散射通信的组网方法、中心站、外围站及散射通信系统与流程

1.本发明属于散射通信技术领域，尤其涉及一种散射通信的组网方法、中心站、外围站及散射通信系统。


背景技术：

2.现有的散射点对多点通信方案中，均采用中心站简单堆叠设备的方式来实现。中心站采用传统抛物面天线，配置多套独立设备，以构建多条链路来实现点对多点通信。
3.系统虽然实现了简单的点对多点通信功能，但并未实现设备的融合和简化，不具备灵活扩展性，也无法满足更多节点的接入要求，不支持区域范围内的快速组网通信。需要多点通信时，中心站散射设备套量多，加大了对部署人员、场地、频谱的难度。并且现有散射通信链路的开通需要借助卫星定位、北斗短报文等辅助通信手段，无辅助手段时链路开通困难，独立快速链路开通能力弱。
4.如何提高散射通信中点对多点的组网性能，是现有技术急需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种散射通信的组网方法、中心站、外围站及散射通信系统，能够提高散射通信中点对多点的组网性能。
6.本发明实施例的第一方面提供了一种散射通信的组网方法，该方法应用于一种散射通信系统，所述散射通信系统包括中心站和外围站，所述散射通信系统采用频分双工fdd或时分双工tdd通信方式，所述中心站至所述外围站的下行多址方式为时分多址tdma，所述外围站至所述中心站的上行多址方式为空分多址sdma，该方法应用于所述散射通信系统的中心站，所述中心站配置有数字阵列天线，该方法包括：
7.接收外围站的天线对准请求信号，并在空闲时隙向所述外围站发送应答信号，完成与所述外围站的天线对准；
8.在空闲时隙与所述外围站进行信号交互，确定预约阶段的时隙号；
9.在所述预约阶段的时隙号对应的时隙，与所述外围站进行信号交互，确定数据阶段的时隙号、数据阶段采用的符号数据、调制方式和编码码率；
10.在所述数据阶段的时隙号对应的时隙，通过所述符号数据、调制方式和编码码率，与所述外围站进行业务数据的传输。
11.在一种可能的实现方式中，该方法还包括：若在第一预设时间段内没有接收到所述外围站发送的信息，则释放为所述外围站分配的数据阶段的时隙号对应的时隙。
12.在一种可能的实现方式中，该方法还包括：若在第二预设时间段内没有接收到所述外围站发送的信息，则释放所述外围站的所有信息，其中，所述第二预设时间段大于所述第一预设时间段。
13.在一种可能的实现方式中，该方法还包括：
14.获取所述外围站的业务数据传输量，根据所述外围站的业务数据传输量确定为所
述外围站的数据阶段分配的时隙数量。
15.在一种可能的实现方式中，所述散射通信系统包括多个外围站，该方法还包括：
16.在与目标外围站进行通信的时隙，调整发送波束指向所述目标外围站，其中，所述目标外围站为所述多个外围站中的任一外围站；
17.或者，通过至少两个发送波束，使得每个外围站都对应一个发送波束。
18.本发明实施例的第二方面提供了一种散射通信的组网方法，该方法应用于一种散射通信系统，所述散射通信系统包括中心站和外围站，所述散射通信系统采用频分双工fdd通信方式或时分双工tdd通信方式，所述中心站至所述外围站的下行多址方式为时分多址tdma，所述外围站至所述中心站的上行多址方式为空分多址sdma，该方法应用于所述散射通信系统的外围站，该方法包括：
19.向中心站发送天线对准请求信号，在所述中心站的空闲时隙接收所述中心站发送的应答信号，完成与所述中心站的天线对准；
20.在所述中心站的空闲时隙与所述中心站进行信号交互，确定预约阶段的时隙号；
21.在所述预约阶段的时隙号对应的时隙，与所述中心站进行信号交互，确定数据阶段的时隙号、数据阶段采用的符号数据、调制方式和编码码率；
22.在所述数据阶段的时隙号对应的时隙，通过所述符号数据、调制方式和编码码率，与所述中心站进行业务数据的传输。
23.第三方面，本发明实施例提供了一种中心站，所述中心站应用于一种散射通信系统，所述散射通信系统还包括外围站，所述散射通信系统采用频分双工fdd或时分双工tdd通信方式，所述中心站至所述外围站的下行多址方式为时分多址tdma，所述外围站至所述中心站的上行多址方式为空分多址sdma，所述中心站配置有数字阵列天线，所述中心站包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
24.第四方面，本发明实施例提供了一种外围站，所述外围站应用于一种散射通信系统，所述散射通信系统还包括中心站，所述散射通信系统采用频分双工fdd通信方式或时分双工tdd通信方式，所述中心站至所述外围站的下行多址方式为时分多址tdma，所述外围站至所述中心站的上行多址方式为空分多址sdma，所述中心站包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第二方面所述方法的步骤。
25.第五方面，本发明实施例提供了一种散射通信系统，包括中心站和外围站，该系统采用频分双工fdd通信方式或时分双工tdd通信方式，所述中心站至所述外围站的下行多址方式为时分多址tdma，所述外围站至所述中心站的上行多址方式为空分多址sdma，该系统用于：
26.所述中心站接收外围站的天线对准请求信号，并在空闲时隙向所述外围站发送应答信号，完成与所述外围站的天线对准；
27.所述中心站在空闲时隙与所述外围站进行信号交互，确定预约阶段的时隙号；
28.在所述预约阶段的时隙号对应的时隙，所述中心站与所述外围站进行信号交互，确定数据阶段的时隙号、数据阶段采用的符号数据、调制方式和编码码率；
29.在所述数据阶段的时隙号对应的时隙，所述中心站与所述外围站通过所述符号数据、调制方式和编码码率，进行业务数据的传输。
30.在一种可能的实现方式中，所述中心站还用于：
31.若在第一预设时间段内没有接收到所述外围站发送的信息，则释放为所述外围站分配的数据阶段的时隙号对应的时隙。
32.本发明实施例提供一种散射通信系统的组网方法、中心站、外围站及散射通信系统，中心站通过接收外围站的天线对准请求信号发现新的外围站，通过为外围站分配预约阶段的时隙号和数据阶段的时隙号，使得中心站可以与多个外围站进行通信，通过一个中心站即可实现散射通信系统的点对多点通信，且能快速开通中心站与新的外围站之间的链路，提高了散射通信系统的组网性能。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1是本发明实施例提供的一种散射通信的组网方法的实现流程图；
35.图2是本发明实施例提供的另一种散射通信的组网方法的实现流程图；
36.图3是本发明实施例提供的另一种散射通信的组网方法的实现流程图；
37.图4是本发明实施例提供的另一种散射通信的组网方法的实现流程图；
38.图5是本发明实施例提供的另一种散射通信的组网方法的实现流程图；
39.图6是本发明实施例提供的一种散射通信系统的示意图；
40.图7是本发明实施例提供的中心站或外围站的示意图。
具体实施方式
41.以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
42.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
43.参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种散射通信的组网方法的实现流程图，详述如下：
44.s101，接收外围站的天线对准请求信号，并在空闲时隙向外围站发送应答信号，完成与外围站的天线对准。
45.可选的，本发明实施例的执行主体为散射通信系统的中心站，散射通信系统包括中心站和外围站，系统采用频分双工fdd或时分双工tdd通信方式，上下行通道相互独立，中心站至所述外围站的下行多址方式为时分多址tdma，外围站至所述中心站的上行多址方式为空分多址sdma，所述中心站配置有数字阵列天线。
46.与传统天线相比，数字阵列天线增加了数字波束形成单元以及数字信号处理单元，拥有一般天线系统不具备的高增益、低副瓣、多波束扫描、多目标处理以及自适应波束控制等特点。
47.可选的，图2示出了一种散射通信的组网方法，本步骤与图2中的外围站1的对准阶段相对应。外围站先呼叫，中心站在与其他外围站的接入、预约、数据阶段的空闲时隙都可用于在接收到呼叫信号后发送应答。之后两者交互完成天线对准。
48.可选的，中心站在与目标外围站进行通信的时隙，调整发送波束指向目标外围站，其中，目标外围站为多个外围站中的任一外围站；或者，通过至少两个发送波束，使得每个外围站都对应一个发送波束。
49.即，中心站可以只有一个发送波束，仅在与外围站进行通信的时隙，将发送波束指向该外围站，也可以根据外围站的部署情况，将发送波束扩展为两个或多个，使得每个外围站对应一个发送波束。
50.在上行方向，中心站在由接收波束指向外围站时，可接收该外围站发送的信号。
51.s102，在空闲时隙与外围站进行信号交互，确定预约阶段的时隙号。
52.本步骤与图2中的外围站1的接入阶段相对应。接入阶段用于中心站与已完成天线对准还未接入的外围站，如外围站1，交互预约阶段的时隙号。
53.s103，在预约阶段的时隙号对应的时隙，与外围站进行信号交互，确定数据阶段的时隙号、数据阶段采用的符号数据、调制方式和编码码率。
54.本步骤与图2中的外围站1、外围站2的预约阶段相对应。预约阶段用于中心站与已接入的外围站进一步交互数据阶段时隙号，数据传输拟采用的符号数据、调制方式、编码码率。
55.s104，在数据阶段的时隙号对应的时隙，通过符号数据、调制方式和编码码率，与外围站进行业务数据的传输。
56.本步骤与图2中的外围站1、外围站的数据阶段相对应。数据阶段用于中心站与已接入的外围站传输业务数据。
57.完成接入阶段的外围站，只需要预约阶段和数据阶段，即可保持可中心站的信息交互。
58.可选的，获取所述外围站的业务数据传输量，根据外围站的业务数据传输量确定为外围站的数据阶段分配的时隙数量。
59.即，中心站能够适应动态变化的数据传输需求量，为需求量大的外围站分配更多的时隙。
60.本发明实施例提供了一种散射通信的组网方法，中心站下行方向周期性的完成与外围站的发现交互，通过接收外围站的天线对准请求信号及时发现新的外围站，通过为外围站分配预约阶段的时隙号和数据阶段的时隙号，使得中心站可以与多个外围站进行通信，通过一个中心站即可实现散射通信系统的点对多点通信，且能快速开通中心站与新的外围站之间的链路，提高了散射通信系统的组网性能。
61.图3示出了本发明实施例提供的另一种散射通信的组网方法的实现流程图，详述如下：
62.s301，接收外围站的天线对准请求信号，并在空闲时隙向外围站发送应答信号，完
成与外围站的天线对准。
63.s302，在空闲时隙与外围站进行信号交互，确定预约阶段的时隙号。
64.s303，在预约阶段的时隙号对应的时隙，与外围站进行信号交互，确定数据阶段的时隙号、数据阶段采用的符号数据、调制方式和编码码率。
65.s304，在数据阶段的时隙号对应的时隙，通过符号数据、调制方式和编码码率，与外围站进行业务数据的传输。
66.上述步骤s301至步骤s304的具体实现方式可参见图1所对应的实施例的步骤s101至步骤s104，本发明实施例对此不再赘述。
67.s305，若在第一预设时间段内没有接收到外围站发送的信息，则释放为外围站分配的数据阶段的时隙号对应的时隙。
68.可选的，结合图4，该方法还包括释放阶段和退出阶段，本步骤与图4中的外围站1的释放阶段相对应。
69.可选的，第一预设时间段可以设置为10分钟，或根据系统需求设置为其他时间长度，本发明实施例对此不作限定。
70.若已经接入的外围站在第一预设时间段内没有与中心站进行信息交互，则释放为该外围站分配的所有时隙资源，若该外围站需要与中心站进行业务数据的传输，则该外围站需要重新进入步骤s303对应的预约阶段。
71.s306，若在第二预设时间段内没有接收到外围站发送的信息，则释放外围站的所有信息，其中，第二预设时间段大于所述第一预设时间段。
72.本步骤与图4中的外围站1的退出阶段相对应。
73.可选的，第一预设时间段可以设置为1小时，或根据系统需求设置为其他时间长度，本发明实施例对此不作限定。
74.若已经接入的外围站在第二预设时间段内没有与中心站进行信息交互，则释放与该外围站相关的所有信息，若该外围站需要与中心站进行业务数据的传输，则该外围站需要重新进入步骤s301对应的对准阶段。
75.由上可知，本发明能够联合物理信道和部署情况信息感知的多维资源调度，各个外围站独占波束向中心站发送信息，中心站同时接收各个外围站信息。支持外围站随遇接入，具有信道资源动态分配和回收、按需分配的能力，保证信息实时可靠传输，以满足远近各外围站的业务需，实现随遇接入、灵活组网，全面提升点对多点建链、组网性能。且及时发现原有外围站停止工作或者离开通信范围，释放时隙资源，以保证系统的资源利用率。
76.图5示出了本发明实施例提供的另一种散射通信的组网方法的实现流程图，详述如下：
77.s501，向中心站发送天线对准请求信号，在中心站的空闲时隙接收中心站发送的应答信号，完成与中心站的天线对准。
78.本发明实施例提供的方法应用于一种散射通信系统中的外围站，散射通信系统包括还包括中心站，散射通信系统采用频分双工fdd通信方式或时分双工tdd通信方式，，中心站至所述外围站的下行多址方式为时分多址tdma，外围站至所述中心站的上行多址方式为空分多址sdma。
79.s502，在中心站的空闲时隙与中心站进行信号交互，确定预约阶段的时隙号。
80.s503，在预约阶段的时隙号对应的时隙，与中心站进行信号交互，确定数据阶段的时隙号、数据阶段采用的符号数据、调制方式和编码码率。
81.s504，在数据阶段的时隙号对应的时隙，通过符号数据、调制方式和编码码率，与中心站进行业务数据的传输。
82.本发明实施例的具体实现方式可参见图1对应的实施例，本发明实施例不再赘述。
83.本发明实施例提供了一种散射通信的组网方法，中心站下行方向周期性的完成与外围站的发现交互，通过接收外围站的天线对准请求信号及时发现新的外围站，通过为外围站分配预约阶段的时隙号和数据阶段的时隙号，使得中心站可以与多个外围站进行通信，通过一个中心站即可实现散射通信系统的点对多点通信，且能快速开通中心站与新的外围站之间的链路，提高了散射通信系统的组网性能。
84.应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
85.可选的，结合图6，本发明实施例还示例性的提供了一种散射通信系统，中心站和外围站，该系统采用频分双工fdd通信方式或时分双工tdd通信方式，所述中心站至所述外围站的下行多址方式为时分多址tdma，所述外围站至所述中心站的上行多址方式为空分多址sdma，该系统用于：
86.所述中心站接收外围站的天线对准请求信号，并在空闲时隙向所述外围站发送应答信号，完成与所述外围站的天线对准；
87.所述中心站在空闲时隙与所述外围站进行信号交互，确定预约阶段的时隙号；
88.在所述预约阶段的时隙号对应的时隙，所述中心站与所述外围站进行信号交互，确定数据阶段的时隙号、数据阶段采用的符号数据、调制方式和编码码率；
89.在所述数据阶段的时隙号对应的时隙，所述中心站与所述外围站通过所述符号数据、调制方式和编码码率，进行业务数据的传输。
90.可选的，系统中的中心站还用于：若在第一预设时间段内没有接收到所述外围站发送的信息，则释放为所述外围站分配的数据阶段的时隙号对应的时隙。
91.可选的，系统中的中心站还用于：若在第二预设时间段内没有接收到所述外围站发送的信息，则释放所述外围站的所有信息，其中，所述第二预设时间段大于所述第一预设时间段。
92.可选的，系统中的中心站还用于：获取所述外围站的业务数据传输量，根据所述外围站的业务数据传输量确定为所述外围站的数据阶段分配的时隙数量。
93.可选的，系统中的中心站还用于：
94.在与目标外围站进行通信的时隙，调整发送波束指向所述目标外围站，其中，所述目标外围站为所述多个外围站中的任一外围站；
95.或者，通过至少两个发送波束，使得每个外围站都对应一个发送波束。
96.本发明实施例提供了一种散射通信系统，能够联合物理信道和部署情况信息感知的多维资源调度，各个外围站独占波束向中心站发送信息，中心站同时接收各个外围站信息。支持外围站随遇接入，具有信道资源动态分配和回收、按需分配的能力，保证信息实时可靠传输，以满足远近各外围站的业务需，实现随遇接入、灵活组网，全面提升点对多点建
链、组网性能。且及时发现原有外围站停止工作或者离开通信范围，释放时隙资源，以保证系统的资源利用率。
97.图7是本发明实施例提供的中心站或外围站的示意图。如图7所示，该实施例的中心站或外围站7包括：处理器70、存储器71以及存储在所述存储器71中并可在所述处理器70上运行的计算机程序72。所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各个散射通信的组网方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至步骤104。
98.示例性的，所述计算机程序72可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器71中，并由所述处理器70执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序72在所述中心站或外围站7中的执行过程。
99.所述中心站或外围站7可包括，但不仅限于，处理器70、存储器71。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是中心站或外围站7的示例，并不构成对中心站或外围站7的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述中心站或外围站还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
100.所称处理器70可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
101.所述存储器71可以是所述中心站或外围站7的内部存储单元，例如中心站或外围站7的硬盘或内存。所述存储器71也可以是所述中心站或外围站7的外部存储设备，例如所述中心站或外围站7上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)，安全数字(secure digital，sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，所述存储器71还可以既包括所述中心站或外围站7的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器71用于存储所述计算机程序以及所述中心站或外围站所需的其他程序和数据。所述存储器71还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
102.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
103.在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
104.本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟
以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
105.在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/中心站或外围站和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/中心站或外围站实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
106.所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
107.另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
108.所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个散射通信的组网方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、u盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(read-only memory，rom)、随机存取存储器(random access memory，ram)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
109.以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。