CN105163342B - 面向对象的无线设备通信系统的电磁兼容特性获取方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种面向对象的无线设备通信系统的电磁兼容特性获取方法。该方法主要包括：将无线通信设备抽象地表示为无线设备通信系统中的对象，建立无线设备通信系统中的各个对象的电磁兼容相关的属性和交互模型，构建无线设备通信系统的对象模型；根据预先建立的无线设备通信系统的电磁抗扰度指标的量化分级评估体系，对无线设备通信系统的对象模型进行分析，获取无线设备通信系统的电磁兼容特性。本发明采用了面向对象分析，根据通信子系统及射频子系统的部件分解、特征抽象、属性和方法的封装建立相应的类及子类，采用继承、聚合、关联、依赖等关系描述各个类之间的连接关系，形成了层次分明、结构合理的无线设备通信系统仿真对象模型。

Description

面向对象的无线设备通信系统的电磁兼容特性获取方法

技术领域

本发明涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种面向对象的无线设备通信系统的电磁兼容特性获取方法。

背景技术

信息的完整、安全传输在现代通信中有着举足轻重的作用。随着通信技术的蓬勃发展，通信设备的电磁兼容性成为直接影响其功能和安全性的关键因素之一。在现代通信中，大量无线通信设备构成整个系统并协同工作，并通过全面覆盖小区环境，实现实时的精确通信。但是由于目前系统级电磁兼容还不完善，无线通信设备在构成系统的过程中，各个部件仍然存在很多问题，导致通信过程中会出现误码、信号衰减过快甚至无法及时接收等情况，使无线设备通信系统效能降级。

发明内容

本发明的实施例提供了一种面向对象的无线设备通信系统的电磁兼容特性获取方法，以实现有效地获取面向对象的无线设备通信系统的电磁兼容特性。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种面向对象的无线设备通信系统的电磁兼容特性获取方法，包括：

将无线通信设备抽象地表示为无线设备通信系统中的对象，建立所述无线设备通信系统中的各个对象的电磁兼容相关的属性和交互模型，构建所述无线设备通信系统的对象模型；

根据预先建立的无线设备通信系统的电磁抗扰度指标的量化分级评估体系，对所述无线设备通信系统的对象模型进行分析，获取所述无线设备通信系统的电磁兼容特性。

优选地，所述的将无线通信设备抽象地表示为无线设备通信系统中的对象，包括：

将无线设备通信系统分为通信子系统和射频子系统，将所述通信子系统和射频子系统分解为若干存在相互作用关系的子系统或者部件，所述子系统或者部件包括无线通信设备，以所述子系统或者部件为中心，根据所述子系统或者部件的本质采用面向对象方法将所述子系统或者部件抽象地表示为所述通信子系统和射频子系统中的对象。

优选地，所述的建立所述无线设备通信系统中的各个对象的电磁兼容相关的属性和交互模型，构建所述无线设备通信系统的对象模型，包括：

根据预先设定的无线通信设备的电磁干扰评价与防护限值信息建立所述通信子系统和射频子系统中的各个对象的属性，根据预先设定的无线通信设备电磁干扰耦合途径信息建立所述通信子系统和射频子系统中的各个对象的交互模型，根据各个对象的属性和交互模型构建所述无线设备通信系统的各个对象的对象模型，将所有对象的对象模型进行综合得到所述无线设备通信系统的仿真模型。

优选地，所述无线设备通信系统的仿真模型包括通信子系统和射频子系统的仿真模型，所述通信子系统的仿真模型包括发射机模型和接收机模型，所述射频子系统的仿真模型包括：天线模型和电波传播通道模型。

优选地，所述发射机模型根据发射机设备的端口列表、电磁发射源的列表和发射机端口的电磁敏感度而建立，所述发射机模型包括基波发射幅度模型、基波发射频谱包络模型、谐波发射频谱包络模型、杂散发射抑制度模型、杂散发射频谱包络模型和发射机互调发射抑制度模型；

通过分析所述发射机模型的基本属性，得出发射机电磁发射数据，所述发射机电磁发射数据与所述射频子系统建立链关系。

优选地，所述接收机模型根据接收机的端口电磁敏感度、接收机的信噪比、接收机乱真响应、接收机互调响应而建立，所述接收机模型包括乱真响应模型、互调响应模型、中频选择模型和干扰等效信噪比模型。

优选地，所述天线模型根据天线端口的输入功率、接收天线的端口阻抗、接收天线的接收效率，以及发射天线的方向性、天线增益、天线发射功率和天线辐射效率而建立。

优选地，所述电波传播通道模型根据电波传播的路径损耗、天线的架设情况，以及发射天线与接收天线的距离而建立。

优选地，所述的方法还包括：

用信噪比和误码率对所述无线设备通信系统的仿真模型的选择性、灵敏度和减敏特性进行量化评估，在仿真模型建设的全生命周期中仿真系统校核、验证和确认处理贯穿全过程。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例采用了面向对象分析，根据通信子系统及射频子系统的部件分解、特征抽象、属性和方法的封装建立相应的类及子类，采用继承、聚合、关联、依赖等关系描述各个类之间的连接关系，形成了层次分明、结构合理的无线设备通信系统仿真对象模型。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种面向对象的无线设备通信系统的电磁兼容特性获取方法的处理流程图；

图2为本发明实施例的无线设备通信系统仿真模型结构图；

图3为本发明实施例的无线设备通信系统电磁干扰仿真模型框架图；

图4为本发明实施例的发射机模型仿真框架图；

图5为本发明实施例的接收机模型仿真框架图；

图6为本发明实施例的天线模型仿真框架图；

图7为本发明实施例的电波传播模型仿真框架图；

图8为本发明实施例的结点的链表建立过程图；

图9为本发明实施例的实时仿真模型类库结构图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例提供的一种面向对象的无线设备通信系统的电磁兼容特性获取方法的处理流程如图1所示，包括如下的处理步骤：

步骤S110、将无线通信设备抽象地表示为无线设备通信系统中的对象。

本发明实施例将无线设备通信系统分为通信子系统和射频子系统，将所述通信子系统和射频子系统分解为若干存在相互作用关系的子系统或者部件，所述子系统或者部件包括无线通信设备，以所述子系统或者部件为中心，根据所述子系统或者部件的本质采用面向对象方法将所述子系统或者部件抽象地表示为所述通信子系统和射频子系统中的对象。

本发明实施例提供的一种面向对象的无线设备通信系统的仿真模型结构图如图2所示，在图2中，层位越高的对象具有的职责性越强，负责较低层位对象的组织和管理，层位越低的对象具有的功能性越强，完成具体功能的仿真解算。无线设备通信系统的仿真模型主要包括通信子系统对象、射频子系统对象及组成通信子系统的对象集、射频子系统的部件对象集。

无线设备通信系统对象类似一个等价于无线设备通信系统的“容器”，内部由通信子系统对象和射频子系统对象组成，负责通信子系统和射频子系统对象的组织、调用和管理，如对象的实例化、方法的调用、运行机制的管理；对外与属于同一层次的通信子系统的其他系统对象进行系统级的信息交互。

通信子系统对象及其部件对象两者满足整体与部分之间的聚合关系，通信子系统对象由完成不同功能、相互作用又各自独立的部件对象组成，它作为部件对象的管理者，负责部件对象的组织、调用和管理及部件对象的共同的对外接口；部件对象组合成整体通信子系统对象，组合过程具有一定的灵活性，即依据应用需求、研究目的或具体通信子系统的结构和功能来选择不同的部件对象，组合成不同结构形式和复杂程度的通信子系统对象，完成在给定的通信条件下的通信模块特征解。

射频子系统对象及其射频子系统属性对象两者同样满足整体与部分之间的聚合关系，射频子系统对象为射频子系统属性对象提供构架和对外接口，负责射频子系统属性对象的实例化、方法调用、运行流程的组织和管理。射频子系统属性对象及属性对象之间的关系组合成射频子系统对象，模型中所包含的主要的射频子系统属性对象如图2所示，不同的射频子系统属性对象的有组织的相互作用实现射频子系统的整体功能。

步骤S120、建立所述无线设备通信系统中的各个对象的电磁兼容相关的属性和交互模型，构建所述无线设备通信系统的对象模型。

根据预先设定的无线通信设备的电磁干扰评价与防护限值信息建立所述通信子系统和射频子系统中的各个对象的属性，根据预先设定的无线通信设备电磁干扰耦合途径信息建立所述通信子系统和射频子系统中的各个对象的交互模型，根据各个对象的属性和交互模型构建所述无线设备通信系统的各个对象的对象模型，将所有对象的对象模型进行综合得到所述无线设备通信系统的仿真模型。

本发明实施例的无线设备通信系统的电磁干扰仿真模型框架图如图3所示，无线设备通信系统的仿真模型包括通信子系统和射频子系统的仿真模型，所述通信子系统的仿真模型包括发射机模型和接收机模型，所述射频子系统的仿真模型包括：天线模型和电波传播通道模型。根据通信子系统及射频子系统的部件分解、特征抽象、属性和方法的封装建立相应的类及子类，采用继承、聚合、关联、依赖等关系描述各个类之间的连接关系，形成了层次分明、结构合理的无线设备通信系统仿真对象模型(仿真类库)，无线设备通信系统作为通信子系统和射频子系统的父类，同时具有通信子系统及射频子系统的功能和性质。通信子系统和射频子系统作为部件子类，分别完成无线设备通信系统的部分功能，向无线设备通信系统反馈信息。例如，对于部件子类——通信子系统而言，其电磁干扰的敏感程度就是作为对象的发射机模块与接收机模块电磁干扰敏感度也就是发射机模块与接收机模块属性的综合反映。对于部件子类——射频子系统而言，具有作为对象的天线模块及电波传播模块的属性。对于整个无线设备通信系统类而言，同时具有通信子系统类及射频子系统类的所有属性。

要对无线设备通信系统仿真类库层次结构进行分析，需要针对仿真模型中的部件子类结构进行分析。通过父类与子类间的继承关系，采用链式结构构成整个仿真模型。

本发明实施例的发射机模型仿真框架图如图4所示，发射机模型根据发射机设备的端口列表、电磁发射源的列表和发射机端口的电磁敏感度而建立，所述发射机模型包括基波发射幅度模型、基波发射频谱包络模型、谐波发射频谱包络模型、杂散发射抑制度模型、杂散发射频谱包络模型和发射机互调发射抑制度模型。

通过分析所述发射机模型的基本属性，得出发射机电磁发射数据，所述发射机电磁发射数据与所述射频子系统建立链关系。对发射机的当前属性进行定义，给出发射机设备的端口列表及电磁发射源的列表。针对发射机的电源端口，信号端口分析发射机的电磁骚扰的输入特性即发射机端口的电磁敏感度。为了在系统间电磁兼容预测分析中准确的计算耦合到接收机内部的干扰能量，对发射机的电磁发射进行建模。主要包括基波发射幅度模型、基波发射频谱包络模型、谐波发射频谱包络模型、杂散发射抑制度模型，杂散发射频谱包络模型、发射机互调发射抑制度模型等。在对各个子模型，也可以称为发射机模型的基本属性进行分析之后，得出发射机电磁发射数据。这些电磁发射数据经由天线端口发射模型与射频子系统建立链关系。

本发明实施例的接收机模型仿真框架图如图5所示，接收机模型根据接收机的端口电磁敏感度、接收机的信噪比、接收机乱真响应、接收机互调响应而建立，所述接收机模型包括乱真响应模型、互调响应模型、中频选择模型和干扰等效信噪比模型。对接收机的端口电磁敏感度进行分析。通过输入、输出控制模块，通过天线端口接收模型，对射频子系统中的天线模型的接收数据进行分析。从能量的角度进行建模分析，主要考虑用于接收机的信噪比分析。具体过程为，通过对接收机乱真响应，互调响应等的分析，将各类电磁干扰电平等效为落入接收机中频选择性范围内的天线馈入端的干扰电平，同时考虑系统内电磁噪声和来自天线的电磁噪声，最终给出预测结果。

本发明实施例的天线模型仿真框架图如图6所示，天线模型根据天线端口的输入功率、接收天线的端口阻抗、接收天线的接收效率，以及发射天线的方向性、天线增益、天线发射功率和天线辐射效率而建立。建立发射天线与发射机天线端口，分析天线端口的输入功率。建立接收天线与接收机天线端口的关系，分析接收天线的端口阻抗，进而分析天线的接收效率。对于发射天线而言，分析发射天线的方向性，天线增益，天线发射功率以及天线辐射效率；对于接收天线而言，分析发射天线的方向性，天系数，天线的有效孔径等。对天线的布局及天线的架设位置进行分析，找出天线架设位置对天线发射和接收的影响。

本发明实施例的电波传播模型仿真框架图如图7所示，电波传播通道模型根据电波传播的路径损耗、天线的架设情况，以及发射天线与接收天线的距离而建立。通过射频子系统中的输入输出控制模块调用天线模型中的分析结果，选择电波的传播模式。根据周边环境，地形损耗等的影响确定电波传播的路径损耗。结合天线的架设情况，以及发射天线与接收天线的距离，建立周边环境中的电波传播模型。从而计算出通信信号在传播过程中所受的电磁干扰情况，将结果反馈给无线设备通信系统。

步骤S130、根据预先建立的无线设备通信系统的电磁抗扰度指标的量化分级评估体系，对无线设备通信系统的对象模型进行分析，获取所述无线设备通信系统的电磁兼容特性。

本发明实施例的结点的链表建立过程如图8所示，由于组成每个仿真模型的整体类负责各个模型(系统)之间通信的输入接口，在模型运行前要完成其输入接口变量的更新，因此实例化整体类对象时调用实时仿真模型的标准构造函数来记录整体类对象所对应的仿真模型的输入函数的地址，并通过实时仿真模型提供的链表操作为每个整体类对象动态地分配存储空间，每个仿真模型的整体类均作为链表中的一个结点P0_Next，共同维护着实时仿真模型的静态数据成员。部件类的初始化由整体类决定，每个仿真模型的部件类均作为链表中的一个结点P1_Next，共同维护着整体类模型的静态数据。同理，部件类的各个对象的初始化由部件类决定，每个对象作为链表中的一个结点P2_Next。这一过程由指针链首的指针P_Root指向链尾的指针P_Tail。

实时仿真模型中的每个仿真模型对应于无线设备通信系统具有独立功能的系统，以系统或其部件为单元进行面向对象的分析与设计，抽象出每个系统、部件所具有的属性和操作，并封装成独立的类。

用信噪比和误码率，对仿真模型的选择性、灵敏度和减敏特性进行量化评估。在仿真系统建设的全生命周期中仿真系统校核、验证和确认技术贯穿全过程，确保仿真系统的结果与真实电磁环境一致，电磁仿真系统能够达到预定功能、满足用户需要。

本发明实施例的实时仿真模型类库结构图如图9所示，实时仿真模型类库具有多层次、复杂类库的结构特征。采用面向对象的继承机制进行实时仿真模型类库的构建，使得类库的结构清晰、层次分明，实现了实时仿真模型的高度模块化。针对无线设备通信系统的动态分析而言，实时仿真模型作为一个共同的父类(基类)，将组成实时仿真模型的各个类组织在一个继承层次结构中，其本身处于实时仿真模型类库的最顶层，而对于实时仿真模型父类而言，其具有整体类和部件类的所有属性，并对整体类的行为进行定义，完成整个初始化过程，控制整个系统的函数及参数的调用，最终完成整个模型的动态仿真过程。

综上所述，本发明实施例的优点在于采用了面向对象分析，根据通信子系统及射频子系统的部件分解、特征抽象、属性和方法的封装建立相应的类及子类，采用继承、聚合、关联、依赖等关系描述各个类之间的连接关系，形成了层次分明、结构合理的无线设备通信系统仿真对象模型，可以有效地获取面向对象的无线设备通信系统的电磁兼容特性。

本发明实施例的仿真是一种实时仿真。实时仿真模型类是一个高度抽象的概念，是为抽象各个仿真模型的公共行为并设计各个仿真模型的统一运行模式而建立的一个抽象类，并不存在具体的实例，它为其所有派生子类提供了共同的数据结构和公共操作的抽象定义，并在不同层次的子类中按各自的需求具体实现这些操作，允许其派生类版本进行多态性的调用。典型的是其提供了子类成员的初始化函数；为子类模型提供了输入输出接口。通过实时仿真模型实现对各个仿真模型主体函数的调度、组织、管理，即操作各个派生对象进行初始化、输入数据、程序处理、输出结果等

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种面向对象的无线设备通信系统的电磁兼容特性获取方法，其特征在于，包括：

将无线通信设备抽象地表示为无线设备通信系统中的对象，建立所述无线设备通信系统中的各个对象的电磁兼容相关的属性和交互模型，构建所述无线设备通信系统的对象模型；

根据预先建立的无线设备通信系统的电磁抗扰度指标的量化分级评估体系，对所述无线设备通信系统的对象模型进行分析，获取所述无线设备通信系统的电磁兼容特性；

所述的将无线通信设备抽象地表示为无线设备通信系统中的对象，包括：

将无线设备通信系统分为通信子系统和射频子系统，将所述通信子系统和射频子系统分解为若干存在相互作用关系的子系统或者部件，所述子系统或者部件包括无线通信设备，以所述子系统或者部件为中心，根据所述子系统或者部件的本质采用面向对象方法将所述子系统或者部件抽象地表示为所述通信子系统和射频子系统中的对象；

所述的建立所述无线设备通信系统中的各个对象的电磁兼容相关的属性和交互模型，构建所述无线设备通信系统的对象模型，包括：

根据预先设定的无线通信设备的电磁干扰评价与防护限值信息建立所述通信子系统和射频子系统中的各个对象的属性，根据预先设定的无线通信设备电磁干扰耦合途径信息建立所述通信子系统和射频子系统中的各个对象的交互模型，根据各个对象的属性和交互模型构建所述无线设备通信系统的各个对象的对象模型，将所有对象的对象模型进行综合得到所述无线设备通信系统的仿真模型；

所述无线设备通信系统的仿真模型包括通信子系统和射频子系统的仿真模型，所述通信子系统的仿真模型包括发射机模型和接收机模型，所述射频子系统的仿真模型包括：天线模型和电波传播通道模型；

所述发射机模型根据发射机设备的端口列表、电磁发射源的列表和发射机端口的电磁敏感度而建立，所述发射机模型包括基波发射幅度模型、基波发射频谱包络模型、谐波发射频谱包络模型、杂散发射抑制度模型、杂散发射频谱包络模型和发射机互调发射抑制度模型；

通过分析所述发射机模型的基本属性，得出发射机电磁发射数据，所述发射机电磁发射数据与所述射频子系统建立链关系。

2.根据权利要求1所述的面向对象的无线设备通信系统的电磁兼容特性获取方法，其特征在于，所述接收机模型根据接收机的端口电磁敏感度、接收机的信噪比、接收机乱真响应、接收机互调响应而建立，所述接收机模型包括乱真响应模型、互调响应模型、中频选择模型和干扰等效信噪比模型。

3.根据权利要求1所述的面向对象的无线设备通信系统的电磁兼容特性获取方法，其特征在于，所述天线模型根据天线端口的输入功率、接收天线的端口阻抗、接收天线的接收效率，以及发射天线的方向性、天线增益、天线发射功率和天线辐射效率而建立。

4.根据权利要求1所述的面向对象的无线设备通信系统的电磁兼容特性获取方法，其特征在于，所述电波传播通道模型根据电波传播的路径损耗、天线的架设情况，以及发射天线与接收天线的距离而建立。

5.根据权利要求1-4任一项所述的面向对象的无线设备通信系统的电磁兼容特性获取方法，其特征在于，所述的方法还包括：

用信噪比和误码率对所述无线设备通信系统的仿真模型的选择性、灵敏度和减敏特性进行量化评估，在仿真模型建设的全生命周期中仿真系统校核、验证和确认处理贯穿全过程。