一种基于天线控制系统的控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于天线控制系统的控制方法，该方法利用转台控制器、控制装置及天线之间的通信完成对天线的控制，包括启动，系统初始化，建立连接，输入需要选择的波位号或者衰减量，将波位号或者衰减量按照通信格式打包，将打包后的数据传输给转台控制器等步骤。本发明专利技术实现了天线的波束角度可调、方向可调、功率可调的功能，为了提高天线角度控制的准确性，也提高了天线的辐射角度以及改善了系统的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于天线的
，特别涉及一种认知无线电系统的全向通信天线的控制方法。
技术介绍
认知无线电(CognitiveRadio，CR)是一种可控频谱共享技术。它能够连续不断地感知无线环境的变化、在不改变系统硬件的条件下，使用可控技术实时地调整系统参数(如发射功率、载波频率等)，以适应环境的变化，从而实现对已有频谱的再利用，能达到很高的频谱的利用率。特别是可让非授权用户，即次用户(seconddaryuser，SU)使用授权用户，即主用户(primaryuser，PU)的频谱。由于面对不可再生的无线电频谱资源，与授权用户共享频谱的时候，SU肯定对PU产生一些干扰，那么如何去抑制这些干扰，在不影响PU正常工作的前提下，满足SU的通信质量要求，成为认知无线电系统研究的重点以及挑战。当前，认知无线电系统作为无线通信领域研究热点之一，一般非授权用户(SU)使用全向天线通信，在时域或频域上寻找可用频谱。基于全向天线的特性，它可以在各个方向上检测当前整个区域的频谱使用情况，由于非授权用户(SU)在实际的通信过程中，仅希望对目标的方向发送和接收信号，这样不可避免会对非目标的方向产生干扰，因此不能充分利用现有的频谱资源。在与授权用户(PU)共享频谱时，减少非授权用户(SU)产生的干扰，能使SU和PU共享信道，可以将可控天线技术引入到认知无线电系统中。非授权用户(SU)使用可控天线进行发射和接收，当非授权用户(SU)处于发射状态时，将对非期望方向的用户形成零陷，使期望方向的用户接收到信噪比最大；当非授权用户(SU)处于接收状态，仅在期望方向上接收信号，零陷窄带波束以外的信号；这样既可以避免非授权用户(SU)对授权用户(PU)产生干扰，又能降低与其它用户间的相互干扰[8]。可控天线是通过空分多址原理来实现对不同用户的区分，从而提高频谱利用率以及通信质量，改善认知无线电系统的性能。可控天线的结构主要由以下四个部分构成：天线阵列、模数转换(A/D)、波束形成网络、自适应处理部分。如图1所示：(1)天线阵列部分：它包括多个天线阵元，一般是均匀圆形阵、均匀直线阵、随机分布线阵、十字阵等。(2)模数转换部分：接收链路(下行)由模拟信号转换数字信号，发射链路(上行)由数字信号转换模拟信号。(3)自适应处理部分：通过自适应算法和数字信号处理器来对实时输入的信号和干扰矢量进行处理，用来产生自适应的最优权值参数。(4)波束形成网络：能够动态自适应加权处理，经过自适应信号处理器处理，产生所期望的自适应波束。在认知无线电系统中，使用全向天线的认知用户与授权用户共享频谱时，不可避免会对授权用户产生干扰，而且控制过程复杂，这样会影响系统的性能。
技术实现思路
基于此，本专利技术的首要目地是克服上述问题，提供一种基于天线控制系统的控制方法，该控制方法在认知无线电系统中引入可控天线技术，利用其空分多址特性使认知用户和授权用户共享频谱，在同时域同频域的情况下，可以实现认知用户的通信工作。本专利技术的另一个目地在于提供一种基于天线控制系统的控制方法，该天线控制方法可以提高认知无线电系统的性能，作为认知用户能从空域中寻找更多的频谱机会，减少同频干扰，降低了频率复用系数，提高频谱利用率。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种基于天线控制系统的控制方法，其特征在于该方法利用转台控制器、控制装置及天线之间的通信完成对天线的控制，包括如下步骤：101、启动，系统初始化；102、控制装置与天线、转台控制器建立连接；该步骤中，控制装置与天线的连接端口以RS232的形式，用于对天线系统进行程控工作模式的通讯和控制。且控制装置与天线的通信格式如下：7E+00H+COM(命令)+LEN(数据长度)+DATA(数据)+校验码+7E。控制装置与天线转台控制器之间的网络协议为UDP协议，双方需要绑定端口号。命令格式为16进制字节。其中，协议格式是用于上位机(可控天线控制系统也称为控制装置)向下位机(转台控制器)发送控制命令信息，其主要包括有：起始字节：0xFF，结束字节：OxFE；命令符：操作命令的代码数据位，操作时所需要的数据。上位机向下位机发送的数据包含下面两种帧格式：1、三字节命令的帧格式，三字节命令的帧格式包括有起始符、终止符及命令符。起始符0xFF：作为数据起始标志，收到此字符，则证明数据开始传输。终止符0xFE：作为数据结束标志，收到此字符，则证明数据传输结束。命令符0x01：此数值代表着操作命令，不同的命令代表不同的功能。2、七字节命令的帧格式，七字节命令的帧格式包括有起始符、命令符、透明信息、数据高、数据中、数据低、终止符。起始符0xFF：作为数据起始标志，收到此字符，则证明数据开始传输。终止符0xFE：作为数据结束标志，收到此字符，则证明数据传输结束。命令符0x07：此数值代表着操作命令的信息，按照具体命令填写。103、输入需要选择的波位号或者衰减量。在该步骤中，需要判断输入的波位号是否错误，如果错误则要重新操作；并判断衰减量是否超过范围，如果超过范围则需要重新输入。104、将波位号或者衰减量按照通信格式打包。105、将打包后的数据传输给转台控制器。106、转台控制器控制天线工作，并由天线反馈工作状态数据给控制装置。本专利技术结合嵌入式和网络技术，来实现天线的波束角度可调、方向可调、功率可调的功能，为了提高天线角度控制的准确性，也提高了天线的辐射角度以及改善了系统的性能。并且由于对天线的有效控制，能够减少同频干扰，降低了频率复用系数，提高频谱利用率。附图说明图1是现有技术的天线结构示意图。图2是本专利技术所实施的天线结构示意图。图3是本专利技术所实施的控制流程图。图4是本专利技术所实施控制字的状态定义图。图5是本专利技术所实施ENC28J60的初始化流程图。图6是本专利技术所实施天线串口的中断流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。如图2所示，本专利技术所实现的天线系统包括有相控阵天线、转台、转台控制器及控制装置构成，所述相控阵天线设置于转台上，转台由转台控制器进行控制，控制装置则实现对转台控制器的控制。无线通信系统是将可用信息加载到无线电波或射频波上，再利用天线进行电波的发射和接收操作，从而实现设备间的通信。天线还具有能量转换功能，将馈线的高频电流转换为无线电波。垂直极化波就是电场强度方向垂直于地面，水平极化波就是电场强度方向平行于地面。本系统的双频段圆环相控阵天线的天线极化方式是垂直极化，其工作方式是水平面电控扫描，垂直面固定波束。方向图上有主瓣和副瓣之分，波束宽度就是主瓣两半功率点间的夹角，其中主瓣的瓣宽和方向性成反比的，决定了抗干扰能力的强弱。相控阵天线是在转台控制器的控制下，利用电控制阵列单元的相位来改变波束指向，实现波束的快速扫描，而且其方向图是随着波束的扫描发生变化。通常，使用键盘操作相控阵天线，键盘将输入指令传输给控制装置，控制装置将控制信号传输给转台控制器，转台控制器则执行具体的控制指令，控制相控阵天线的调整。其具体实现的控制方法为：101、启动，系统初始化。102、控制装置与天线、转台控制器建立连接。该步骤中，控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于天线控制系统的控制方法，其特征在于该方法利用转台控制器、控制装置及天线之间的通信完成对天线的控制，包括如下步骤：101、启动，系统初始化；102、控制装置与天线、转台控制器建立连接；103、输入需要选择的波位号或者衰减量。104、将波位号或者衰减量按照通信格式打包。105、将打包后的数据传输给转台控制器。106、转台控制器控制天线工作，并由天线反馈工作状态数据给控制装置。

【技术特征摘要】
1.一种基于天线控制系统的控制方法，其特征在于该方法利用转台控制器、控制装置及天线之间的通信完成对天线的控制，包括如下步骤：101、启动，系统初始化；102、控制装置与天线、转台控制器建立连接；103、输入需要选择的波位号或者衰减量。104、将波位号或者衰减量按照通信格式打包。105、将打包后的数据传输给转台控制器。106、转台控制器控制天线工作，并由天线反馈工作状态数据给控制装置。2.如权利要求1所述的天线控制系统，其特征在于该步骤中，控制装置与天线的连接端口以RS232的形式，且控制装置与天线的通信格式如下：7E+00H+COM(命令)+LEN(数据长度)+DATA(数据)+校验码+7E。3.如权利要求1所述的天线控制系统，其特征在于控制装置与天线转台控制器之间的网络协议为UDP协议，双方需要绑定端口号，命令格式为16进制字节。4.如权利要求3所述的天线控制系统，其特征在于协议格式是用于上位机向下位机发送控制命令信息，其包括有：起始字节：0xFF，结束字节：OxFE；命令...

【专利技术属性】
技术研发人员：程思远，罗成，
申请(专利权)人：广东南方电信规划咨询设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44