信终端包括以下模块组成：发射机模块、接收机模块、天线模块、处理器模块及存储器模块。本发明通过自适应频谱调度策略将可用信道分配至不同通信终端，即分配两个子时隙给通信终端，可避免频谱的重叠和冲突，从而提高通信质量和稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及通信技术与通信终端技术领域，具体来说，涉及一种基于时分多址通信系统的通信方法及通信终端。
背景技术
工业互联网是将传统的工业与互联网技术融合，构建起全新的信息物理系统。随着工业自动化和信息化程度的提高，越来越多的工业设备和生产线都已经或正在实现数字化、智能化和网络化。这种趋势使得工业生产的效率和质量大幅提升，同时也促进了企业的转型升级和智能化转型。
在工业互联网应用场景中，通常需要实时采集大量工业设备的数据，通过数据分析和处理，实现工业生产的智能化、高效化和自适应化。为了实现这一目标，工业互联网通信系统需要具备高可靠性、低延迟、大带宽和广覆盖等特点。同时，由于工业场景的特殊性，通信系统还需要具备良好的抗干扰能力、适应复杂环境的能力和可靠的安全保障机制。
传统的有线通信方式在工业互联网应用场景中存在诸多限制和不足，如布线困难、移动性差、容易受到电磁干扰和损坏等问题。因此，无线通信技术成为工业互联网通信的重要选择之一。目前，工业互联网应用场景中常用的无线通信技术包括蜂窝网络、WLAN、蓝牙、ZigBee、LoRa等。
然而，这些技术都存在一些缺陷，例如蜂窝网络容易受到干扰和拥塞，WLAN信号覆盖范围受限，蓝牙和ZigBee的通信距离较短，LoRa的带宽较低。因此，在工业互联网应用场景中，需要综合考虑各种无线通信技术的优缺点，选择最适合特定场景的通信方式。
针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中的问题，本发明提出一种基于时分多址通信系统的通信方法及通信终端，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
为此，本发明采用的具体技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供了一种基于时分多址通信系统的通信方法，该方法包括以下步骤：
S1、利用自适应频谱调度策略将可用信道分配至不同通信终端；
S2、通信终端获取各自对应的时隙并寻求通信与数据传输；
S3、对各个通信终端之间的设备关联与传输功率进行优化；
S4、发送方通信终端在自己时隙内向中级路由器发送数据包；
S5、接收方通信终端在自己时隙内接收数据包并进行解码处理。
进一步的，利用自适应频谱调度策略将可用信道分配至不同通信终端包括以下步骤：
S11、将所有通信终端划分至若干不同的局域网络，每个局域网络内设置一个中继路由器，每个通信终端均具备各自的ID号；
S12、将局域网络之间的数据传输路径划分为若干通信信道；
S13、利用自适应时隙分配算法向通信终端分配两个子时隙；
S14、判断每个通信信道的状态，对处于空闲状态的时隙进行重分配。
进一步的，通信信道包括六个服务信道和一个控制信道，服务信道间隔与控制信道间隔均为50ms，服务信道与控制信道之间的保护间隔为4ms；
每个通信终端只关联一个中继路由器，且中继路由器在一个时隙内只向其中一个通信终端传输数据。
进一步的，利用自适应时隙分配算法向通信终端分配两个子时隙包括以下步骤：
S131、对每个通信终端进行遍历，确定通信终端在时隙分配过程中的时隙位置编号；
S132、向每个通信终端分配两个不产生冲突的子时隙assignSlot_1与assignSlot_2；
S133、确定一个循环计数器，获取信道内所有通信终端的数量，并计算通信终端是否占用子时隙的临界值；
S134、根据通信终端数量及临界值计算两个子时隙所对应的两个信道时隙CSlot_1与CSlot_2及其各自的时隙编号；
S135、确定通信终端需要分配的服务信道及服务信道时隙，并将给每个通信终端分配的时隙编号存储在服务信道及服务信道时隙中。
进一步的，两个子时隙assignSlot_1与assignSlot_2的时隙编号的计算公式分别为：
assignSlot_1＝(IDi+Nsch)％(2*Nsch)
assignSlot_2＝IDi％(2*Nsch)
两个信道时隙CSlot_1与CSlot_2为连续时隙，且信道时隙的时隙编号的计算公式为：
式中，assignSlot_1与assignSlot_2分别表示两个子时隙的时隙编号；CSlot_1与CSlot_2分别表示两个信道时隙的时隙编号；IDi表示第i个通信终端的ID；M_1表示第一个子时隙中通信终端所占用的主时隙数；M_2表示第二个子时隙中通信终端所占用的主时隙数；Nmax表示最大时隙数量；NSCH表示每个通信终端拥有的时隙数量；％表示取模运算符。
进一步的，判断每个信道的状态，对处于空闲状态的时隙进行重分配包括以下步骤：
S141、利用控制信道的子时隙携带通信终端的状态信息；
S142、若某个通信终端在服务信道时隙未产生任何消息传输，则标定位空闲状态，并告知其他通信终端；
S143、若某个通信终端存在多个带传输消息，则与其他具有空闲状态的通信终端建立协商。
进一步的，对各个通信终端之间的设备关联与传输功率进行优化包括以下步骤：
S31、设定中继路由器的最大传输功率，建立传输功率的约束条件；
S32、利用用户关联算法进行通信终端与中继路由器之间最优的关联匹配；
S33、利用最小传输功率控制算法实现通信终端与中继路由器之间的能效最大化。
进一步的，利用用户关联算法进行通信终端与中继路由器之间最优的关联匹配包括以下步骤：
S321、将用户关联初始化为Z*W的零矩阵，并将集合Zu定义为已经分配完毕的通信终端集合，将集合Wu定义为已经饱和的中继路由器，且对Zu与Wu初始化为空集；
S322、利用最大收益初始化算法来初始化通信终端获得最大吞吐量的中继路由器；
S323、设定每个中继路由器关联的通信终端数量为S，当中继路由器关联通信终端的数量超过S时，只选取吞吐量最大的S个通信终端，并将S个通信终端并入集合Zu中，且该中继路由器并入集合Wu中，其余的通信终端再根据最大收益初始化算法在还未饱和的中继路由器中选择可获得最高吞吐量的中继路由器，直至所有通信终端均分配完毕。
进一步的，利用最小传输功率控制算法实现通信终端与中继路由器之间的能效最大化包括以下步骤：
S331、利用最小传输功率控制算法计算每个通信终端与其关联的中继路由器之间的最小传输功率；
S332、若通信终端与中继路由器之间的最小传输功率超过最大传输功率，则调整发送功率，使其满足约束条件；
S333、重复步骤S331与步骤S333，直至每个通信终端均不超过最大传输功率，确定通信终端与中继路由器之间的最佳控制方案。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种基于时分多址通信系统的通信终端，该通信终端包括以下模块组成：发射机模块、接收机模块、天线模块、处理器模块及存储器模块；
发射机模块，用于产生和发射信号，将数字信息转换为模拟信号并通过天线发送给接收端；
接收机模块，用于接收并解码信号，将接收到的模拟信号转换为数字信息；
天线模块，用于将发射机或接收机的信号无线传输到另一个通信终端或中继路由器；
处理器模块，用于处理数字信号和控制通信终端的行为，包括解码和编码数字信号，控制功率和频率；
存储器模块，用于存储数据和程序。
本发明的有益效果为：
1、通过自适应频谱调度策略将可用信道分配至不同通信终端，即分配两个子时隙给通信终端，可避免频谱的重叠和冲突，从而提高通信质量和稳定性，且自适应频谱调度策略和功率控制算法可以根据不同的通信需求和环境条件，自动调整通信参数，从而实现快速、高效、可靠的通信服务；即兼顾了工业数据安全传输时延和可靠性以及通信信道的利用率，提高工业数据安全传输性能，同时对空时隙进行重分配，有效提高信道利用率，最大程度的保证工业通信体系中的能耗优化。
2、通过用户关联算法及最小传输功率控制算法，实现了通信终端与中继路由器之间的动态匹配，提高了信号传输效率和网络覆盖范围，从而实现了通信终端与中继路由器之间的能效最大化，降低了通信成本，提高了通信质量；且本发明通信体系具有较高的灵活性和可扩展性，可以根据实际需求进行定制和升级。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的一种基于时分多址通信系统的通信方法的流程图；
图2是根据本发明实施例的一种基于时分多址通信系统的通信终端的系统原理框图。
图中：
1、发射机模块；2、接收机模块；3、天线模块；4、处理器模块；5、存储器模块。
具体实施方式
根据本发明的一个实施例，提供了一种基于时分多址通信系统的通信方法。现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明，如图1所示，根据本发明实施例的基于时分多址通信系统的通信方法，该方法包括以下步骤：
S1、利用自适应频谱调度策略将可用信道分配至不同通信终端。
在工业互联网中，存在大量设备同时需要进行通信，如果时隙分配不合理，可能会导致通信冲突和时隙浪费，影响通信效率。而工业设备运行状态不同，不同的设备可能处于不同的运行状态，例如有的设备需要高频率传输数据，而有些设备只需要偶尔传输数据。如果固定分配时隙，可能会导致某些设备的时隙被浪费，而某些设备则因时隙不足而无法进行及时通信。
另外，在工业互联网中，设备的连接关系和拓扑结构可能会发生变化，例如设备的数量增加或减少，设备之间的连接关系发生变化等。如果固定分配时隙，可能需要重新设计时隙分配方案，而自适应动态分配时隙可以自动适应网络拓扑结构的变化。因此，对工业互联网中通信终端的时隙进行自适应动态分配可以提高通信效率，降低时隙浪费，并能够适应网络拓扑结构的变化。
其中，利用自适应频谱调度策略将可用信道分配至不同通信终端包括以下步骤：
S11、将所有通信终端划分至若干不同的局域网络，每个局域网络内设置一个中继路由器，每个通信终端均具备各自的ID号。
工业互联网场景中的局域网络、中继路由器及基于TDMA技术的通信终端是工业互联网通信体系中的重要组成部分，它们的作用如下：
局域网络：局域网络是连接工业控制系统、设备和传感器的网络，它通过有线或无线方式将不同设备连接起来，提供实时数据交换、控制和监视功能，从而实现自动化生产和物流管理等。
中继路由器：中继路由器是局域网络中的重要组成部分，它负责中继和转发网络数据包。中继路由器一般采用多种通信技术，可以将不同通信终端之间的数据进行中继和转发，从而实现数据的高效传输和处理。
基于TDMA技术的通信终端：基于TDMA技术的通信终端是工业互联网通信体系中的一种关键设备，它负责将数据发送到中继路由器，以及从中继路由器接收数据。采用TDMA技术的通信终端可以实现时分复用，将不同通信终端之间的通信进行分时复用，从而提高网络的传输效率和可靠性。
在工业互联网场景中，局域网络、中继路由器和基于TDMA技术的通信终端的协同工作可以实现实时监测、自动化控制、物流管理等多种功能，从而提高生产效率和管理效率，减少人工干预，降低生产成本。同时，这些设备还可以提供更加稳定和安全的数据传输服务，从而提高工业生产的可靠性和安全性。
S12、将局域网络之间的数据传输路径划分为若干通信信道。
其中，通信信道包括服务信道和一个控制信道，服务信道间隔与控制信道间隔均为50ms，服务信道与控制信道之间的保护间隔为4ms。
每个通信终端只关联一个中继路由器，且中继路由器在一个时隙内只向其中一个通信终端传输数据。
S13、利用自适应时隙分配算法向通信终端分配两个子时隙包括以下步骤：
S131、对每个通信终端进行遍历，确定通信终端在时隙分配过程中的时隙位置编号，计算公式为：
K＝IDi％(2NSCH)
S132、向每个通信终端分配两个不产生冲突的子时隙assignSlot_1与assignSlot_2。
两个子时隙assignSlot_1与assignSlot_2的时隙编号的计算公式分别为：
assignSlot_1＝(IDi+Nsch)％(2*Nsch)
assignSlot_2＝IDi％(2*Nsch)
S133、确定一个循环计数器，获取信道内所有通信终端的数量，并计算通信终端是否占用子时隙的临界值。
在系统初始化时，对循环计数器进行初始化，设定一个合适的初始值，每当有新的通信终端加入系统时，循环计数器加1，每当有通信终端退出系统时，循环计数器减1。
根据TDMA技术的原理，在一个时隙内只能有一个通信终端进行数据传输，因此一个子时隙是否被占用取决于该子时隙内是否有通信终端进行数据传输。假设系统中共有N个通信终端，通信终端i所占用的子时隙集合为Qi，则第j个子时隙是否被占用可以通过如下方式计算：
式中，I表示指示函数，当括号内的条件成立时取值为1，否则为0。occupancyj表示第j个子时隙被占用的次数，其值范围为[0，N]。
根据上述计算结果，可以设定一个阈值theta，当子时隙的被占用次数occupancyj大于等于该阈值时，判定该子时隙为“已占用”，否则判定该子时隙为“未占用”。阈值theta的设定需要综合考虑系统的实际情况和要求。
S134、根据通信终端数量及临界值计算两个子时隙所对应的两个信道时隙CSlot_1与CSlot_2及其各自的时隙编号。
其中，两个信道时隙CSlot_1与CSlot_2为连续时隙，且信道时隙的时隙编号的计算公式为：
式中，assignSlot_1与assignSlot_2分别表示两个子时隙的时隙编号，CSlot_1与CSlot_2分别表示两个信道时隙的时隙编号，IDi表示第i个通信终端的ID，M_1表示第一个子时隙中通信终端所占用的主时隙数，M_2表示第二个子时隙中通信终端所占用的主时隙数，Nmax表示最大时隙数量，NSCH表示每个通信终端拥有的时隙数量，％表示取模运算符。
S135、确定通信终端需要分配的服务信道及服务信道时隙，并将给每个通信终端分配的时隙编号存储在服务信道及服务信道时隙中。
其中，利用自适应频谱调度策略将可用信道分配至不同通信终端的代码如下：
S14、判断每个通信信道的状态，对处于空闲状态的时隙进行重分配，包括以下步骤：
S141、利用控制信道的子时隙携带通信终端的状态信息。
在TDMA通信系统中，控制信道被用来携带通信终端的状态信息，以便中继路由器可以根据这些信息来控制和优化通信系统的性能。
具体来说，每个通信终端在其分配的控制信道子时隙内发送其状态信息，包括其所使用的服务信道及服务信道时隙，其发送功率以及其接收到的信道质量等等。中继路由器收到这些状态信息后，可根据其来调整通信终端的功率、调整服务信道及服务信道时隙的分配等操作，从而实现整个通信系统的优化和能效最大化。
S142、若某个通信终端在服务信道时隙未产生任何消息传输，则标定位空闲状态，并告知其他通信终端。
S143、若某个通信终端存在多个带传输消息，则与其他具有空闲状态的通信终端建立协商。
S2、通信终端获取各自对应的时隙并寻求通信与数据传输。
通信终端在接收到控制信道后，会根据其中携带的自身时隙编号和服务信道时隙信息，确定自己需要传输数据的时隙，并开始进行通信和数据传输。具体的流程步骤如下：
通信终端接收到控制信道，并解析其中的服务信道时隙信息和自身时隙编号。
通信终端根据自身时隙编号，在服务信道中寻找分配给自己的时隙，确定需要进行通信和数据传输的时隙。
通信终端在确定需要进行通信和数据传输的时隙后，开始进行数据发送和接收，以完成通信任务。
S3、对各个通信终端之间的设备关联与传输功率进行优化。
对各个通信终端之间的设备关联与传输功率进行优化，主要是为了提高整个工业互联网通信系统的能效，同时避免网络拥塞和干扰等问题。如果不对设备关联和传输功率进行优化，可能会出现以下缺点：
1、通信终端之间的传输功率不均衡，一些终端可能需要过高的功率来保持通信质量，导致能耗增加。
2、设备关联不合理，可能会导致网络拥塞，从而影响数据传输速度和质量。
3、通信终端之间的干扰会导致通信质量下降，从而影响数据传输效率和可靠性。
其中，对各个通信终端之间的设备关联与传输功率进行优化包括以下步骤：
S31、设定中继路由器的最大传输功率，建立传输功率的约束条件。
在工业互联网中，由于存在多个通信终端与中继路由器之间的通信，为了保证通信的可靠性和稳定性，需要对中继路由器的传输功率进行约束。设定中继路由器的最大传输功率，建立传输功率的约束条件可以有效地避免功率浪费和频谱污染，并且可以优化通信终端与中继路由器之间的能量效率，实现工业互联网通信的可持续性和高效性。
S32、利用用户关联算法进行通信终端与中继路由器之间最优的关联匹配，包括以下步骤：
S321、将用户关联初始化为Z*W的零矩阵，并将集合Zu定义为已经分配完毕的通信终端集合，将集合Wu定义为已经饱和的中继路由器，且对Zu与Wu初始化为空集。
S322、利用最大收益初始化算法来初始化通信终端获得最大吞吐量的中继路由器。
S323、设定每个中继路由器关联的通信终端数量为S，当中继路由器关联通信终端的数量超过S时，只选取吞吐量最大的S个通信终端，并将S个通信终端并入集合Zu中，且该中继路由器并入集合Wu中，其余的通信终端再根据最大收益初始化算法在还未饱和的中继路由器中选择可获得最高吞吐量的中继路由器，直至所有通信终端均分配完毕。
S33、利用最小传输功率控制算法实现通信终端与中继路由器之间的能效最大化，包括以下步骤：
S331、利用最小传输功率控制算法计算每个通信终端与其关联的中继路由器之间的最小传输功率。
S332、若通信终端与中继路由器之间的最小传输功率超过最大传输功率，则调整发送功率，使其满足约束条件。
S333、重复步骤S331与步骤S333，直至每个通信终端均不超过最大传输功率，确定通信终端与中继路由器之间的最佳控制方案。
S4、发送方通信终端在自己时隙内向中级路由器发送数据包。
在时隙开始时，发送方通信终端将数据包发送给中继路由器。
中继路由器接收到数据包并确认。
如果数据包的发送成功，则发送方通信终端继续等待下一个时隙，或者在需要发送更多数据时向中继路由器发送请求。
如果数据包的发送失败，则发送方通信终端根据需要进行重传，或者在重传次数超过预设的最大次数时停止发送。
S5、接收方通信终端在自己时隙内接收数据包并进行解码处理。
根据本发明的另一个实施例，如图2所示，还提供了一种基于时分多址通信系统的通信终端，该通信终端包括以下模块组成：发射机模块1、接收机模块2、天线模块3、处理器模块4及存储器模块5。
发射机模块1，用于产生和发射信号，将数字信息转换为模拟信号并通过天线发送给接收端。
接收机模块2，用于接收并解码信号，将接收到的模拟信号转换为数字信息。
天线模块3，用于将发射机或接收机的信号无线传输到另一个通信终端或中继路由器。
处理器模块4，用于处理数字信号和控制通信终端的行为，包括解码和编码数字信号，控制功率和频率。
存储器模块5，用于存储数据和程序。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过自适应频谱调度策略将可用信道分配至不同通信终端，即分配两个子时隙给通信终端，可避免频谱的重叠和冲突，从而提高通信质量和稳定性，且自适应频谱调度策略和功率控制算法可以根据不同的通信需求和环境条件，自动调整通信参数，从而实现快速、高效、可靠的通信服务；即兼顾了工业数据安全传输时延和可靠性以及服务信道的利用率，提高工业数据安全传输性能，同时对空时隙进行重分配，有效提高信道利用率，最大程度的保证工业通信体系中的能耗优化，通过用户关联算法及最小传输功率控制算法，实现了通信终端与中继路由器之间的动态匹配，提高了信号传输效率和网络覆盖范围，从而实现了通信终端与中继路由器之间的能效最大化，降低了通信成本，提高了通信质量；且本发明通信体系具有较高的灵活性和可扩展性，可以根据实际需求进行定制和升级。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于时分多址通信系统的通信方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1、利用自适应频谱调度策略将可用信道分配至不同通信终端；
S2、所述通信终端获取各自对应的时隙并寻求通信与数据传输；
S3、对各个所述通信终端之间的设备关联与传输功率进行优化；
S4、发送方通信终端在自己时隙内向所述中级路由器发送数据包；
S5、接收方通信终端在自己时隙内接收数据包并进行解码处理。
2.根据权利要求1所述的一种基于时分多址通信系统的通信方法，其特征在于，所述利用自适应频谱调度策略将可用信道分配至不同通信终端包括以下步骤：
S11、将所有所述通信终端划分至若干不同的局域网络，每个所述局域网络内设置一个所述中继路由器，每个所述通信终端均具备各自的ID号；
S12、将所述局域网络之间的数据传输路径划分为若干通信信道；
S13、利用自适应时隙分配算法向所述通信终端分配两个子时隙；
S14、判断每个通信信道的状态，对处于空闲状态的时隙进行重分配。
3.根据权利要求2所述的一种基于时分多址通信系统的通信方法，其特征在于，所述通信信道包括六个服务信道和一个控制信道，所述服务信道间隔与所述控制信道间隔均为50ms，所述服务信道与所述控制信道之间的保护间隔为4ms；
每个所述通信终端只关联一个所述中继路由器，且所述中继路由器在一个时隙内只向其中一个所述通信终端传输数据。
4.根据权利要求2所述的一种基于时分多址通信系统的通信方法，其特征在于，所述利用自适应时隙分配算法向所述通信终端分配两个子时隙包括以下步骤：
S131、对每个所述通信终端进行遍历，确定所述通信终端在时隙分配过程中的时隙位置编号；
S132、向每个所述通信终端分配两个不产生冲突的子时隙assignSlot_1与assignSlot_2；
S133、确定一个循环计数器，获取信道内所有所述通信终端的数量，并计算所述通信终端是否占用子时隙的临界值；
S134、根据所述通信终端数量及临界值计算两个所述子时隙所对应的两个信道时隙CSlot_1与CSlot_2及其各自的时隙编号；
S135、确定所述通信终端需要分配的服务信道及服务信道时隙，并将给每个所述通信终端分配的时隙编号存储在所述服务信道及所述服务信道时隙中。
5.根据权利要求4所述的一种基于时分多址通信系统的通信方法，其特征在于，两个所述子时隙assignSlot_1与assignSlot_2的时隙编号的计算公式分别为：
assignSlot_1＝(IDi+Nsch)％(2*Nsch)
assignSlot_2＝IDi％(2*Nsch)
两个所述信道时隙CSlot_1与CSlot_2为连续时隙，且所述信道时隙的时隙编号的计算公式为：
式中，assignSlot_1与assignSlot_2分别表示两个子时隙的时隙编号；
CSlot_1与CSlot_2分别表示两个信道时隙的时隙编号；
IDi表示第i个通信终端的ID；
M_1表示第一个子时隙中通信终端所占用的主时隙数；
M_2表示第二个子时隙中通信终端所占用的主时隙数；
Nmax表示最大时隙数量；
NSCH表示每个通信终端拥有的时隙数量；
％表示取模运算符。
6.根据权利要求2所述的一种基于时分多址通信系统的通信方法，其特征在于，所述判断每个信道的状态，对处于空闲状态的时隙进行重分配包括以下步骤：
S141、利用所述控制信道的子时隙携带所述通信终端的状态信息；
S142、若某个所述通信终端在所述服务信道时隙未产生任何消息传输，则标定位空闲状态，并告知其他所述通信终端；
S143、若某个所述通信终端存在多个带传输消息，则与其他具有空闲状态的所述通信终端建立协商。
7.根据权利要求1所述的一种基于时分多址通信系统的通信方法，其特征在于，所述对各个所述通信终端之间的设备关联与传输功率进行优化包括以下步骤：
S31、设定所述中继路由器的最大传输功率，建立传输功率的约束条件；
S32、利用用户关联算法进行所述通信终端与所述中继路由器之间最优的关联匹配；
S33、利用最小传输功率控制算法实现所述通信终端与所述中继路由器之间的能效最大化。
8.根据权利要求7所述的一种基于时分多址通信系统的通信方法，其特征在于，所述利用用户关联算法进行所述通信终端与所述中继路由器之间最优的关联匹配包括以下步骤：
S321、将用户关联初始化为Z*W的零矩阵，并将集合Zu定义为已经分配完毕的所述通信终端集合，将集合Wu定义为已经饱和的所述中继路由器，且对所述Zu与所述Wu初始化为空集；
S322、利用最大收益初始化算法来初始化所述通信终端获得最大吞吐量的所述中继路由器；
S323、设定每个所述中继路由器关联的所述通信终端数量为S，当所述中继路由器关联所述通信终端的数量超过S时，只选取吞吐量最大的S个所述通信终端，并将S个所述通信终端并入所述集合Zu中，且该中继路由器并入所述集合Wu中，其余的所述通信终端再根据最大收益初始化算法在还未饱和的所述中继路由器中选择可获得最高吞吐量的所述中继路由器，直至所有所述通信终端均分配完毕。
9.根据权利要求7所述的一种基于时分多址通信系统的通信方法，其特征在于，所述利用最小传输功率控制算法实现所述通信终端与所述中继路由器之间的能效最大化包括以下步骤：
S331、利用最小传输功率控制算法计算每个所述通信终端与其关联的所述中继路由器之间的最小传输功率；
S332、若所述通信终端与所述中继路由器之间的最小传输功率超过最大传输功率，则调整发送功率，使其满足所述约束条件；
S333、重复步骤S331与步骤S333，直至每个所述通信终端均不超过最大传输功率，确定所述通信终端与所述中继路由器之间的最佳控制方案。
10.一种基于时分多址通信系统的通信终端，用于实现权利要求1-9中任一项所述基于时分多址通信系统的通信方法，其特征在于，该通信终端包括以下模块组成：发射机模块、接收机模块、天线模块、处理器模块及存储器模块；
所述发射机模块，用于产生和发射信号，将数字信息转换为模拟信号并通过天线发送给接收端；
所述接收机模块，用于接收并解码信号，将接收到的模拟信号转换为数字信息；
所述天线模块，用于将发射机或接收机的信号无线传输到另一个通信终端或中继路由器；
所述处理器模块，用于处理数字信号和控制通信终端的行为，包括解码和编码数字信号，控制功率和频率；
所述存储器模块，用于存储数据和程序。
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- 2023-06-28 CN CN202310776761.5A patent/CN116782392B/zh active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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