[发明专利]一种自组网内同步波束选择装置及定向天线自组网

说明书

本发明公开了一种自组网内同步波束选择装置及定向天线自组网，属于通信技术领域。本发明自组网内同步波束选择装置包括FPGA、射频收发模块、天线选择开关、全向天线和由N个定向天线组成的覆盖360°的天线阵列，天线选择开关用于在全向天线和天线阵列之间进行选择；射频收发模块用于实现一路射频发射通道和两路射频接收通道，FPGA用于实现基带处理模块和协议控制模块。本发明能够实现在无外同步或无指北信息的条件下进行基于定向天线的自组网。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是指一种定向天线自组网。

背景技术

移动自组网是由一组具有无线通信能力的节点构成的临时性无中心系统。传统的移动自组网进行数据收发时使用全向天线，这种天线覆盖面广，但对某特定方向上的有效功率却不大，容易造成功率浪费，还会对其他周围节点的通信带来干扰，降低了网络容量和通信质量。随着天线技术的发展，在移动自组网中采用定向天线，就能极大提高网络容量、减少干扰、提高安全性并增大通信距离。

但是，现有的基于定向天线的自组网设备需要依赖于外同步信息和指北信息。目前，现有基于定向天线的自组网方案在无外同步或无指北信息时无法正常组网，这极大地制约了自组网方案的使用条件。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种定向天线自组网，能够实现在无外同步或无指北信息的条件下进行基于定向天线的自组网。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种定向天线自组网，其包括作为自组网节点的M个自组网内同步波束选择装置；

所述自组网内同步波束选择装置包括FPGA、射频收发模块、天线选择开关、全向天线和由N个定向天线组成的覆盖360°的天线阵列，所述天线选择开关用于在全向天线和天线阵列之间进行选择；所述射频收发模块用于实现一路射频发射通道和两路射频接收通道，所述射频收发模块包括ADC/DAC模块、变频模块及本振模块，所述本振模块用于为变频模块提供本振信号；所述FPGA用于实现基带处理模块和协议控制模块；

信号接收时，通过协议控制模块控制天线选择开关将全向天线和天线阵列的信号分别输入给两路射频接收通道，然后送入基带处理模块，所述基带处理模块对信号进行解调，并将解调后的信号送入协议控制模块；在每路射频接收通道内，信号依次经过变频模块的下变频和ADC/DAC模块的模数转换；

信号发射时，基带处理模块在协议控制模块的控制下产生基带信号并发送给射频发射通道内的ADC/DAC模块，所述ADC/DAC模块对信号进行数模转换，并将转换后的信号发送给变频模块进行上变频，所述协议控制模块根据之前收到的解调信号控制天线选择开关在全向天线和天线阵列之中进行择一选择，上变频后的信号通过被选天线进行发射；

自组网中，每个节点维护有本地时间计数器、邻居节点-波束指向对应表、本机同步参数列表、本机同步跳数和本机网络编号，每个节点具有一个不同的节点编号，所述本机同步参数列表包括目的节点和同步参数两个字段，本机同步跳数的初始值为0，本机同步参数列表初始时为空，本机网络编号的初始值为本节点的节点编号；所述本地时间计数器用于将一个TDMA周期划分为控制部分和数据部分，其中控制部分划分为L个时隙，每个时隙包含M个子时隙；每个节点在控制部分维护并更新邻居节点-波束指向对应表，在数据部分根据邻居节点-波束指向对应表，选择邻居节点对应的波束进行数据通信；在控制部分，每个节点的工作方式如下：

(1)本地时间计数器值到达控制部分子时隙起始时刻时，判断当前子时隙的序号是否等于本节点的节点编号，若是则执行步骤(2)，否则执行步骤(3)；