[发明专利]一种自组织方向性网络系统及其通信方法

说明书

本发明公开了一种自组织方向性网络系统及其通信方法，若干节点，各网络节点包括控制器、频率处理器以及天线装置；天线装置包括按照多维空间坐标系的正负方向分别安装布置的若干天线构件；控制器通过单发射通道控制发射信号经过频率处理器变频放大处理后，选择其中一个维度两个天线构件的发射馈源发射信号，通过双接收通道控制不同维度不同方向的两个天线构件接收馈源接收信号，变频处理后对接收信号分集处理，以使各节点满足发射圆极化、接收线极化设计，从而达到节点间极化损失受控的目的。本发明解决同频半双工工况下功放共用和收发天线隔离问题，通过收发极化设计控制组网终端间随机相对位置造成的极化损失。

技术领域

本发明涉及航天器的组网通信领域，尤其涉及一种自组织方向性网络系统及其通信方法。

背景技术

在器间通信应用中，由于天线布局和电磁波的空间衰减特性，往往采用方向性拓扑网络，即采用多个定向天线根据相互位置进行指向性发送，以便兼顾方向覆盖和传输增益。

例如，在S波段及以下，一般仅采用2个天线即可基本实现全向通信。例如，针对设备体积受限的应用场景，受天线尺寸因素影响，一般采用C波段及以上频段，通常至少需要6个方向的天线组合才能满足全向通信需求。

由于该频段天线具有较强的方向性，若通过功分与合路网络采用一个功放通过多个天线进行辐射和接收，其发射功耗和接收噪声系数将大大增加，因此通信时需选择相应方向进行。由于其网络建立和维持具备方向性拓扑特征，称之为方向性拓扑网络。

现在常用的方向性组网设备通常有两种方式，一种是采用多个相控阵天线阵面，通过控制收发组件的收发模式和波束方向控制，根据通信需求实现方向性通信，但是需要设计复杂的相控阵天线，虽然可以形成定向窄波束，但相对于定向天线，在需要随机接入的宽波束覆盖场景下，需要更高的功耗，也需要更高的成本；

一种是使用多组定向天线和功放，通过控制功放的开关和接收机收发模式控制，实现方向性通信，但是需要配备多个功放，虽然相对于相控阵在成本和重量上有所下降，但由于多个功放并非需要同时工作，设计上存在较大的优化空间。

发明内容

为降低成本，解决背景技术中的技术问题，本申请实施例通过提供一种自组织方向性网络系统及其通信方法，实现了基于单功放的多天线硬件体系架构。

第一方面，本申请提供了一种自组织方向性网络系统，包括：若干节点，各所述节点间相互通信，并在通信过程中自选举出其中的主节点，其他节点作为与之匹配的子节点；

各所述节点包括控制器、频率处理器以及天线装置；所述天线装置包括按照多维空间坐标系的正负方向分别安装布置的若干天线构件，各所述天线构件包括发射馈源和接收馈源；

所述控制器分别与所述频率处理器以及天线装置连接，通过单发射通道控制发射信号经过所述频率处理器变频放大处理后，选择其中一个维度两个天线构件的发射馈源发射信号，通过双接收通道控制不同维度不同方向的两个所述天线构件接收馈源接收信号，变频处理后对接收信号分集处理，以使各所述节点满足发射圆极化、接收线极化设计，从而达到所述节点间极化损失受控的目的。

进一步地，所述天线装置还包括与维度数量匹配的发射多路开关、若干功分器；所述频率处理器包括功率放大器；

所述发射多路开关的输入端连接所述功率放大器，输出端分别连接各所述功分器，所述控制器分别与所述功率放大器、所述发射多路开关电连接，控制所述功率放大器放大发射信号，控制所述发射多路开关连接其中一个维度两个天线构件的发射馈源，以使多天线构件共用功率放大器的目的。

进一步地，所述频率处理器还包括锁相源、第一混频器和第二混频器，所述锁相源分别与所述第一混频器、所述第二混频器、所述控制器连接；