[发明专利]基于定向多波束天线的高机动自组网动态频率分配方法

权利要求书

1.基于定向多波束天线的高机动自组网动态频率分配方法，其特征在于，将可用的频率带宽依据最小带宽限制划分为N个频段F={f_1,f_2,…,f_n,…,f_N-1,f_N}，其中f_n为第n个频段的中心频率序号，每个频段作为频率资源分配的最小单位；频率分配方法包括以下步骤：

步骤1，节点i入网后生成其三维坐标(X_i，Y_i，Z_i)，通过定向多波束天线进行邻居发现并构建其邻居表，节点i的邻居表包含邻居节点编号j、邻居节点坐标(X_j，Y_j，Z_j)、邻居节点使用频率f_ij，f_ij表示节点i与邻居节点j之间通信使用的中心频率序号，f_ij∈F，i≠j；

步骤2，节点i为其各个邻居节点分配频率；

步骤3，节点i获取各邻居节点频率信息，判断是否存在频率复用，若存在，则顺序执行步骤4，若不存在，则结束频率分配；

步骤4，计算同频波束的方位角α，判断α是否小于等于干扰角度，若是，则顺序执行步骤5，若否，则结束频率分配，其中干扰角度为组网系统已知参数；

步骤5，节点i随机选择复用频率邻居节点k下的波束进行频率调整，具体过程为：

节点i及其邻居节点k通过计算波束方位角得到各自频率优先级信息表，其中频率优先级信息表包含频率序号、频率优先级，节点i将其频率优先级信息表发送给邻居节点k；

邻居节点k利用节点i的频率优先级信息表和自身频率优先级信息表，计算连接权值β，选择连接权值β最大的频率f_p作为通信频率并反馈给节点i，当出现多个频率的连接权值相等时，随机选择一个；至此节点i与其邻居节点k之间完成协商，切换至选择的频率上进行通信，即令f_ik=f_p。

2.根据权利要求1所述基于定向多波束天线的高机动自组网动态频率分配方法，其特征在于，频率优先级判定方法为：将节点i与其邻居节点k之间的通信波束定义为主波束，并根据主波束所在阵面判定频率优先级；

首先，节点i选择一空闲频率，优先级设置为最高P4；

其次，与主波束所在阵面的相邻阵面中的波束使用过的频率，优先级设置为次高P3；

再次，与主波束在同阵面或对立阵面，大于干扰角度的其他波束使用过的频率，优先级设置为劣等P2；

最后，与主波束在同阵面或对立阵面，小于干扰角度的其他波束使用过的频率，优先级设置为最差P1；若主波束下有频率，该频率优先级设置为最差P1。

3.根据权利要求2所述基于定向多波束天线的高机动自组网动态频率分配方法，其特征在于，根据频率优先级等级P1、P2、P3、P4，频率优先级信息表之间出现10种不同的匹配情况，连接权值设置原则为：

当收发节点可匹配的频带优先级都为P4时，则连接权值β=β₁₀；

当收发节点可匹配的频带优先级都为P3时，则连接权值β=β₈；

当收发节点可匹配的频带优先级都为P2时，则连接权值β=β₅；

当收发节点可匹配的频带优先级都为P1时，则连接权值β=β₁；

当发送节点优先级为P4/P3的频带与接收节点优先级为P3/P4的频带匹配时，则连接权值β=β₉；

当发送节点优先级为P4/P2的频带与接收节点优先级为P2/P4的频带匹配时，则连接权值β=β₇；

当发送节点优先级为P4/P1的频带与接收节点优先级为P1/P4的频带匹配时，则连接权值β=β₄；

当发送节点优先级为P3/P2的频带与接收节点优先级为P2/P3的频带匹配时，则连接权值β=β₆；

当发送节点优先级为P3/P1的频带与接收节点优先级为P1/P3的频带匹配时，则连接权值β=β₃；

当发送节点优先级为P2/P1的频带与接收节点优先级为P1/P2的频带匹配时，则连接权值β=β₂；β₁₀＞β₉＞β₈＞β₇＞β₆＞β₅＞β₄＞β₃＞β₂＞β₁。