[發明專利]基于航空通信的天線功率控制方法

有效

• 申請號: 202110906056.3
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113612548B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 魯方祥
• 申請（專利權）人: 成都卡萊博爾信息技術股份有限公司
• 主分類號: H04B17/10
• 分類號: H04B17/10;H04B17/391
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于航空通信的天線功率控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取每一根天線收發無線信號時的功率，通過控制天線開角，構建天線收發功率優化模型，從而降低每一根天線上的功率；

所述天線為M×M的天線矩陣ULA：

當天線在降低功率時，避免某根天線的功率急劇下降；

排除四周天線在降低功率時，對中心天線所造成的干擾；

所述獲取每一根天線收發無線信號時的功率的步驟，包括：

每一根天線收發無線信號時的增益為G_ij，則天線在收發無線信號時的功率為：

其中，為第i行第j根天線在收發無線信號時的功率，θ_q為天線開角，α為天線的增益參數，v(θ_q)_ij為天線的開角導向矢量，K為軸比修正因子；且有：

θ_q∈[θ_min,θ_max]

θ_min為天線開角的最小值，θ_max為天線開角的最大值；

控制天線開角的步驟，包括：

實時獲取天線的時隙信號，根據本次時隙信號計算周期T內的電壓值以及采集電壓值的次數，當周期內平均電壓值不在計劃周期電壓范圍內時，向天線的時隙端子輸出脈沖，激勵時隙信號，使得調整后的周期內平均電壓值在計劃周期電壓范圍內；

在調整周期內平均電壓時，向天線的時隙端子輸出脈沖后，天線的開角導向矢量v(θ_q)_ij會改變：

v(θ_q)_ij＝r_ijπdM₀sinθ_q (2)

其中，r_ijπd為根據無線信號傳輸距離變化而變化的開角導向變量；M₀為向天線的時隙端子輸出的脈沖；sinθ_q中θ_q為天線開角；

d為無線信號傳輸距離，λ為無線信號的波長，t為無線信號傳輸時間，T為傳輸周期；

所述實時獲取天線的時隙信號，根據本次時隙信號計算周期T內的電壓值以及采集電壓值的次數的步驟，包括：

獲取天線的時隙信號R后，分析時隙信號R在周期T內的子幀個數k，每個子幀下采集一次電壓，從而獲得每個子幀的電壓值u_k，u_k為第k個子幀下的電壓值；

計算周期內平均電壓值：

設定計劃周期電壓范圍為[u_min,u_max]，計劃周期電壓范圍根據天線實際工作頻段設定；

向天線的時隙端子輸出的脈沖M₀時，u_k＝M₀·ε(4)，ε為子幀信道衰落參數；

所述構建天線收發功率優化模型，從而降低每一根天線上的功率的步驟，包括：

將式(2)、(4)帶入式(1)，得到：

可見，天線的功率僅受到天線開角θ_q的影響，而天線開角θ_q不僅受限于θ_q∈[θ_min,θ_max](6)，還需要使：

θ_q(i-1)j+θ_qi(j-1)+θ_qij+θ_qi(j+1)+θ_q(i+1)j≤π (7)

其中，θ_qij為第i行第j根天線的開角，θ_q(i-1)j為第i行第j根天線的上一行臨近天線的開角，θ_qi(j-1)為第i行第j根天線的上一列臨近天線的開角，θ_qi(j+1)為第i行第j根天線的下一列臨近天線的開角，θ_q(i+1)j為第i行第j根天線的下一行臨近天線的開角；

所述當天線在降低功率時，避免某根天線的功率急劇下降的步驟，包括：

從式(7)可知，當調整任一天線開角θ_q時，該天線的四周相鄰天線的開角也會受到影響，從而四周相鄰天線的功率也會受到影響，則在降低天線功率時，監測相鄰兩根天線之間的功率差；

當相鄰兩根天線之間的功率差超出預設功率差時，則停止改變其中功率較低的一根天線的開角；

所述排除四周天線在降低功率時，對中心天線所造成的干擾的步驟，包括：將任一天線作為中心天線，確定中心天線四周的相鄰天線的干擾信道，對每一根天線引入無源干擾函數。

2.根據權利要求1所述的基于航空通信的天線功率控制方法，其特征在于，所述排除四周天線在降低功率時，對中心天線所造成的干擾的步驟，還包括：

將任一天線作為中心天線時，構建中心天線的無源自相關函數S_L：

其中，N為中心天線在收發無線信號時的信道編碼數量，l_k為第k個信道編碼碼長，p_k為第k個信道編碼的使用概率；

確定中心天線四周的相鄰天線的干擾信道：

其中，H_(i-1)j為中心天線的上一行臨近天線的干擾信道，H_(i+1)j為中心天線的下一行臨近天線的干擾信道，H_i(j-1)為中心天線的上一列臨近天線的干擾信道，H_i(j+1)為中心天線的下一列天線的干擾信道；

對每一根天線引入無源干擾函數S_H：

其中，I_exc為干擾信道的排除因子。