[發明專利]一種基于智能天線調節的車載點對點通信系統及其方法

有效

• 申請號: 202010112730.6
• 申請日: 2020-02-24
• 公開（公告）號: CN111294772B
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 張文健;蔡建軍;汪菊琴
• 申請（專利權）人: 無錫職業技術學院
• 主分類號: H04W4/48
• 分類號: H04W4/48;H04W4/02;H04L67/104;H04B7/0413;H04B7/06;H04B1/3822;H01Q1/32;H01Q3/02;H01Q21/00
• 代理公司: 南京聚匠知識產權代理有限公司 32339
• 代理人: 裴詠萍

本發明公開了一種基于智能天線調節的車載點對點通信系統及其方法，該系統包括設置在不同車輛上的發射機系統和接收機系統，所述發射機系統和所述接收機系統均包括車載可調節天線子系統、通信處理子系統、地圖定位子系統以及智能控制子系統，并通過本發明的通信方法，使得該系統能夠通過根據定位信息和接收性能信息調整發射天線陣和接收天線陣的方向角度，從而使發射波束對準接收天線陣，提升了傳輸性能。

技術領域

本發明涉及無線通信技術領域，具體涉及一種基于智能天線調節的車載點對點通信系統及其方法。

背景技術

點對點通信實現了任意兩個用戶之間的信息交換，用戶間的信息傳輸可以通過有線或無線方式進行。對于采用無線通信技術的點對點無線通信系統，主要包括發射機和接收機兩個部分，發射機和接收機之間的信息交換采用無線通信協議，如圖1所示。根據傳輸業務的不同，可以采用窄帶通信協議，也可以采用寬帶通信協議，例如基于WiFi技術或LTE技術的寬帶通信協議。

采用寬帶通信協議的點對點無線通信系統通常用于傳輸多媒體業務，要求較高的業務傳輸速率。為了提高節點之間的傳輸速率，通常采用OFDM(正交頻分多址)技術和MIMO(多輸入多輸出)技術。MIMO技術就是多天線技術，該技術通過在發射機和接收機裝置多根天線組成的天線陣，利用無線信道的不相關性，提高了收發機之間的傳輸容量。在實際應用中，MIMO技術通常包括發送分集、空分復用和波束賦形等多天線方案。在波束賦形方案中，發射端通過預編碼矩陣調節發送天線的波束方向，使波束方向對準接收天線，從而提高接收性能，如圖2所示。

對于車載點對點傳輸系統，發射機和接收機可以分布裝置在不同的車輛上，車與車之間通過無線傳輸實現業務交互。例如，對于分別裝載發射機和接收機的兩輛車，如果二者采用寬帶通信協議，其中一輛車可以將視頻等多媒體業務傳輸給另外一輛車。為了提高傳輸速率，發射機和接收機通常裝置定向天線且采用波束賦形方案。在戶外環境中，由于車輛通常處于移動狀態，受到行進路線和所處地形的影響，造成發射機和接收機之間的波束無法對準，從而影響多媒體業務的傳輸性能，如圖3所示。

發明內容

針對上述存在的技術不足，本發明的目的是提供一種基于智能天線調節的車載點對點通信系統及其方法，針對戶外移動環境下，車載點對點通信系統由于波束方向無法實時對準造成傳輸性能下降的問題，系統通過根據定位信息和接收性能信息調整發射天線陣和接收天線陣的方向角度，從而使發射波束對準接收天線陣，提升了傳輸性能。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

本發明提供一種基于智能天線調節的車載點對點通信系統，該系統包括設置在不同車輛上的發射機系統和接收機系統，所述發射機系統和所述接收機系統均包括車載可調節天線子系統、通信處理子系統、地圖定位子系統以及智能控制子系統；

所述車載可調節天線子系統位于車輛外側頂部，主要包括天線陣、天線陣支架、機械旋轉模塊，發射機系統的天線陣用于射頻信號的發射，接收機系統的天線陣用于射頻信號的接收，機械旋轉模塊用于控制天線陣方向調節；

所述通信處理子系統包括基帶處理模塊和射頻處理模塊，對于發射機系統，所述通信處理子系統用于將源信息進行一系列基帶處理，并將基帶信號變換成射頻信號傳輸給發射天線陣；對于接收機系統，所述通信處理子系統用于將天線陣接收到的射頻信號進行中頻處理和基帶處理，解調出源信息，并在處理過程中測量相關的物理層性能；

所述地圖定位子系統包括電子地圖和GPS接收器，所述地圖定位子系統用于獲取發射機系統和接收機系統所在車輛的位置信息，并傳送給智能控制子系統；

所述智能控制子系統包括數據處理模塊和數據存儲模塊，用于通過發送相關指令控制車載可調節天線子系統中的機械旋轉模塊。

優選地，對于所述發射機系統，所述智能控制子系統與地圖定位子系統連接，所述智能控制子系統中的數據處理模塊能夠根據地圖定位子系統提供的位置信息控制車載可調節天線子系統中的機械旋轉模塊進行方向調節；