一种多域联合的宽窄带自适应组网与接入控制方法及系统与流程

本发明涉及联合作战网络信息化领域，具体涉及一种多域联合的宽窄带自适应组网与接入控制方法及系统。

背景技术：

1、随着万物互联时代的到来，无线通信网络面临着覆盖范围、连接密度、传输速率与功耗等多维度的性能挑战。岸防战术通信基础网络作为互联的有线信道、无线信道、路由交换节点、计算机硬件和软件的集合，具有带宽资源有限、节点机动性和用户移动性多样、抗毁性和安全性要求高等特点。宽窄带融合网络因其兼具窄带的远距离低功耗优势和宽带的髙速率大容量优势，成为当前自组网领域的研究热点。

2、当前主流无线通信与物联网系统中，设备入网普遍采用随机接入与身份认证分离的流程，需先完成同步与时频资源获取，再通过独立信令交互完成身份认证；宽窄带融合节点的物理层模式切换依赖基站下发的显式信令指令，由网络侧统一调度终端进行模式变更；宽窄带协同机制多以信道受干扰为触发条件，通过窄带信道广播频点切换指令实现全网统一迁移；窄带多用户接入方面，传统方案依靠扩频因子区分用户，新兴技术则采用电报分割的非正交传输机制提升接入容量。

3、然而，接入与认证流程分离导致的信令开销大、连续认证延迟高，物理层模式切换依赖显式信令导致的响应慢、易失步，宽窄带协同机制缺乏业务感知和动态阈值调节能力，造成不必要的全网切换，窄带多用户并发接入要么容量受限，要么接收端处理复杂度过高。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种多域联合的宽窄带自适应组网与接入控制方法及系统，旨在解决目前设备入网存在认证延迟高，响应慢，缺乏动态调整能力的问题。

2、为实现上述目的，本发明提出一种多域联合的宽窄带自适应组网与接入控制方法，方法包括：

3、配备唯一身份标识，使用映射函数将所述唯一身份标识映射为接入参数，对所述接入参数进行检验，根据校验结果进行数据处理；

4、基于自身业务需求与信道感知结果选择物理层传输模式传输接入参数，并在所述物理层传输模式的前导结构中设计特征序列，对前导结构进行检测，并切换对应接收模式进行解调；

5、对物理层传输模式的传输信道质量进行周期性评估，根据不同业务等级设置差异化的信道切换阈值，并根据历史切换频率动态调整切换迟滞参数，实现宽窄带网络的自适应协同接入。

6、根据上述技术方案的一方面，所述配备唯一身份标识，使用映射函数将所述唯一身份标识映射为接入参数，对所述接入参数进行检验，根据校验结果进行数据处理的步骤包括：

7、为设备配备唯一身份标识，使用映射函数将所述唯一身份标识映射为时域接入参数、频域接入参数、以及码域接入参数，其中，所述时域接入参数包括专属时隙索引或伪随机退避序列，所述频域接入参数包括窄带子信道索引或宽带资源块位置，所述码域接入参数为设备专属循环移位扩频码字；

8、将所述唯一身份标识与接入参数的映射关系预存储于设备与基站中。

9、根据上述技术方案的一方面，存储映射关系后，设备发送上行数据时，将所述接入参数进行传输；

10、若当前时段为轮询时段，基于当前设备的所属时隙发送接入参数，并在指定的子信道上使用扩频码进行调制；

11、若当前时段为竞争时段，基于退避序列进行载波侦听，确定信道处于空闲状态，进行接入参数传输。

12、根据上述技术方案的一方面，对接收的接入参数完成时频同步、信道估计与均衡，并进行时隙监测，对活跃设备进行多维参数检测：

13、提取传输参数中的时隙索引，子信道索引和码字索引，并构造三元组，根据预存的映射关系进行比对，计算匹配度，若匹配度达标，接收数据，若匹配度未达标，进行丢包。

14、根据上述技术方案的一方面，所述基于自身业务需求与信道感知结果选择物理层传输模式传输接入参数，并在所述物理层传输模式的前导结构中设计特征序列，对前导结构进行检测，并切换对应接收模式进行解调的步骤包括：

15、所述物理层传输模式包括 fsk 窄带模式，s-fsk 扩频模式，以及 ofdm 宽带模式，其中，不同模式前导序列间的互相关峰值低于自相关峰值 20db 以上，支持时域重叠传输，根据信道质量、业务类型、电量状态、以及距离估计选择物理层传输模式；

16、基于所述物理层传输模式同步配置三路并行匹配滤波器，当任一路输出超过预设检测门限时，采用最早有效峰值原则锁定对应模式，同步冻结其余链路输出，配置对应解调参数完成信号接收。

17、根据上述技术方案的一方面，所述对物理层传输模式的传输信道质量进行周期性评估，根据不同业务等级设置差异化的信道切换阈值，并根据历史切换频率动态调整切换迟滞参数，实现宽窄带网络的自适应协同接入的步骤包括：

18、对业务进行评级并周期性对物理层传输模式的传输信道质量进行评估，获取不同等级业务的切换阈值和恢复阈值；

19、将所述窄带信道和宽带信道的信道质量与业务的切换阈值进行对比，根据对比结果进行信道迁移；

20、当触发信道迁移时，通过备用信道广播携带业务等级掩码的切换指令进行切换，其中，所述切换指令中包含切换方向、目标信道参数与生效时间，对掩码对应等级的设备执行信道切换，其余等级业务保持原信道传输。

21、根据上述技术方案的一方面，所述根据历史切换频率动态调整切换迟滞参数的步骤为：

22、采用指数加权移动平均算法对历史切换频率进行平滑处理，当平滑后的切换频率超过预设上限时，调节对应业务等级的切换迟滞窗口，增大恢复阈值与切换阈值之间的差值，提升信道恢复的判定条件。

23、本发明还提供一种多域联合的宽窄带自适应组网与接入控制系统，所述多域联合的宽窄带自适应组网与接入控制系统用于上述的多域联合的宽窄带自适应组网与接入控制方法，所述系统包括：

24、参数映射模块，用于配备唯一身份标识，使用映射函数将所述唯一身份标识映射为接入参数，对所述接入参数进行检验，根据校验结果进行数据处理；

25、传输选择模块，用于基于自身业务需求与信道感知结果选择物理层传输模式传输接入参数，并在所述物理层传输模式的前导结构中设计特征序列，对前导结构进行检测，并切换对应接收模式进行解调；

26、信道切换模块，用于对物理层传输模式的传输信道质量进行周期性评估，根据不同业务等级设置差异化的信道切换阈值，并根据历史切换频率动态调整切换迟滞参数，实现宽窄带网络的自适应协同接入。

27、本发明还提出一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述的多域联合的宽窄带自适应组网与接入控制方法。

28、本发明还提出一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时实现如上述的多域联合的宽窄带自适应组网与接入控制方法。

29、综上，根据本发明提供的多域联合的宽窄带自适应组网与接入控制方法，将每个合法设备的身份序列映射为时域、频域、码域三维接入参数，设备发送数据时天然携带该绑定关系，基站在解调解码过程中同步完成身份验证，实现接入即认证，省去独立认证信令。接收端采用并行匹配滤波器组同时监听fsk、s-fsk、ofdm等多种物理层模式的前导码，实现零信令模式切换。针对宽窄带协同，提出业务感知的选择性切换机制，为不同业务等级设置独立切换阈值，仅在信道质量低于对应阈值时迁移该等级业务，并通过备用信道广播针对性指令。上行窄带、下行宽带的非对称配置提升了物联网上行覆盖。同时，采用s-fsk码域多址接入，将扩频码与身份绑定，支持高并发低功耗传输。本发明具有信令开销极低、接入延迟短、安全性高、动态适应性强等优点，适用于物联网、无人机集群、应急通信等场景。

30、本发明的附加方面与优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。