本發(fā)明屬于定向數(shù)據(jù)鏈通信，涉及一種定向數(shù)據(jù)鏈兩級波束對準方法。

背景技術：

1、采用高增益的定向鏈路實現(xiàn)多用戶組網引起了強烈的關注。其存在多方面優(yōu)勢：(1)收、發(fā)兩端都使用定向天線能提供更長的傳輸距離和更高的數(shù)據(jù)率；(2)通過將能量的發(fā)射與探測限定到指定的方向，能夠大大減小無用方向上的信號干擾，提高抗干擾能力；(3)由于可以調度多個節(jié)點之間的鏈路對同時進行定向傳輸，通過空分復用可實現(xiàn)傳輸效率的成倍提升。因此，采用定向傳輸?shù)囊苿幼越M織網絡能夠在網絡服務質量、吞吐量、抗人為干擾和探測等方面獲得較大的性能提升。

2、目前，定向數(shù)據(jù)鏈應用的難點集中于如何快速實現(xiàn)不同用戶間的波束對準，以保證用戶對進行通信時的可靠性。常用方法為在初始階段采用全向發(fā)射和全向接收，發(fā)射端將攜帶自身位置信息的消息通過全向輻射方式發(fā)送至接收方，接收端同樣采用全向接收方式，接收發(fā)射端消息后解析位置信息，獲取發(fā)射方位置，并利用自身位置信息調整天線波束指向，實現(xiàn)波束對準。但是，全向發(fā)射和全向接收方式面對人為干擾很脆弱，而且全向天線與定向天線的增益不匹配，極大影響了網絡性能的改善程度。

技術實現(xiàn)思路

1、(一)發(fā)明目的

2、本發(fā)明的目的是：針對傳統(tǒng)定向鏈波束對準方法中存在的抗干擾能力差和天線增益低的缺陷，提出一種定向數(shù)據(jù)鏈兩級波束對準方法。

3、(二)技術方案

4、為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種定向數(shù)據(jù)鏈兩級波束對準方法，包括以下步驟：

5、步驟一、待組網用戶接收到建網消息后，用戶a以天線全向輻射方式發(fā)送持續(xù)ttrans時長的入網序列；

6、步驟二、用戶b進行第一級波束對準，按照窄波束掃描方式，由天線按照nb個波位逐波位接收用戶a消息，通過與入網序列進行匹配，獲知用戶a方位；nb為接收端窄波束掃描波位數(shù)；

7、步驟三、用戶a以天線全向輻射方式發(fā)送基準消息；

8、步驟四、用戶b依據(jù)第一級波束對準結果，計算用戶a發(fā)送基準消息的起始位置，由此起始位置開始接收用戶a發(fā)送的基準消息，并解析基準消息；

9、步驟五、用戶b進行第二級波束對準，依據(jù)步驟四解析出的基準消息，并結合自身慣導信息計算準確波束指向；

10、步驟六、用戶b依據(jù)步驟五計算得到的準確波束指向，選擇對準用戶a的天線波束以定向方式發(fā)送持續(xù)ttrans時長的入網序列；

11、步驟七、用戶a進行第一級波束對準，獲知用戶b方位；

12、步驟八、用戶b以天線定向輻射方式發(fā)送基準消息；

13、步驟九、用戶a依據(jù)第一級波束對準結果，計算用戶b發(fā)送基準消息的起始位置，由此起始位置開始接收用戶b發(fā)送的基準消息，并解析基準消息；

14、步驟十、用戶a進行第二級波束對準，依據(jù)步驟九解析出的用戶b位置信息，并結合自身慣導信息計算準確波束指向。

15、(三)有益效果

16、上述技術方案所提供的定向數(shù)據(jù)鏈兩級波束對準方法，與傳統(tǒng)的定向數(shù)據(jù)鏈波束對準方式相比，具有如下有益效果：

17、(1)無需在收發(fā)兩端均進行全向發(fā)送和全向接收，只需要進行2次單用戶側的全向發(fā)送即可，后續(xù)波束對準均為定向窄波束發(fā)送和定向窄波束接收，可有效抵抗人為干擾，并保證用戶兩端定向天線的增益相匹配，改善網絡鏈路性能；

18、(2)通過兩級波束對準，第一級不發(fā)送有效數(shù)據(jù)用于快速波束粗對準，第二級發(fā)送有效數(shù)據(jù)用于波束精對準，保證了波束對準速度和數(shù)據(jù)可靠性。

技術特征：

1.一種定向數(shù)據(jù)鏈兩級波束對準方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.如權利要求1所述的定向數(shù)據(jù)鏈兩級波束對準方法，其特征在于，步驟一中，入網序列不包含數(shù)據(jù)信息，只包含用于時間同步和波束對準的pn序列、uw序列。

3.如權利要求2所述的定向數(shù)據(jù)鏈兩級波束對準方法，其特征在于，pn序列為重復周期為lpn個符號、重發(fā)npn次的偽隨機序列，其中npn≥nb+1。

4.如權利要求3所述的定向數(shù)據(jù)鏈兩級波束對準方法，其特征在于，uw序列為長度為luw個符號的偽隨機序列。

5.如權利要求4所述的定向數(shù)據(jù)鏈兩級波束對準方法，其特征在于，步驟二包括以下子步驟：

6.如權利要求5所述的定向數(shù)據(jù)鏈兩級波束對準方法，其特征在于，步驟三中，用戶a發(fā)送的基準消息包含用戶a位置信息、時間信息。

7.如權利要求6所述的定向數(shù)據(jù)鏈兩級波束對準方法，其特征在于，步驟四中，用戶b依據(jù)第一級波束對準結果，調整接收波位至第nb_a個波位，并依據(jù)步驟2.2獲得的相關峰位置lp_a，計算用戶a發(fā)送基準消息的起始位置。

8.如權利要求7所述的定向數(shù)據(jù)鏈兩級波束對準方法，其特征在于，步驟七中，用戶a按照窄波束掃描方式，由天線按照nb個波位逐波位接收用戶b信號，通過與入網序列進行匹配，獲知用戶b方位。

9.如權利要求8所述的定向數(shù)據(jù)鏈兩級波束對準方法，其特征在于，步驟七包括以下子步驟：

10.如權利要求9所述的定向數(shù)據(jù)鏈兩級波束對準方法，其特征在于，步驟八中，用戶b發(fā)送的基準信息包括用戶b位置信息、時間信息；步驟九中，用戶a依據(jù)第一級波束對準結果，調整接收波位至第nb_b個波位，并依據(jù)步驟7.2獲得的相關峰位置lp_b，計算用戶b發(fā)送基準消息的起始位置。

技術總結
本發(fā)明屬于定向數(shù)據(jù)鏈通信技術領域，公開了一種定向數(shù)據(jù)鏈兩級波束對準方法，利用第一級無信息粗對準和第二級有信息精對準，無需在收發(fā)兩端均進行全向發(fā)送和全向接收，只需要進行2次單用戶側的全向發(fā)送即可，后續(xù)波束對準均為定向窄波束發(fā)送和定向窄波束接收；兩級波束對準，第一級不發(fā)送有效數(shù)據(jù)用于快速波束粗對準，第二級發(fā)送有效數(shù)據(jù)用于波束精對準。本發(fā)明可有效抵抗人為干擾，并保證用戶兩端定向天線的增益相匹配，改善網絡鏈路性能；保證了波束對準速度和數(shù)據(jù)可靠性。

技術研發(fā)人員：郭一超
受保護的技術使用者：天津津航計算技術研究所
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/23