[发明专利]基于涡旋波束的全双工无线网络及其节点配对方法

权利要求书

1.一种基于涡旋波束的全双工无线网络的节点配对方法，其特征在于，其基于一种基于涡旋波束的全双工无线网络，所述全双工无线网络由一个全双工中心控制节点和多个半双工终端节点所组成，所述全双工中心控制节点为空中基站，所述半双工终端节点为地面终端，所述空中基站配备有均匀环形天线阵列，所述均匀环形天线阵列设置为通过其发射的涡旋波束随距离传输的发散特性来辅助配对彼此隐藏的地面终端；

所述基于涡旋波束的全双工无线网络的节点配对方法包括：

步骤S1：空中基站为各个地面终端分配候选节点指示响应的信道资源；

步骤S2：建立非对等全双工通信；

所述步骤S2包括：

步骤S21：有上行数据传输需求的地面终端竞争各个上行信道，并在每一个上行信道至多允许一个赢得竞争的地面终端作为上行节点来进行上行数据传输；

步骤S22：每个上行节点向空中基站发送包含导频信号的上行传输信号，空中基站根据所述导频信号，利用均匀环形天线阵列的多个天线单元估计得到上行传输信号的到达方向；然后，空中基站利用上行传输信号的到达方向对均匀环形天线阵列进行二维线性调相，令涡旋波束的圆心对准所述上行节点；

步骤S23：空中基站发送作为每个上行节点所对应的候选节点指示的涡旋波束，并将能够收到所述候选节点指示的至少一个地面终端作为与所述上行节点对应的候选节点；

步骤S24：候选节点根据收到的候选节点指示，在各自对应的候选节点指示资源块上通过对应的编码方式向所述空中基站发送候选节点指示响应；

步骤S25：空中基站根据收到的候选节点指示响应，确定所述候选节点指示响应所对应的各个候选节点，并从中为每个上行节点指定一个有下行传输需求的节点作为当前的下行节点；

步骤S26：每个上行节点和其对应的下行节点同时开始进行非对等全双工双向传输。

2.根据权利要求1所述的基于涡旋波束的全双工无线网络的节点配对方法，其特征在于，所述均匀环形天线阵列的天线阵面朝向地面。

3.根据权利要求1所述的基于涡旋波束的全双工无线网络的节点配对方法，其特征在于，所述步骤S1包括：

步骤S11：空中基站在授权频带内划分出用于供所有地面终端发送候选节点指示响应的信道资源块，作为候选节点指示资源栅格，并初始化候选节点指示；随后，空中基站在候选节点指示资源栅格中为每一个地面终端分配一个对应的候选节点指示资源块；

其中，第i个地面终端被分配的第i个候选节点指示资源块表示为，为第i个候选节点指示资源块的时隙范围，为第i个候选节点指示资源块的频率范围，为第i个候选节点指示资源块的编码方式；不同地面终端的候选节点指示资源块之间都是正交的；

步骤S12：空中基站通过下行信令将分配好的信道资源信息通知给各个地面终端，所述信道资源信息包括候选节点指示资源栅格的各项参数以及每个地面终端的对应的候选节点指示资源块的各项参数；

步骤S13：地面终端接收所述信道资源信息，以获得候选节点指示资源栅格的信息以及地面终端各自对应的候选节点指示资源块的位置信息。

4.根据权利要求3所述的基于涡旋波束的全双工无线网络的节点配对方法，其特征在于，在所述步骤S12中，所述信道资源信息还包括候选节点指示的信令格式、发送候选节点指示的信道资源块距候选节点指示资源栅格的时间以及发送候选节点指示的信道资源块与候选节点指示资源栅格的最高频率之差；

在所述步骤S13中，还获得所述候选节点指示的中心频率和带宽；且

在所述步骤S24中，候选节点根据收到的候选节点指示来执行同步过程，使得候选节点在完成同步过程后获得收到候选节点指示的时间，并且地面终端以该时间为基准，经过信道资源块距候选节点指示资源栅格的时间后，发送候选节点指示响应。

5.根据权利要求1所述的基于涡旋波束的全双工无线网络的节点配对方法，其特征在于，在所述步骤S2中，所述基于涡旋波束的全双工无线网络在其授权频带上被划分为多个正交的信道；每一个信道上最多支持一对地面终端建立非对等全双工通信。