CN105306133B - 一种基于信道智能认知的无人值守散射对控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于信道智能认知的无人值守散射对控装置，涉及通信领域。本发明采用数字信号处理技术，综合利用接收电平、伪码误码数和实时信噪比实现对散射信道慢衰落损耗的认知，根据认知结果对发射功率、传输速率进行综合自适应调整，实现散射设备的功率、速率与散射信道的智能匹配，达到散射设备远程自动控制、无人值守使用的目的。本发明还具有电路结构简单、集成化程度高、性能稳定可靠、可移植性好、成本低廉等特点。特别适用于无人值守散射通信站的控制装置。

Description

一种基于信道智能认知的无人值守散射对控装置

技术领域

本发明公开一种基于信道智能认知的无人值守散射对控装置，特别适用于要求散射无人值守应用时作为对远端散射站的参数对控、本控电路装置。

背景技术

散射通信系统一般包括两个端站，散射通信系统的设置参数包括发射功率、发送频率、传输速率等，传统的参数设置一般在本地进行无法进行对端参数设置，因此在远程无人传感信息回传、无人值守散射链路中继、无人岛屿等环境使用时，传统的散射通信设备即使实现初始散射天线对准、保证供电等也无法进行远程参数配置，无法做到无人值守应用。为了使散射通信系统可做到无人值守应用一方面需要根据需要传输的业务量、信道环境实时调整自身的发射功率，另外一方面需要进行远端站通信参数的实时配置。

发明内容

本发明的目的在于避免上述背景技术中的不足之处而提供一种可根据散射信道状态、传输业务状态实时调整散射系统发射功率以及在本地调整对端发送频率、发射功率、传输速率的对控、本控电路装置，本发明可使用全数字器件实现，具有集成化程度高、体积小、可移植性好等特点。

本发明的目的是这样实现的：一种基于信道智能认知的无人值守散射对控装置，包括散射解调器1、散射收信机2、散射通信参数对控模块3、散射信道联合认知模块4、散射调制器5、散射发信机6和电源7，散射解调器1的输入端口1接收外部输入的正交下变频的信息码流I，其输入端口2接收外部输入的正交下变频的信息码流Q，散射解调器1的输入端口3接收散射通信参数对控模块3的输出端口1输出的本地速率配置信息，散射解调器1在本地速率配置信息的控制下将接收到的信息码流进行解调得到伪码误码数、对端功率和实时信噪比，将伪码误码数经输出端口4输出到散射信道联合认知模块4的输入接口1，将对端功率经输出端口5输出到散射信道联合认知模块4的输入接口2，将实时信噪比经输出端口6输出到散射信道联合认知模块4的输入接口3；

散射收信机2的输入端口1接收外部输入的射频信号，对射频信号进行电平监测得到接收电平并由输出端口2将其输出至散射信道联合认知模块4的输入端口4；

散射信道联合认知模块4对输入的伪码误码数、接收电平和实时信噪比按先后顺序与各自预设阈值依次进行比较处理，均满足各自预设阈值条件后再由参考端功率得到功率调整参数和速率调整参数，功率调整参数由输出端口5输出至散射通信参数对控模块3的输入端口6，速率调整参数由输出端口6输出至散射通信参数对控模块3的输入端口5；

散射通信参数对控模块3将功率调整参数和速率调整参数进行调制成帧处理得到本地速率配置信息、本地功率配置信息、对端速率配置信息和对端功率配置信息，将本地速率配置信息经输出端口1输出至散射解调器1的输入端口3；将对端速率配置信息经输出端口2输出至散射调制器5的输入端口1；将对端功率配置信息经输出端口3输出至散射调制器5的输入端口2；将本地功率配置信息经输出端口4输出至散射发信机6的输入端口1；

散射调制器5根据输入的对端速率配置信息和对端功率配置信息进行调制处理后得到调制信息I和调制信息Q，将调制信息I经输出端口3输出，将调制信息Q经输出端口4输出；

散射发信机6根据输入的本地功率配置信息进行本地发射功率的配置，将本地发射功率经输出端口2输出；

电源7的+V电压端与各部件相应电源端并接，提供各个部件工作电源。

其中，所述的散射通信参数对控模块3包括调整参数成帧模块20、发送计数模块21、本地参数配置模块22和调制帧处理模块23，所述的调整参数成帧模块20的输入端口1接收散射信道联合认知模块4输出的功率调整参数，其输入端口2接收散射信道联合认知模块4输出的速率调整参数，调整参数成帧模块20根据功率调整参数和速率调整参数进行复接成帧处理得到复接帧后经输出端口3输出至调制帧处理模块23的输入端口1，调整参数成帧模块20将复接帧的起始位信息由输出端口4输出至发送计数模块21的输入端口3；

发送计数模块21根据接收的复接帧的起始位信息进行计数，将计数信息经输出端口2和输出端口4分别对应输出至本地参数配置模块22的输入端口3和调制帧处理模块23的输入端口2；

本地参数配置模块22根据计数信息将本地速率配置信息和本地功率配置信息分别对应配置至散射解调器1和散射发信机6；

调制帧处理模块23根据接收到的计数信息选通复接帧，并将复接帧转换成对端速率配置信息和对端功率配置信息，并由输出端口3和输出端口4分别对应输出至散射调制器5的输入端口1和输入端口2；

调整参数成帧模块20、发送计数模块21、本地参数配置模块22和调制帧处理模块23的输入端口7与电源7的+V电压端连接，各输入端口8与接地端连接。

其中，所述的散射信道联合认知模块4包括短时累计误码模块12、短时平均接收电平统计模块13、平均电平读取模块14、实时信噪比读取模块15、比较决策模块17、功率调整参数输出模块18和速率调整参数输出模块19，

短时累计误码模块12的输入端口1接收伪码误码数，将接收的伪码误码数进行信道误码的短时累计，将其与设定阈值比较，若是低于设定阈值则将短时累计值由输出端口2至输出至平均电平读取模块14的输入端口3；

短时平均接收电平统计模块13的输入端口1接收接收电平，根据输入的接收电平进行短时统计平均并进行对数转换得到平均接收电平并由输出端口2输出至平均电平读取模块14的输入端口1；

平均电平读取模块14在短时累计值满足预设阈值时，循环读取平均接收电平并进行阈值比较，根据比较结果和短时累计值由输出端口2输出功率配置参数的参考调整值和速率配置参数的参考调整值到实时信噪比读取模块15的输入端口3；

实时信噪比读取模块15的输入端口1接收实时信噪比值，实时信噪比读取模块15在平均接收电平满足预设阈值时，读取实时信噪比值并进行阈值比较，如果满足阈值要求，则根据功率配置参数的参考调整值和速率配置参数的参考调整值由输出端口2输出调整后的功率参数和速率参数至比较决策模块17的输入端口2，否则，由输出端口4输出重新进行信道误码的短时累计信息至短时累计误码模块12的输入端口3；

比较决策模块17在实时信噪比满足预设阈值时，根据调整后的功率和速率参数和输入端口1输入的对端功率确定功率参数调整值或速率参数调整值，将功率参数调整值由输出端口3输出至功率调整参数输出模块18的输入端口1，将速率参数调整值由输出端口4输出至速率调整参数输出模块19的输入端口1；

功率调整参数输出模块18根据接收到的功率参数调整值进行格式转换得到功率调整参数后由输出端口2输出至散射通信参数对控模块3的输入端口5；

速率调整参数输出模块19根据接收到的速率参数调整值进行格式转换得到速率调整参数后由输出端口2输出至散射通信参数对控模块3的输入端口6；

短时累计误码模块12、短时平均接收电平统计模块13、平均电平读取模块14、实时信噪比读取模块15、比较决策模块17、功率调整参数输出模块18和速率调整参数输出模块19的输入端口7与电源7的+V电压端连接，各输入端口8与接地端连接。

本发明相比背景技术具有如下优点：

1.本发明采用散射通信参数对控模块将对端和本地需调整的参数进行统一处理，由双发同步的标准定时器按时序同时进行参数调整，保证了双方参数调整的同步性。

2.本发明的散射信道联合认知模块根据本地输出的对端信号参数如伪码误码数、接收电平、实时信噪比等参数按循环逻辑进行步进式处理，给出需要调整的参数值，最后融合对端设备状态输出参数调整数值。

3.本发明的组成部件采用大规模现场可编程器件制作，因此可通过配置不同的程序灵活地实现对工作参数的修改，使结构大大简化，成本显著降低。

4.本发明集成化程度高，因此体积小，重量轻，性能稳定可靠，可移植性好，维修方便，设备机动能力和可移植能力明显提高。

附图说明

图1是本发明的电原理方框图。

图2是本发明散射通信参数对控模块3实施例的电原理图。

图3是本发明散射信道联合认知模块4实施例的电原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细的说明。

参照图1至图3，本发明由散射解调器1、散射收信机2、散射通信参数对控模块3、散射信道联合认知模块4、散射调制器5、散射发信机6和电源组成。图1是本发明的电原理方框图，实施例按图1连接线路。散射解调器1的作用是接收外部输入的正交下变频的信息码流I和正交下变频的信息码流Q，并将解调输出的伪码误码数、对端功率值、实时信噪比等参数输出；散射收信机2的作用是检测输入射频信号的电平值并将得到的接收电平输出；散射通信参数对控模块3的作用是根据散射信道联合认知模块输出的功率调整参数和速率调整参数进行成帧处理，并将处理结果分别输出至散射调制器、散射解调器以及散射发信机；散射信道联合认知模块4的作用是依次对输入的伪码误码数、接收电平和实时信噪比进行循环比较处理，均满足各自预设阈值后再参考对端功率值输出功率最终调整参数和速率最终调整参数；散射调制器5的作用是根据输入的对端速率配置信息和对端功率配置信息进行调制处理后输出调制信息I和调制信息Q；散射发信机6的作用是根据输入的本地功率配置信息进行本地发射功率的配置。实施例散射解调器1、散射收信机2、散射通信参数对控模块3、散射信道联合认知模块4、散射调制器5和散射发信机6均采用同一块美国Altera公司生产Stratix系列FPGA芯片制作。

本发明散射通信参数对控模块3的作用是根据散射信道联合认知模块输出的功率调整参数和速率调整参数进行成帧处理，并将处理结果分别输出至散射调制器、散射解调器以及散射发信机。它由调整参数成帧模块20、发送计数模块21、本地参数配置模块22和调制帧处理模块23组成，图2是本发明散射通信参数对控模块3实施例的电原理图。调整参数成帧模块20的作用是根据散射信道联合认知模块4输入的功率、速率调整参数进行复接成帧处理，将复接帧发送至调制帧处理模块23，将复接帧的起始位信息输出至发送计数模块21；发送计数模块21的作用是根据复接帧的起始位信息进行计数；本地参数配置模块22的作用是根据计数信息将将本地速率配置信息和本地功率配置信息分别配置至散射调制器和散射发信机；调制帧处理模块23的作用是根据接收到的计数信息选通复接帧，并将复接帧转换成对端速率配置信息和对端功率配置信息。实施例调整参数成帧模块20、发送计数模块21、本地参数配置模块22、调制帧处理模块23均采用同一块美国Altera公司生产Stratix系列FPGA芯片制作。

本发明的散射信道联合认知模块4的作用是根据输入的伪码误码数、实时信噪比值、接收电平值、对端功率值等进行智能化分析处理，输出功率最终调整参数和速率的最终调整参数。它由短时累计误码模块12、短时平均接收电平统计模块13、平均电平读取模块14、实时信噪比读取模块15、比较决策模块17、功率调整参数输出模块18和速率调整参数输出模块19，图3是本发明散射信道联合认知模块4实施例的电原理图。短时累计误码模块12的作用是完成伪码误码数的短时累计，将其与设定阈值比较，若是低于设定阈值则将短时累计值输出至短时平均接收电平统计模块13；短时平均接收电平统计模块13的作用是根据输入的接收电平进行短时统计平均并进行对数转换；平均电平读取模块14的作用是在短时累计值满足预设门限时，循环读取短时平均接收电平统计模块输出的平均接收电平，并将平均接收电平与阈值比较表相比较，根据阈值比较结果确定是否跳出循环；实时信噪比读取模块15的作用在平均接收电平满足调整门限时，读取输出的实时信噪比，将实时信噪比与阈值比较表相比较，根据阈值比较结果输出调整后的功率参数和速率参数；比较决策模块17的作用是根据调整后的功率参数、速率参数和对端功率确定功率参数调整值或速率参数调整值；功率调整参数输出模块18的作用是调整接收到的功率参数调整值的格式得到功率调整参数；速率调整参数输出模块19的作用是调整接收到的速率参数调整值的格式得到速率调整参数；实施例短时累计误码模块12、短时平均接收电平统计模块13、平均电平读取模块14、实时信噪比读取模块15、比较决策模块17、功率调整参数输出模块18和速率调整参数输出模块19均采用同一块美国Altera公司生产Stratix系列FPGA芯片制作。

本发明电源7提供各部件的直流工作电压，实施例采用市售通用集成稳压直流电源块制作，其输出+V电压为+3.3V、供电电流为1A。

Claims (3)

1.一种基于信道智能认知的无人值守散射对控装置，包括散射解调器(1)、散射收信机(2)、散射调制器(5)、散射发信机(6)和电源(7)，其特征在于：还包括散射通信参数对控模块(3)和散射信道联合认知模块(4)，散射解调器(1)的输入端口1接收外部输入的正交下变频的信息码流I，其输入端口2接收外部输入的正交下变频的信息码流Q，散射解调器(1)的输入端口3接收散射通信参数对控模块(3)的输出端口1输出的本地速率配置信息，散射解调器(1)在本地速率配置信息的控制下将接收到的信息码流进行解调得到伪码误码数、对端功率和实时信噪比，将伪码误码数经输出端口4输出到散射信道联合认知模块(4)的输入接口1，将对端功率经输出端口5输出到散射信道联合认知模块(4)的输入接口2，将实时信噪比经输出端口6输出到散射信道联合认知模块(4)的输入接口3；

散射收信机(2)的输入端口1接收外部输入的射频信号，对射频信号进行电平监测得到接收电平并由输出端口2将其输出至散射信道联合认知模块(4)的输入端口4；

散射信道联合认知模块(4)对输入的伪码误码数、接收电平和实时信噪比按先后顺序与各自预设阈值依次进行比较处理，均满足各自预设阈值后再参考对端功率得到功率调整参数和速率调整参数，功率调整参数由输出端口5输出至散射通信参数对控模块(3)的输入端口6，速率调整参数由输出端口6输出至散射通信参数对控模块(3)的输入端口5；

散射通信参数对控模块(3)将功率调整参数和速率调整参数进行调制成帧处理得到本地速率配置信息、本地功率配置信息、对端速率配置信息和对端功率配置信息，将本地速率配置信息经输出端口1输出至散射解调器(1)的输入端口3；将对端速率配置信息经输出端口2输出至散射调制器(5)的输入端口1；将对端功率配置信息经输出端口3输出至散射调制器(5)的输入端口2；将本地功率配置信息经输出端口4输出至散射发信机(6)的输入端口1；

散射调制器(5)根据输入的对端速率配置信息和对端功率配置信息进行调制处理后得到调制信息I和调制信息Q，将调制信息I经输出端口3输出，将调制信息Q经输出端口4输出；

散射发信机(6)根据输入的本地功率配置信息进行本地发射功率的配置，将本地发射功率经输出端口2输出；

电源(7)的+V电压端与各部件相应电源端并接，提供各个部件工作电源。

2.根据权利要求1所述的一种基于信道智能认知的无人值守散射对控装置，其特征在于：所述的散射通信参数对控模块(3)包括调整参数成帧模块(20)、发送计数模块(21)、本地参数配置模块(22)和调制帧处理模块(23)，所述的调整参数成帧模块(20)的输入端口1接收散射信道联合认知模块(4)输出的功率调整参数，其输入端口2接收散射信道联合认知模块(4)输出的速率调整参数，调整参数成帧模块(20)根据功率调整参数和速率调整参数进行复接成帧处理得到复接帧后经输出端口3输出至调制帧处理模块(23)的输入端口1，调整参数成帧模块(20)将复接帧的起始位信息由输出端口4输出至发送计数模块(21)的输入端口3；

发送计数模块(21)根据接收的复接帧的起始位信息进行计数，将计数信息经输出端口2和输出端口4分别对应输出至本地参数配置模块(22)的输入端口3和调制帧处理模块(23)的输入端口2；

本地参数配置模块(22)根据计数信息将本地速率配置信息和本地功率配置信息分别对应配置至散射解调器(1)和散射发信机(6)；

调制帧处理模块(23)根据接收到的计数信息选通复接帧，并将复接帧转换成对端速率配置信息和对端功率配置信息，并由输出端口3和输出端口4分别对应输出至散射调制器(5)的输入端口1和输入端口2；

调整参数成帧模块(20)、发送计数模块(21)、本地参数配置模块(22)和调制帧处理模块(23)的输入端口7与电源(7)的+V电压端连接，各输入端口8与接地端连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于信道智能认知的无人值守散射对控装置，其特征在于：所述的散射信道联合认知模块(4)包括短时累计误码模块(12)、短时平均接收电平统计模块(13)、平均电平读取模块(14)、实时信噪比读取模块(15)、比较决策模块(17)、功率调整参数输出模块(18)和速率调整参数输出模块(19)，

短时累计误码模块(12)的输入端口1接收伪码误码数，将接收的伪码误码数进行信道误码的短时累计，将其与预设阈值比较，若是低于设定阈值则将短时累计值由输出端口2至输出至平均电平读取模块(14)的输入端口3；

短时平均接收电平统计模块(13)的输入端口1接收接收电平，根据输入的接收电平进行短时统计平均并进行对数转换得到平均接收电平并由输出端口2输出至平均电平读取模块(14)的输入端口1；

平均电平读取模块(14)在短时累计值满足预设阈值时，循环读取平均接收电平并进行阈值比较，根据比较结果和短时累计值由输出端口2输出功率配置参数的参考调整值和速率配置参数的参考调整值到实时信噪比读取模块(15)的输入端口3；

实时信噪比读取模块(15)的输入端口1接收实时信噪比值，实时信噪比读取模块(15)在平均接收电平满足预设阈值时，读取实时信噪比值并进行阈值比较，如果满足阈值要求，则根据功率配置参数的参考调整值和速率配置参数的参考调整值由输出端口2输出调整后的功率参数和速率参数至比较决策模块(17)的输入端口2，否则，由输出端口4输出重新进行信道误码的短时累计信息至短时累计误码模块(12)的输入端口3；

比较决策模块(17)在实时信噪比满足预设阈值时，根据调整后的功率和速率参数和输入端口1输入的对端功率确定功率参数调整值或速率参数调整值，将功率参数调整值由输出端口3输出至功率调整参数输出模块(18)的输入端口1，将速率参数调整值由输出端口4输出至速率调整参数输出模块(19)的输入端口1；

功率调整参数输出模块(18)根据接收到的功率参数调整值进行格式转换得到功率调整参数后由输出端口2输出至散射通信参数对控模块(3)的输入端口5；

速率调整参数输出模块(19)根据接收到的速率参数调整值进行格式转换得到速率调整参数后由输出端口2输出至散射通信参数对控模块(3)的输入端口6；

短时累计误码模块(12)、短时平均接收电平统计模块(13)、平均电平读取模块(14)、实时信噪比读取模块(15)、比较决策模块(17)、功率调整参数输出模块(18)和速率调整参数输出模块(19)的输入端口7与电源(7)的+V电压端连接，各输入端口8与接地端连接。