Способ устранения ошибки угловой ориентации антенн в системе связи "точка-точка"
Владельцы патента RU 2665808:
Общество с ограниченной ответственностью "Радио Гигабит" (RU)
Изобретение относится к области радиосвязи в миллиметровом диапазоне длин волн и, в частности, к способам устранения ошибки угловой ориентации антенн в системах связи миллиметрового диапазона «точка-точка» с узкими главными лепестками диаграмм направленности. Способ устранения ошибки угловой ориентации антенн в системе связи «точка-точка», состоящей из двух приемопередатчиков, между которыми устанавливается соединение, включает передачу модулированных радиосигналов первым приемопередатчиком; прием сигналов, переданных первым приемопередатчиком, и измерение мощностей принятых сигналов вторым приемопередатчиком. При этом для устранения ошибки угловой ориентации антенны первого приемопередатчика осуществляют: передачу сигналов первым приемопередатчиком с последовательным переключением используемой для передачи диаграммы направленности антенны из множества, состоящего из двух диаграмм с различной угловой ориентацией максимума диаграммы направленности; прием и измерение вторым приемопередатчиком мощностей сигналов, переданных первым приемопередатчиком с использованием двух диаграмм направленности антенны из указанного множества; определение величины и направления ошибки угловой ориентации антенны первого приемопередатчика в одной плоскости в результате обработки вторым приемопередатчиком измеренных мощностей сигналов, переданных первым приемопередатчиком с использованием двух диаграмм направленности антенны из указанного множества; и механическое изменение ориентации антенны первого приемопередатчика в одной плоскости. Для устранения ошибки угловой ориентации антенны второго приемопередатчика осуществляют: передачу сигналов первым приемопередатчиком; прием и измерение вторым приемопередатчиком мощностей сигналов с последовательным переключением используемой для приема диаграммы направленности антенны из множества, состоящего из двух диаграмм с различной угловой ориентацией максимума диаграммы направленности; определение величины и направления ошибки угловой ориентации антенны второго приемопередатчика в одной плоскости в результате обработки вторым приемопередатчиком измеренных мощностей сигналов, принятых вторым приемопередатчиком с использованием двух диаграмм направленности антенны из указанного множества; и механическое изменение ориентации антенны второго приемопередатчика в одной плоскости. Технический результат заключается в ускорении процесса выбора оптимальной угловой ориентации антенн одного из приемопередатчиков либо двух приемопередатчиков, образующих систему связи «точка-точка», при начальной установке или в процессе эксплуатации. 11 з.п. ф-лы, 2 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области радиосвязи в миллиметровом диапазоне длин волн, и в частности, к способам устранения ошибки угловой ориентации антенн в системах связи миллиметрового диапазона «точка-точка» с узкими главными лепестками диаграмм направленности.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Радиорелейные станции (РРС) миллиметрового диапазона длин волн находят широкое применение в сетях связи для обеспечения беспроводной соединения топологии «точка-точка» между двумя удаленными узлами сети. Типичными областями применения РРС миллиметрового диапазона являются соединения относительно небольшой дальности, но требующие высоких скоростей передачи данных, достигающих единиц и десятков гигабит в секунду. Высокие скорости передачи обеспечиваются использованием большой ширины полосы передаваемого сигнала, которая может составлять от сотен мегагерц до единиц гигагерц.
Для эффективной передачи сигнала в РРС требуется обеспечить достаточный уровень мощности принимаемого сигнала. Из данного требования следует необходимость обеспечения достаточной эффективной площади антенн, составляющую не менее 100 см2, независимо от используемой длины волны. Для систем миллиметровых длин волн такая эффективная апертура содержит большое число квадратов длин волн, что транслируется в высокие коэффициенты усиления антенн и достаточно узкие эффективные ширины главного лепестка диаграммы направленности. Указанная особенность находит отражение также в известной формуле Фрииса:
G = G1G2 (λ / 4πd)2,
где G – общий коэффициент передачи канала по мощности, G1 и G2 – коэффициенты усиления передающей и приемной антенн, λ – длина волны сигнала, d – расстояние между передатчиком и приемником. Исходя из приведенной формулы, при снижении длины волны для сохранения общего затухания сигнала в канале необходимо увеличивать коэффициенты усиления антенн.
Типичная ширина главного лепестка диаграммы направленности для практически используемых РРС миллиметрового диапазона длин волн, измеренная по уровню -3 дБ от максимума, не превышает 1-3°. При меньших апертурах и больших ширинах главного лепестка диаграммы направленности коэффициент передачи канала по мощности оказывается настолько мал, что РРС теряют свою практическую применимость. Ширина главного лепестка диаграммы направленности ограничивает сверху допустимую величину ошибки угловой ориентации антенны в каждой из двух плоскостей: азимутальной и по углу места. В частности, предполагая максимально допустимые потери в общем коэффициенте передачи канала по мощности в 3 дБ и учитывая, что ошибка угловой ориентации может наблюдаться на каждом из двух концов линии в каждой из двух плоскостей, каждая из ошибок должна приводить к снижению коэффициента усиления антенны в направлении прямой видимости не более 0.75 дБ. Для характерной ширины главного лепестка по уровню -3 дБ в 2° такое требование приводит к ограничению диапазона допустимых угловых ошибок величиной ±0.5°.
Из уровня техники известны способы увеличения эффективного углового покрытия антенны с сохранением того же КУ за счет возможности изменения диаграммы направленности. Это позволяет снизить требования к точности угловой ориентации антенны. Пример такого подхода раскрыт в патенте США 9391688, опубл. 14.08.2014, прототип «System and method of relay communication with electronic beam adjustment». В патенте предлагается способ изменения диаграммы направленности узконаправленной антенны в процессе работы системы так, чтобы направление прямой видимости всегда совпадало с направлением максимума измененной диаграммы направленности. В предложенном способе, однако, диапазон сканирования, то есть диапазон перестройки направления на максимум диаграммы направленности, оказывается ограничен. Из теории антенн известно, что отношение углового диапазона сканирования по углу к ширине главного лепестка диаграммы направленности по уровню -3 дБ не может превышать числа независимо управляемых излучающих элементов в соответствующей проекции (вертикальной для угла места или горизонтальной для азимутального угла). С другой стороны, в системах РРС миллиметрового диапазона длин волн полное число независимо управляемых элементов равно числу независимо подводимых к антенне радиочастотных каналов и, в большинстве случаев, числу радиочастотных модулей системы. Число таких каналов и модулей на практике ограничено из-за технических особенностей реализации величиной порядка 10. В случае 9 каналов, к примеру, число элементов в каждой проекции составляет 3, поэтому максимальный диапазон сканирования лишь втрое больше ширины главного лепестка диаграммы направленности по уровню -3 дБ. Для рассмотренного выше примера использование такой системы позволяет снизить требование к начальной ориентации антенны с ±0.5° до ±2.5° в идеальном случае.
Простейшие способы механической ориентации антенн без использования специальных устройств обеспечивают погрешности установки угла порядка ±3° и более. Для РРС миллиметрового диапазона такой точности оказывается часто недостаточно как для антенн с фиксированной диаграммой направленности, так и для антенн с управляемым направлением максимума. Таким образом, для систем РРС миллиметрового диапазона длин волн оказывается актуальной задача точной механической подстройки ориентации антенн при помощи специальных технических средств (во время начальной установки или при необходимости в процессе эксплуатации РРС).
Из уровня техники известны различные способы такой подстройки, которые можно условно разделить на способы, предполагающие использование дополнительных устройств, и способы, использующие сами приемопередатчики РРС для выбора угла. Способы подстройки ориентации антенн, использующие приемопередатчики РРС, имеют, при этом, значительное преимущество. В патенте США 7501982, опубл. 17.04.2008, прототип, «Antenna alignment method», раскрывается способ выбора ориентации антенны, использующий приемопередатчик РРС. Предложенное изобретение подразумевает поддержку в РРС специального режима для подстройки ориентации антенн. В режиме подстройки предлагается увеличить чувствительность приемника одним из множества способов, например, за счет передачи специальных длинных последовательностей известного сигнала и применения соответствующих методов цифровой обработки на приемнике. Предполагается, что в режиме подстройки возможно выполнить измерение коэффициента передачи канала системы по мощности (бюджет мощности линии) даже если направление прямой видимости совпадает с направлением боковых лепестков диаграммы направленности. Предполагается выполнение механической подстройки ориентации антенны для максимизации измеряемого коэффициента передачи канала по мощности.
Описанный способ позволяет сообщать поворотному устройству или персоналу, выполняющему подстройку ориентации антенны, информацию о величине угла требуемого поворота лишь в угловом диапазоне главного лепестка диаграммы направленности. При больших отклонениях угла ориентации антенны, приводящих к попаданию направления прямой видимости на направление боковых лепестков, теряется однозначность связи величины коэффициента передачи канала с углом и возможность определения текущего угла поворота. Также описанный способ принципиально не позволяет определить требуемое направление корректировки угла, так как подавляющее большинство антенн имеют симметричные диаграммы направленности. Кроме этого, для антенн, имеющих низкий уровень боковых лепестков, или при больших длинах пролета измерение коэффициента передачи за пределами главного лепестка диаграммы направленности может оказаться невозможным из-за невозможности детектирования сигнала и выполнения синхронизации на фоне теплового шума. Таким образом, использование изобретения предполагает выполнение слепого поиска оптимального направления антенн РРС.
Для ускорения процесса выбора угловой ориентации антенн РРС возникает потребность в способе механической настойки ориентации антенны, не требующем использования дополнительного оборудования и позволяющем в каждый момент времени указывать текущую величину и направление (знак) ошибки угловой ориентации, избегая слепого поиска оптимальной ориентации.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей заявленного изобретения является разработка способа устранения ошибки угловой ориентации антенн РРС миллиметрового диапазона длин волн в беспроводной сети топологии «точка-точка», предполагающего измерение величины и направления (знака) текущей ошибки угловой ориентации антенн на двух концах линии и последующую механическую коррекцию ориентации антенн. Предлагаемый способ задействует приемопередатчики РРС для определения текущего угла ориентации антенн. Предлагаемое изобретение применимо к РРС с управляемыми антеннами, для которых возможно сконфигурировать несколько диаграмм направленности с различной угловой ориентацией максимума.
Техническим результатом изобретения является ускорение процесса выбора оптимальной угловой ориентации антенн одного из приемопередатчиков, либо двух приемопередатчиков, образующих систему связи «точка-точка», при начальной установке или в процессе эксплуатации. Технический результат достигается за счет непосредственного определения величины и направления текущей ошибки угловой ориентации антенн в широком угловом диапазоне в каждый момент времени и их последующего устранения путем механического изменения ориентации антенн в одной или двух плоскостях (азимутальной и угла места).
Заявленный способ устранения ошибки угловой ориентации антенн в системе связи «точка-точка», состоящей из двух приемопередатчиков, между которыми устанавливается соединение, для устранения ошибки угловой ориентации антенны первого приемопередатчика включает:
– передачу модулированных радиосигналов первым приемопередатчиком с последовательным переключением используемой для передачи диаграммы направленности антенны из множества, состоящего, по крайней мере, из двух диаграмм с различной угловой ориентацией максимума диаграммы направленности;
– прием и измерение вторым приемопередатчиком мощностей сигналов, переданных первым приемопередатчиком с использованием, по крайней мере, двух диаграмм направленности антенны из указанного множества;
– определение величины и направления ошибки угловой ориентации антенны первого приемопередатчика, по крайней мере, в одной плоскости в результате обработки вторым приемопередатчиком измеренных мощностей сигналов, переданных первым приемопередатчиком с использованием, по крайней мере, двух диаграмм направленности антенны из указанного множества; и
– механическое изменение ориентации антенны первого приемопередатчика, по крайней мере, в одной плоскости.
Для устранения ошибки угловой ориентации антенны второго приемопередатчика, заявленный способ включает:
– передачу модулированных радиосигналов первым приемопередатчиком;
– прием и измерение вторым приемопередатчиком мощностей сигналов с последовательным переключением используемой для приема диаграммы направленности антенны из множества, состоящего, по крайней мере, из двух диаграмм с различной угловой ориентацией максимума диаграммы направленности;
– определение величины и направления ошибки угловой ориентации антенны второго приемопередатчика, по крайней мере, в одной плоскости, в результате обработки вторым приемопередатчиком измеренных мощностей сигналов, принятых вторым приемопередатчиком с использованием, по крайней мере, двух диаграмм направленности антенны из указанного множества; и
– механическое изменение ориентации антенны второго приемопередатчика, по крайней мере, в одной плоскости.
Обработка вторым приемопередатчиком измеренных мощностей заключается в выборе диаграммы направленности, соответствующей максимальной принимаемой мощности.
Обработка вторым приемопередатчиком измеренных мощностей заключается в выборе элемента из множества заранее известных векторов мощностей, наиболее близкого к вектору измеренных мощностей в векторном пространстве мощностей.
Для передачи с диаграммами направленности, имеющими различную угловую ориентацию максимума, используются, по крайней мере, два сигнала, модулированные различными последовательностями символов.
Используются последовательности с малой взаимной корреляцией.
Для передачи с диаграммами направленности, имеющими различную угловую ориентацию максимума, используется сигнал, модулированный единственной последовательностью символов, последовательность переключения диаграмм направленности первого приемопередатчика априорно известна обоим приемопередатчикам, и оба приемопередатчика синхронизованы по времени.
Сигналы модулированы последовательностями Голея.
Передача сигналов производится во временных интервалах, выделенных в структуре кадра, в которых не производится передача сигналов, несущих полезные данные, и других служебных сигналов.
Передача сигналов производится в режиме работы приемопередатчиков, специально предназначенном для устранения ошибки угловой ориентации антенн, в котором не выполняется передача полезных данных и других служебных сигналов.
Для формирования диаграмм направленности с различной угловой ориентацией максимума используются диэлектрические линзовые антенны с управляемым лучом.
Для формирования диаграмм направленности с различной угловой ориентацией максимума используются фазированные антенные решетки.
Определенные в заявленном способе величины ошибки угловой ориентации антенны используются для принятия решения о необходимости или об отсутствии необходимости механического изменения ориентации антенны.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Детали, признаки, а также преимущества настоящего изобретения следуют из ниже следующего описания реализации заявленного технического решения и чертежей, на которых показано:
на фиг. 1 – последовательность выполняемых действий при устранении ошибки угловой ориентации антенны;
на фиг. 2 – примеры диаграмм направленности антенны, для которой выполняется устранение ошибки угловой ориентации.
На чертежах цифрами обозначены следующие позиции:
101 – этап передачи модулированных радиосигналов первым приемопередатчиком, 102 – этап приема и измерения мощностей вторым приемопередатчиком, 103 – этап определения и индикации ошибок угловой ориентации антенны, 104 – этап механического поворота антенны, 201 – первая диаграмма направленности, 202 – вторая диаграмма направленности, 203 – оптимальное направление на второй приемопередатчик, 204 – пример текущего направления на второй приемопередатчик, 205 – левая граница углового диапазона, где возможно определение направления поворота по диаграмме с большей измеренной мощностью, 206 – правая граница углового диапазона, где возможно определение направления поворота по диаграмме с большей измеренной мощностью, 207 – другой пример текущего направления на второй приемопередатчик.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже приводится описание способа устранения ошибки угловой ориентации антенн в системе связи «точка-точка», предполагающего измерение величины и направления текущей ошибки угловой ориентации антенн на двух концах линии и последующую механическую коррекцию ориентации антенн.
Сеть состоит из двух приемопередатчиков, располагающихся на концах линии связи, которые названы первым и вторым приемопередатчиками. Предполагается, что измерение ошибок угловой ориентации производится вторым приемопередатчиком, и определенные ошибки ориентации доступны изначально на стороне второго приемопередатчика. Предлагаемый в изобретении способ состоит в реализации последовательности действий, изображенной на фиг. 1. Последовательность состоит из передачи модулированных радиосигналов первым приемопередатчиком (101), измерения мощностей принятых сигналов вторым приемопередатчиком (102), обработки измеренных мощностей вторым приемопередатчиком для определения и индикации текущих ошибок угловой ориентации антенны (103) и механического изменения ориентации (поворота) антенны (104).
Детали реализации отдельных этапов последовательности различны в зависимости от того, выполняется ли подстройка ориентации антенны первого приемопередатчика или подстройка ориентации антенны второго приемопередатчика.
Для устранения ошибки угловой ориентации антенны первого приемопередатчика способ устранения ошибки угловой ориентации антенн в системе связи «точка-точка», состоящей из двух приемопередатчиков, между которыми устанавливается соединение, осуществляют следующим образом:
В соответствии с фиг. 1 на этапе (101) для устранения ошибки угловой ориентации антенны первого приемопередатчика осуществляют передачу модулированных радиосигналов первым приемопередатчиком с использованием последовательного переключения используемой для передачи диаграммы направленности антенны из множества, состоящего, по крайней мере, из двух диаграмм с различной угловой ориентацией максимума диаграммы направленности.
Далее после этапа (101) для устранения ошибки угловой ориентации антенны первого приемопередатчика на этапе (102) осуществляют прием и измерение вторым приемопередатчиком мощностей сигналов, переданных первым приемопередатчиком с использованием, по крайней мере, двух диаграмм направленности антенны из указанного множества.
Затем после этапа (102) на этапе (103) осуществляют определение величины и направления ошибки угловой ориентации антенны первого приемопередатчика, по крайней мере, в одной плоскости (вертикальной и/или горизонтальной) в результате обработки вторым приемопередатчиком измеренных мощностей сигналов, переданных первым приемопередатчиком с использованием, по крайней мере, двух диаграмм направленности антенны из указанного множества. Для определения величины и направления ошибки угловой ориентации антенны в какой-либо плоскости предполагается, что, по крайней мере, некоторые диаграммы направленности в используемом наборе имеют различную ориентацию максимума в соответствующей плоскости.
Далее после этапа (103) на этапе (104) осуществляют механическое изменение ориентации антенны первого приемопередатчика, по крайней мере, в одной плоскости (вертикальной и/или горизонтальной) на основе определенной величины и направления ошибки угловой ориентации антенны первого приемопередатчика обслуживающим РРС персоналом или соответствующими устройствами в автоматическом режиме.
Для устранения ошибки угловой ориентации антенны второго приемопередатчика способ устранения ошибки угловой ориентации антенн в системе связи «точка-точка», состоящей из двух приемопередатчиков, между которыми устанавливается соединение, осуществляют следующим образом:
В соответствии с фиг. 1 на этапе (101) для устранения ошибки угловой ориентации антенны второго приемопередатчика осуществляют передачу модулированных радиосигналов первым приемопередатчиком.
Далее после этапа (101) для подстройки ориентации антенны второго приемопередатчика на этапе (102) осуществляют прием и измерение вторым приемопередатчиком мощностей сигналов с использованием последовательного переключения используемой для приема диаграммы направленности антенны из множества, состоящего, по крайней мере, из двух диаграмм с различной угловой ориентацией максимума диаграммы направленности.
Затем после этапа (102) на этапе (103) осуществляют определение величины и направления ошибки угловой ориентации антенны второго приемопередатчика, по крайней мере, в одной плоскости (вертикальной и/или горизонтальной), в результате обработки вторым приемопередатчиком измеренных мощностей сигналов, принятых вторым приемопередатчиком с использованием, по крайней мере, двух диаграмм направленности антенны из указанного множества. Для определения величины и направления ошибки угловой ориентации антенны в какой-либо плоскости предполагается, что, по крайней мере, некоторые диаграммы направленности в используемом наборе имеют различную ориентацию максимума в соответствующей плоскости.
Далее после этапа (103) на этапе (104) осуществляют механическое изменение ориентации антенны второго приемопередатчика, по крайней мере, в одной плоскости (вертикальной и/или горизонтальной) на основе определенной величины и направления ошибки угловой ориентации антенны второго приемопередатчика обслуживающим РРС персоналом или соответствующими устройствами в автоматическом режиме.
В одной конкретной реализации способа обработка вторым приемопередатчиком измеренных мощностей заключается в выборе диаграммы направленности, соответствующей максимальной принимаемой мощности. На фиг. 2 показан пример двух диаграмм направленности антенны (201) и (202), для которой выполняется подстройка ориентации. Приведенные диаграммы составляют множество диаграмм этапа (101) – передача сигналов или этапа (102) – измерение мощностей. Для примера рассматривается определение ориентации в одной плоскости. Определение ориентации во второй плоскости, при его наличии, аналогично. Направление на противоположный приемопередатчик, соответствующее оптимальной ориентации антенны, обозначено номером (203). Примеры возможных направлений на противоположный приемопередатчик, соответствующих текущей ориентации антенны, обозначены номерами (204) и (207). В предлагаемом способе при измерении максимальной мощности на диаграмме (201) определяется необходимость поворота антенны влево, а при измерении мощности на диаграмме (202) определяется необходимость поворота антенны вправо. В диапазоне текущих углов от (205) до (206) указанный способ обработки приводит к правильному определению направления поворота антенны, приводящего к оптимальной ориентации антенны. В общем случае, необходимые направления и углы поворота антенны однозначно определяются по номеру выбранной диаграммы направленности.
В другой конкретной реализации обработка вторым приемопередатчиком измеренных мощностей заключается в выборе элемента из множества заранее известных векторов мощностей, наиболее близкого к вектору измеренных мощностей в векторном пространстве мощностей. Множество векторов мощностей формируется предварительно, например, посредством перебора по углу с заданным малым шагом на множестве диаграмм направленности с различной угловой ориентацией максимума. Для каждого угла набор значений для всех диаграмм направленности образуют вектор, соответствующий, с точностью до общей нормировки, вектору мощностей, которые будут измерены при рассматриваемом угле ориентации антенны. При измерении вектора мощностей на этапе (102), совпадающего или близкого к одному из элементов множества векторов, делается вывод о равенстве текущего угла ориентации антенны углу, использованному для формирования элемента множества. В общем случае, необходимые направления и углы поворота антенны однозначно определяются по номеру выбранного элемента множества.
В одной конкретной реализации предложенного способа для передачи с диаграммами направленности, имеющими различную угловую ориентацию максимума, используются, по крайней мере, два сигнала, модулированных различными последовательностями символов. В частности, могут быть выбраны последовательности с малой взаимной корреляцией. Малая взаимная корреляция сигналов позволяет однозначно идентифицировать каждый из них на втором приемопередатчике. Идентификация сигналов позволяет связать измеренные мощности сигналов с диаграммами направленности первого приемопередатчика, использованными для передачи соответствующих сигналов.
В другой конкретной реализации для передачи с диаграммами направленности, имеющими различную угловую ориентацию максимума, используется сигнал, модулированный единственной последовательностью символов, либо различными последовательностями, имеющими большую взаимную корреляцию. Последовательность переключения диаграмм направленности первого приемопередатчика в этом случае может быть, например, априорно известна как первому, так и второму приемопередатчикам, а приемопередатчики могут быть синхронизованы по времени. Такой подход также позволяет однозначно связать измеренные мощности сигналов с диаграммами направленности первого приемопередатчика, использованными для передачи соответствующих сигналов.
В конкретной реализации предложенного способа передаваемые радиосигналы могут быть модулированы последовательностями Голея. Структура последовательностей Голея позволяет реализовать эффективный коррелятор Голея на втором приемопередатчике для быстрого и вычислительного простого измерения мощности принимаемого сигнала, что особенно актуально для РРС миллиметрового диапазона из-за широкой полосы сигнала.
В одной конкретной реализации предложенного способа передача сигналов производится во временных интервалах, выделенных в структуре кадра, в которых не производится передача сигналов, несущих полезные данные, и других служебных сигналов. Такие интервалы могут быть выделены в начале каждого кадра. В каждом интервале может выполняться передача одного из тестовых сигналов. Диаграммы направленности, используемые при передаче тестовых сигналов в выделенных интервалах времени, могут чередоваться от кадра к кадру так, что в нескольких последовательных кадрах по одному разу используются все диаграммы направленности из заданного набора. Используемые сигналы могут чередоваться в соответствии с чередованием диаграмм направленности. Вне выделенных интервалов может использоваться диаграмма направленности, выбранная оптимальным образом для передачи и приема полезного сигнала и других служебных сигналов.
В другой конкретной реализации передача сигналов производится в режиме работы приемопередатчиков, специально предназначенном для устранения ошибки угловой ориентации антенн, в котором не выполняется передача полезных данных и других служебных сигналов. В этом случае передача тестовых сигналов может занимать весь временной ресурс системы. Используемые диаграммы направленности и соответствующие сигналы могут чередоваться во времени.
В одной конкретной реализации предложенного способа для формирования диаграмм направленности с различной угловой ориентацией максимума могут использоваться диэлектрические линзовые антенны с управляемым лучом. В таких антеннах присутствует множество излучающих элементов, расположенных в фокальной плоскости линзы. Формирование различных диаграмм направленности в таких антеннах осуществляется за счет использования одного излучающего элемента из множества доступных.
В другой конкретной реализации для формирования диаграмм направленности с различной угловой ориентацией максимума могут использоваться фазированные антенные решетки. В этом случае каждой диаграмме направленности можно поставить во взаимно-однозначное соответствие набор фаз для различных элементов решетки. Все используемые наборы фаз в этом случае образуют кодовую книгу решетки, состоящую из конечного числа элементов.
В конкретной реализации предложенного способа возможность изменения диаграммы направленности, предполагаемая в данном изобретении, может также использоваться для динамической подстройки диаграммы направленности в процессе работы системы после начальной механической ориентации. Возможность динамической подстройки может использоваться, например, для компенсации незначительного изменения угла ориентации антенны в процессе эксплуатации. Определенные в предложенном способе величины ошибок угловой ориентации могут использоваться в процессе эксплуатации системы для принятия решения о необходимости проведения очередной механической корректировки ориентации антенны. Такое решение может быть принято в том случае, если определяемые ошибки превышают угловой диапазон изменения направления максимума диаграммы направленности, по крайней мере, в одной плоскости.
Предлагаемый способ настройки ориентации антенн РРС позволяет значительно расширить диапазон обнаруживаемых и измеряемых ошибок ориентации по сравнению с диапазоном изменения направления максимума диаграммы направленности такой же антенны за счет использования в том числе измеренных значений коэффициентов усиления в направлениях боковых лепестков диаграмм направленности. Расширение углового диапазона, в котором коэффициент усиления антенны достаточно велик, также позволяет расширить диапазон обнаруживаемых и измеряемых ошибок ориентации при низком отношении сигнал-шум принимаемого сигнала, например, при больших дальностях связи. Измерение коэффициентов усиления для нескольких диаграмм направленности позволяет по совокупности оценок определить не только факт неправильной ориентации, но и конкретное направление отклонения антенны и величину отклонения.
Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет не прибегать к слепому поиску оптимальной ориентации антенны при установке приемопередатчиков или в случае нарушения ориентации в процессе эксплуатации системы. Отсутствие необходимости в слепом поиске позволяет ускорить процесс выбора оптимальной ориентации антенн.
Изобретение было раскрыто выше со ссылкой на конкретный вариант его осуществления. Для специалистов могут быть очевидны и иные варианты осуществления изобретения, не меняющие его сущности, как она раскрыта в настоящем описании. Соответственно, изобретение следует считать ограниченным по объему только нижеследующей формулой изобретения.
1. Способ устранения ошибки угловой ориентации антенн в системе связи «точка-точка», состоящей из двух приемопередатчиков, между которыми устанавливается соединение, включающий:
– передачу модулированных радиосигналов первым приемопередатчиком;
– прием сигналов, переданных первым приемопередатчиком, и измерение мощностей принятых сигналов вторым приемопередатчиком;
отличающийся тем, что для устранения ошибки угловой ориентации антенны первого приемопередатчика осуществляют:
– передачу сигналов первым приемопередатчиком с последовательным переключением используемой для передачи диаграммы направленности антенны из множества, состоящего по крайней мере из двух диаграмм с различной угловой ориентацией максимума диаграммы направленности;
– прием и измерение вторым приемопередатчиком мощностей сигналов, переданных первым приемопередатчиком с использованием по крайней мере двух диаграмм направленности антенны из указанного множества;
– определение величины и направления ошибки угловой ориентации антенны первого приемопередатчика по крайней мере в одной плоскости в результате обработки вторым приемопередатчиком измеренных мощностей сигналов, переданных первым приемопередатчиком с использованием по крайней мере двух диаграмм направленности антенны из указанного множества; и
– механическое изменение ориентации антенны первого приемопередатчика по крайней мере в одной плоскости,
а для устранения ошибки угловой ориентации антенны второго приемопередатчика осуществляют:
– передачу сигналов первым приемопередатчиком;
– прием и измерение вторым приемопередатчиком мощностей сигналов с последовательным переключением используемой для приема диаграммы направленности антенны из множества, состоящего по крайней мере из двух диаграмм с различной угловой ориентацией максимума диаграммы направленности;
– определение величины и направления ошибки угловой ориентации антенны второго приемопередатчика по крайней мере в одной плоскости в результате обработки вторым приемопередатчиком измеренных мощностей сигналов, принятых вторым приемопередатчиком с использованием по крайней мере двух диаграмм направленности антенны из указанного множества; и
– механическое изменение ориентации антенны второго приемопередатчика по крайней мере в одной плоскости.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработка вторым приемопередатчиком измеренных мощностей заключается в выборе диаграммы направленности, соответствующей максимальной принимаемой мощности.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработка вторым приемопередатчиком измеренных мощностей заключается в выборе элемента из множества заранее известных векторов мощностей, наиболее близкого к вектору измеренных мощностей в векторном пространстве мощностей.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что для передачи с диаграммами направленности, имеющими различную угловую ориентацию максимума, используются по крайней мере два сигнала, модулированных различными последовательностями символов.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что используются последовательности с малой взаимной корреляцией.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что для передачи с диаграммами направленности, имеющими различную угловую ориентацию максимума, используется сигнал, модулированный единственной последовательностью символов, последовательность переключения диаграмм направленности первого приемопередатчика априорно известна обоим приемопередатчикам и оба приемопередатчика синхронизованы по времени.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что сигналы модулированы последовательностями Голея.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что передача сигналов производится во временных интервалах, выделенных в структуре кадра, в которых не производится передача сигналов, несущих полезные данные, и других служебных сигналов.
9. Способ по п.1, отличающийся тем, что передача сигналов производится в режиме работы приемопередатчиков, специально предназначенном для устранения ошибки угловой ориентации антенн, в котором не выполняется передача полезных данных и других служебных сигналов.
10. Способ по п.1, отличающийся тем, что для формирования диаграмм направленности с различной угловой ориентацией максимума используются диэлектрические линзовые антенны с управляемым лучом.
11. Способ по п.1, отличающийся тем, что для формирования диаграмм направленности с различной угловой ориентацией максимума используются фазированные антенные решетки.
12. Способ по п.1, отличающийся тем, что определенные в способе величины ошибки угловой ориентации антенны используются для принятия решения о необходимости или об отсутствии необходимости механического изменения ориентации антенны.
