[实用新型]一种基于多通道阵列发送和接收数据的定向天线

说明书

本实用新型公开了一种基于多通道阵列发送和接收数据的定向天线，包括阵列天线，阵列天线由多个定向天线单元组成，阵列天线通过收发通道连接有射频处理模块，其中每个定向天线单元通过一个收发通道与射频处理模块双向连接；射频处理模块上连接有基带信号处理板，基带信号处理板上连接有MAC层。该定向天线单元能够实现更远的通信范围，降低了其MAC层的开销。该定向天线采用全定向发送，降低了信道冲突概率，增加了MAC层邻居节点发现机制。其接收机制采用多导频的方式，能够实现全向和定向接收的切换，降低了其他方向的干扰。

技术领域

本实用新型属于智能天线技术领域；涉及一种基于多通道阵列发送和接收数据的定向天线。

背景技术

MAC层，即媒体访问控制层，属于数据链路层的下半部分。MAC层的主要功能是控制网络节点对于无线信道的使用权，需要完成节点组网、时隙分配、路由选择等功能，是报文在信道上发送和接收的直接控制者。通常来说，MAC层协议分为竞争型和调度型协议；前者是采用竞争的方式获取信道使用权，通过重传机制来解决碰撞问题；后者是通过将无线信道资源按照时域、频域和码域分为不同的子信道，分配给不同的网络节点。

现有的基于智能天线的MAC协议(D-MAC，Directional MAC)是以CSMA/CA协议为基础的。它通过维护一个DNAV表来记录当前节点周围一段时间内无线信道资源的占用情况。通信一开始首先通过DNAV表(Directional Network Allocation Vector，定向的网络分配矢量) 查询目标节点方向上信道资源占用情况；如果没有查询到目标节点的信息，首先侦听信道，如果信道空闲，则继续侦听一段时间IFS，如果在这段时间内信道仍然空闲，则立即全向发送RTS；如果一开始就查询到了目标节点的信息，并且目标节点方向的信道资源已经被释放，发送节点就开始侦听信道，如果信道空闲，则继续侦听一段时间IFS，如果在这段时间内信道仍然空闲，立即定向发送RTS；当收到CTS，就可以定向发送数据，如果在规定的时间内没有收到CTS 或者碰撞，则需要继续侦听信道；接收节点全向接收RTS，收到之后定向回复CTS，如果在规定的时间内收到数据包(定向接收)，那么发送节点立即定向回复ACK(Acknowledgement)；如果在规定的时间内没有收到数据包或者碰撞，接收节点将回到空闲状态；发送节点在发完数据包之后开始定向接收，如果在规定时间内没有收到ACK，则随机退避一段时间，退避结束后开始重传这一包数据，直到传输成功(收到ACK)或者超过重传次数；如果在规定时间内收到了ACK，发送节点开始随机退避一段时间退避结束后进入空闲状态或者发送下一包。

现有的D-MAC存在以下一些问题：定向和全向的选择，由于全向发送的覆盖范围小于定向通信的覆盖范围，现有的D-MAC协议中必然存在同一通信过程中全向和定向覆盖范围不同而造成冲突的问题；MAC层开销太大，采用定向天线单元很大程度上降低了空间碰撞的概率，这样再使用RTS-CTS握手机制相比之下带来的开销超过了性能上的提升；全向发送广播覆盖范围太小，现有的DMAC中广播的发送是采用常规的全向发送，这势必会产生广播覆盖范围小于定向通信的范围

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于多通道阵列发送和接收数据的定向天线，该定向天线能够实现更远的通信范围，降低了其MAC层的开销。

本实用新型的技术方案是：一种基于多通道阵列发送和接收数据的定向天线，包括阵列天线，阵列天线由多个定向天线单元组成，阵列天线通过收发通道连接有射频处理模块，其中每个定向天线单元通过一个收发通道与射频处理模块双向连接；射频处理模块上连接有基带信号处理板，基带信号处理板上连接有MAC层。

更进一步的，本实用新型的特点还在于：

其中阵列天线包括至少3个定向天线单元，且定向天线单元构成能够覆盖360°的平面或立体型阵列。

其中阵列天线为矩形阵列、圆形阵列、桶状阵列、椭圆阵列或两个非平行线阵列中的一种。