[发明专利]基于航空通信的天线功率控制方法

权利要求书

1.基于航空通信的天线功率控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取每一根天线收发无线信号时的功率，通过控制天线开角，构建天线收发功率优化模型，从而降低每一根天线上的功率；

所述天线为M×M的天线矩阵ULA：

当天线在降低功率时，避免某根天线的功率急剧下降；

排除四周天线在降低功率时，对中心天线所造成的干扰；

所述获取每一根天线收发无线信号时的功率的步骤，包括：

每一根天线收发无线信号时的增益为G_ij，则天线在收发无线信号时的功率为：

其中，为第i行第j根天线在收发无线信号时的功率，θ_q为天线开角，α为天线的增益参数，v(θ_q)_ij为天线的开角导向矢量，K为轴比修正因子；且有：

θ_q∈[θ_min,θ_max]

θ_min为天线开角的最小值，θ_max为天线开角的最大值；

控制天线开角的步骤，包括：

实时获取天线的时隙信号，根据本次时隙信号计算周期T内的电压值以及采集电压值的次数，当周期内平均电压值不在计划周期电压范围内时，向天线的时隙端子输出脉冲，激励时隙信号，使得调整后的周期内平均电压值在计划周期电压范围内；

在调整周期内平均电压时，向天线的时隙端子输出脉冲后，天线的开角导向矢量v(θ_q)_ij会改变：

v(θ_q)_ij＝r_ijπdM₀sinθ_q (2)

其中，r_ijπd为根据无线信号传输距离变化而变化的开角导向变量；M₀为向天线的时隙端子输出的脉冲；sinθ_q中θ_q为天线开角；

d为无线信号传输距离，λ为无线信号的波长，t为无线信号传输时间，T为传输周期；

所述实时获取天线的时隙信号，根据本次时隙信号计算周期T内的电压值以及采集电压值的次数的步骤，包括：

获取天线的时隙信号R后，分析时隙信号R在周期T内的子帧个数k，每个子帧下采集一次电压，从而获得每个子帧的电压值u_k，u_k为第k个子帧下的电压值；

计算周期内平均电压值：

设定计划周期电压范围为[u_min,u_max]，计划周期电压范围根据天线实际工作频段设定；

向天线的时隙端子输出的脉冲M₀时，u_k＝M₀·ε(4)，ε为子帧信道衰落参数；

所述构建天线收发功率优化模型，从而降低每一根天线上的功率的步骤，包括：

将式(2)、(4)带入式(1)，得到：

可见，天线的功率仅受到天线开角θ_q的影响，而天线开角θ_q不仅受限于θ_q∈[θ_min,θ_max](6)，还需要使：

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为第i行第j根天线的开角，θ_q(i-1)j为第i行第j根天线的上一行临近天线的开角，θ_qi(j-1)为第i行第j根天线的上一列临近天线的开角，θ_qi(j+1)为第i行第j根天线的下一列临近天线的开角，θ_q(i+1)j为第i行第j根天线的下一行临近天线的开角；

所述当天线在降低功率时，避免某根天线的功率急剧下降的步骤，包括：

从式(7)可知，当调整任一天线开角θ_q时，该天线的四周相邻天线的开角也会受到影响，从而四周相邻天线的功率也会受到影响，则在降低天线功率时，监测相邻两根天线之间的功率差；

当相邻两根天线之间的功率差超出预设功率差时，则停止改变其中功率较低的一根天线的开角；

所述排除四周天线在降低功率时，对中心天线所造成的干扰的步骤，包括：将任一天线作为中心天线，确定中心天线四周的相邻天线的干扰信道，对每一根天线引入无源干扰函数。

2.根据权利要求1所述的基于航空通信的天线功率控制方法，其特征在于，所述排除四周天线在降低功率时，对中心天线所造成的干扰的步骤，还包括：

将任一天线作为中心天线时，构建中心天线的无源自相关函数S_L：

其中，N为中心天线在收发无线信号时的信道编码数量，l_k为第k个信道编码码长，p_k为第k个信道编码的使用概率；

确定中心天线四周的相邻天线的干扰信道：

其中，H_(i-1)j为中心天线的上一行临近天线的干扰信道，H_(i+1)j为中心天线的下一行临近天线的干扰信道，H_i(j-1)为中心天线的上一列临近天线的干扰信道，H_i(j+1)为中心天线的下一列天线的干扰信道；

对每一根天线引入无源干扰函数S_H：

其中，I_exc为干扰信道的排除因子。