CN116455834B - 一种基于控制序列的数据链分级访问控制方法 - Google Patents

一种基于控制序列的数据链分级访问控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于控制序列的数据链分级访问控制方法，包括以下步骤：用户向控制中心发出接入请求；控制中心依据用户的访问频率类型分配对应的分级访问控制序列和准确的访问时隙给用户；用户依照被分配的分级访问控制序列在不同时隙使用伪随机跳变的时隙进行数据传输。本发明有效地解决了现有数据链接入控制方案中无法满足多访问等级用户随机无冲突接入数据链的问题。

Description

一种基于控制序列的数据链分级访问控制方法
技术领域
本发明涉及数据传输及网络通信技术领域，具体为一种基于控制序列的数据链分级访问控制方法。
背景技术
在控制序列是面向数据链的具有零时延、零相关性、非周期特性的q元伪随机序列。现有的基于控制序列的数据链接入控制方案分为：基于访问应用控制模型的接入控制方案和基于自组织控制模型的接入控制方案。
基于访问应用控制模型的接入控制方法主要针对同步情况下对数据链的安全接入。在访问应用控制模型中，用户共用一个全局时钟，即用户是绝对同步的。用户随机地向控制中心发出接入请求，并同步到数据链。控制中心分配控制序列和准确的访问时隙给用户，该用户按照被分配的控制序列在不同时帧使用伪随机跳变的时隙进行数据传输。
基于自组织控制模型的接入控制方法主要针对异步情况下对数据链的安全接入，用户所选的控制序列无需与网内用户的控制序列达到同步。终端用户通过频谱感知找到网络所在的工作信道，并通过观察学习选择空闲控制序列，随后在任意时刻接入数据链。网内节点按照所选的控制序列在不同时帧周期使用伪随机跳变的时隙。
以上两种接入控制方法的不足之处在于，只能满足同一访问等级的用户对数据链的随机无冲突接入，而无法进一步满足不同访问等级用户对数据链的随机无冲突接入。
发明内容
本发明提供一种基于控制序列的数据链分级访问控制方法，包括以下步骤：用户向控制中心发出接入请求，所述接入请求包括访问频率类型和访问等级；用户接收控制中心依据用户的访问频率类型及访问等级分配对应的分级访问控制序列和访问时隙；用户依照被分配的分级访问控制序列集进行接入控制,在不同访问时隙使用伪随机跳变进行数据传输。
进一步地，所述依照被分配的分级访问控制序列集进行接入控制包括以下步骤：S1.用户A和用户B访问频率类型相同，用户B被分配到分级访问控制序列SY，从#1时帧开始使用时隙SY（1）进行数据传输至SY（n-1）完成传输后退网并释放序列SY；S2.用户A在完成***同步后，被分配到序列SY，从#n时帧开始使用时隙SY（n）,…进行数据传输；S3.用户C访问等级对应一时帧内进行两次跳变，在被分配到序列SX后，从#2时帧开始，使用时隙SX1（2），SX2（2），…进行数据传输；S4.用户D访问等级对应一时帧内进行四次跳变，在被分配到序列SM后，从#2时帧开始，使用时隙SM1（2），SM2（2），SM3（2），SM4（2），…进行数据传输。
进一步地，所述不同访问等级用户通过使用分级访问控制序列，可以实现随机接入数据链进行数据传输，互不干扰，并且保证最大程度利用时隙。
进一步地，所述分级访问控制序列集的构造方法包括以下步骤：A1.给定一时帧内的时隙数量t，访问等级类型数量λ，i类型用户数量Mi和访问频率，其中为最大访问频率；A2.给定伪随机序列其元素值取自集合{0,1,…, /> }，全排列集合/>，其元素值取自大小为/>的阿贝尔群； A3. 生成分级访问控制序列集：，，其中，伪随机序列元素值取自大小为/>的阿贝尔群；
上述式中， 均为伪随机序列中的一个元素值；/>为全排列集合中的一种排列，/>为一种排列中的一个元素值；/>为一个分级控制序列集中的一条分级控制序列，/>为分级控制序列中的一条子序列，/> 为子序列中的一个元素值；、/>、/>、/>、/>、j、γ、d均为随序列生成公式给出的变量，m为用户数量，/>为d级用户数量，/>为d级用户的访问等级值。
进一步地，所述分级访问控制序列集还包括一种构造方法，包括以下步骤：B1：给定一时帧内的时隙数量t，访问频率类型数量λ，i类型用户数量mi和访问频率，构造一条初始序列
，其元素值由给定的公式/>计算出来，同时给定整数t的值，其中k为整数，b0为初始序列集的序列编号；
B2.由欧拉函数φ（t）确定整数d的最大取值使得，并在域/>中找出满足org(g)=d的整数g；
B3.利用映射生成分级访问控制序列集:
，,其中；
上述式中，初始序列集中的一条序列，/>为初始序列中的一个元素值；为分级控制序列集中的一条分级控制序列，/>为分级控制序列中的一条子序列，为子序列中的一个元素值；k、/> 、/> 、/> 、j、/>、d均为随序列生成公式给出的变量，m为用户数量、/>为d级用户数量，/>为d级用户的访问等级值，/>表示生成的序列集的序列长度，/>表示第n次迭代中序列生成公式的一个因子。
本发明提供一种基于控制序列的数据链分级访问控制方法，有效地解决了现有数据链接入控制方案中无法满足多访问等级用户随机无冲突接入数据链的问题。
附图说明
图1为本发明的流程框图；
图2为本发明的用户在一时帧内进行跳变的示意图；
图3为分级访问控制序列在单次干扰下干扰功率为10dB时与固定时隙分配方案的对比仿真结果；
图4为分级访问控制序列在单次干扰下干扰功率为15dB时与固定时隙分配方案的对比仿真结果；
图5为分级访问控制序列在多次干扰下干扰功率为10dB时与固定时隙分配的对比仿真结果；
图6为分级访问控制序列在多次干扰下干扰功率为15dB时与固定时隙分配的对比仿真结果。
实施方式
以下结合附图对本发明的实施方法进行详细说明，所描述的仅为部分实施例，并非全部实施例，为了清楚的目的，在附图及说明中省略了与本发明无关的表示及描述。
如图1、图2所示，本发明提供一种基于控制序列的数据链分级访问控制方法，使用分级访问控制序列集进行接入控制包括以下步骤：S1.用户A和用户B访问频率类型相同，用户B被分配到分级访问控制序列SY，从#1时帧开始使用时隙SY（1）进行数据传输至SY（n-1）完成传输后退网并释放序列SY；S2.用户A在完成***同步后，被分配到序列SY，从#n时帧开始使用时隙SY（n）,…进行数据传输；S3.用户C访问等级对应一时帧内进行两次跳变，在被分配到序列SX后，从#2时帧开始，使用时隙SX1（2），SX2（2），…进行数据传输；S4.用户D访问等级对应一时帧内进行四次跳变，在被分配到序列SM后，从#2时帧开始，使用时隙SM1（2），SM2（2），SM3（2），SM4（2），…进行数据传输。
在分级访问控制模型中，用户共用一个全局时钟，即用户是绝对同步的。用户向控制中心发出接入请求，并同步到数据链。控制中心根据用户的访问等级分配对应的控制序列和准确的访问时隙给用户，用户按照被分配的控制序列在不同时帧使用伪随机跳变的时隙进行数据传输。
面向数据链的时隙控制序列是在物理层实现数据链安全接入控制、提高时隙利用率的有效途径。不同访问等级用户通过使用分级访问控制序列，可以实现随机接入数据链进行数据传输，互不干扰，并且保证最大程度利用时隙。
控制序列的构造方法存在两种，构造方法1：A1.给定一时帧内的时隙数量t，访问等级类型数量λ，i类型用户数量Mi和访问频率，其中为最大访问频率；A2.给定伪随机序列其元素值取自集合{0,1,…, /> }，全排列集合，其元素值取自大小为/>的阿贝尔群； A3. 生成分级访问控制序列集：，，其中，伪随机序列元素值取自大小为/>的阿贝尔群；
上述式中， 均为伪随机序列中的一个元素值；/>为全排列集合中的一种排列，/>为一种排列中的一个元素值；/>为一个分级控制序列集中的一条分级控制序列，/>为分级控制序列中的一条子序列，/> 为子序列中的一个元素值；/>、/>、/>、/>、/>、j、γ、d均为随序列生成公式给出的变量，m为用户数量，/>为d级用户数量，/>为d级用户的访问等级值。
构造方法2：B1：给定一时帧内的时隙数量t，访问频率类型数量λ，i类型用户数量mi和访问频率，构造一条初始序列
，其元素值由给定的公式/>计算出来，同时给定整数t的值，其中k为整数，b0为初始序列集的序列编号；
B2.由欧拉函数φ（t）确定整数d的最大取值使得，并在域/>中找出满足org(g)=d的整数g；
B3.利用映射生成分级访问控制序列集:
，,其中；
上述式中，初始序列集中的一条序列，/>为初始序列中的一个元素值；/>为分级控制序列集中的一条分级控制序列，/>为分级控制序列中的一条子序列，为子序列中的一个元素值；k、/> 、/> 、/> 、j、/>、d均为随序列生成公式给出的变量，m为用户数量、/>为d级用户数量，/>为d级用户的访问等级值，/>表示生成的序列集的序列长度，/>表示第n次迭代中序列生成公式的一个因子。
基于控制模型的数据链分级访问控制方案在原有的数据链接入控制方案的基础上，还可以实现多访问等级用户随机无冲突接入数据链，从而进一步满足数据链在实际应用中的用户通信需求。因此，基于控制序列的数据链分级访问控制方案是同时具有高时隙利用率、抗截获能力强、控制灵活、通信链路稳定，并且满足用户分级访问的时隙控制方法。
基于控制序列的数据链分级访问控制方案与固定时隙分配方案的对比仿真结果，如图3、图4所示，在单次干扰情况下，分级访问控制方案的误符号率低于0.1。取信噪比为20为参照点，干扰功率为15dB时，分级访问控制方案的抗干扰性能增益较干扰功率为10dB时更大。
如图5、图6所示，在多次干扰情况下，分级访问控制方案的误符号率始终低于固定时隙分配方案。取信噪比为20为参照点，干扰功率为15dB时，分级访问控制方案的抗干扰性能增益较干扰功率为10dB时更大。
在单次干扰和多次干扰下，基于分级访问控制序列(Hierarchical AccessControl Sequence, HACS)的数据链分级访问控制方案相较于固定时隙分配方案的误符号率(Symbol Error Ratio, SER)更低，即基于分级访问控制序列的数据链分级访问控制方案有更好的抗干扰性能。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种基于控制序列的数据链分级访问控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
用户向控制中心发出接入请求，所述接入请求包括访问频率类型和访问等级；
用户接收控制中心依据用户的访问频率类型及访问等级分配对应的分级访问控制序列和访问时隙；
用户依照被分配的分级访问控制序列集进行接入控制,在不同访问时隙使用伪随机跳变进行数据传输；
所述分级访问控制序列集的构造方法包括以下步骤：
A1.给定一时帧内的时隙数量t，访问等级类型数量λ，i类型用户数量mi和访问频率，其中/>为最大访问频率；
A2.给定伪随机序列其元素值取自集合{0,1,…, /> }，全排列集合
，其元素值取自大小为/>的阿贝尔群；
A3. 生成分级访问控制序列集
：
，
，
其中，伪随机序列元素值取自大小为/>的阿贝尔群；
上述式中， 均为伪随机序列中的一个元素值；/>为全排列集合中的一种排列，/>为一种排列中的一个元素值；/>为一个分级控制序列集中的一条分级控制序列，/>为分级控制序列中的一条子序列，/> 为子序列中的一个元素值；/>、、/>、/>、/>、j、γ、d均为随序列生成公式给出的变量，m为用户数量，/>为d级用户数量，/>为d级用户的访问等级值。
2.基于权利要求1所述的一种基于控制序列的数据链分级访问控制方法，其特征在于，所述依照被分配的分级访问控制序列集进行接入控制包括以下步骤：
S1.用户A和用户B访问频率类型相同，用户B被分配到分级访问控制序列SY，从#1时帧开始使用时隙SY（1）进行数据传输至SY（n-1）完成传输后退网并释放序列SY；
S2.用户A在完成***同步后，被分配到序列SY，从#n时帧开始使用时隙SY（n）,…进行数据传输；
S3.用户C访问等级对应一时帧内进行两次跳变，在被分配到序列SX后，从#2时帧开始，使用时隙SX1（2），SX2（2），…进行数据传输；
S4.用户D访问等级对应一时帧内进行四次跳变，在被分配到序列SM后，从#2时帧开始，使用时隙SM1（2），SM2（2），SM3（2），SM4（2），…进行数据传输。
3.基于权利要求1所述的一种基于控制序列的数据链分级访问控制方法，其特征在于，不同访问等级用户通过使用分级访问控制序列，可以实现随机接入数据链进行数据传输，互不干扰，并且保证最大程度利用时隙。
4.基于权利要求1所述的一种基于控制序列的数据链分级访问控制方法，其特征在于，所述分级访问控制序列集还包括一种构造方法，包括以下步骤：
B1：给定一时帧内的时隙数量t，访问频率类型数量λ，i类型用户数量mi和访问频率，构造一条初始序列
，其元素值由给定的公式计算出来，同时给定整数t的值，其中k为整数，b0为初始序列集的序列编号；
B2.由欧拉函数φ（t）确定整数d的最大取值使得，并在域/>中找出满足org(g)=d的整数g；
B3.利用映射生成分级访问控制序列集
:
，
,其中；
上述式中，初始序列集中的一条序列，/>为初始序列中的一个元素值；/>为分级控制序列集中的一条分级控制序列，/>为分级控制序列中的一条子序列，/>为子序列中的一个元素值；k、/> 、/> 、/> 、j、/>、d均为随序列生成公式给出的变量，m为用户数量、/>为d级用户数量，/>为d级用户的访问等级值，/>表示生成的序列集的序列长度，/>表示第n次迭代中序列生成公式的一个因子，R为最大访问频率。
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