一种信道自适应方法与流程

1.本发明涉及数据通信和传输技术领域，尤其涉及一种多环道滑环应用环境下的信道自适应方法。


背景技术：

2.旋转连通是一种在两个进行相对旋转的结构之间进行信号传输的方式。随着科技的进步，在现代军工、电子、航空、电力、冶金、石油化工、通信、网络监控和智能制造等关键设备中，需要大量使用多种旋转结构，在这些旋转结构中进行信号和能量的传输一直是业界研究的难点和热点。
3.在目前的应用中，主要采用导电滑环来实现在两个相对旋转的结构间的信号传输。传统的接触式导电滑环，定子和转子分别通过电刷和电环连接，并随转子的旋转而传输能量和信号。但是这种接触式导电滑环存在以下缺陷：因为电刷和电环在两个旋转机构中相对旋转时，始终处于摩擦状态，电刷和电环通过物理接触的方式进行通信。在使用一段时间之后，由于电刷和电环的不断摩擦而出现了磨损，会导致物理变形，导致电刷和电环的使用寿命大大缩短，电刷和电环时而接触时而不接触，形成非常不稳定的传输通道，可靠性和稳定性都会降低很多，甚至完全失效。而电刷和电环的寿命减短也会影响了整体产品的使用寿命，增加了整体产品的成本。
4.为了更好地解决传统的接触式导电滑环存在的寿命较短的问题，有一些解决方案中提出采用无线滑环技术实现传输连接。在采用无线滑环进行传输连接时，受限于装置成本或者硬件性能，系统最高工作频率是有限制的，其传输带宽也是有限制的，在一些应用中，单环道无法承载需求的传输速率，此时便需要多环道组合进行传输。但是多环道无线滑环在进行传输时，存在传输可靠性低的问题，引起该问题的主要原因有以下两个方面：(1)关于环境干扰，任何信号传输都存在空间辐射，都可以称作“干扰信号”，其影响了无线滑环系统本身信号的传输可靠性；(2)关于传输信号干扰，当多环道同时进行信号传输时，就可能导致其中一些环道信号受到干扰，例如近场辐射干扰或者同频干扰，如此影响了环道内信号的传输可靠性。
5.因此，亟需要一种信道自适应方法，其能实现对信道环境进行筛选和优化，解决信号传输过程中可靠性较低的问题，提高信号传输的可靠性。


技术实现要素：

6.为了解决上述技术问题，本发明提供一种信道自适应方法，该方法通过发送信道测试信号，得到适用于该信道的最佳发送频点或者最佳发送频段，实现信道传输频率的自适应。通过本发明中提供的信道自适应方法，可以有效地提高信号传输的可靠性。
7.为了实现上述发明目的，本发明中提供一种信道自适应方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤101，检查装置、系统连接、供电是否就绪；步骤102，第一端口向第二端口发送通信请求指令；步骤103，第一端口判断是否收到第二端口的回复；若第一端口未收到第二
端口的回复，则返回步骤101；步骤104，若第一端口收到第二端口的回复，第一端口向第二端口发送具有带宽的测试信号；步骤105，第二端口接收测试信号并进行信道质量评估；步骤106，第二端口将评估后的最佳频带或最佳频点的信息反馈给第一端口；步骤107，判断第一端口是否收到第二端口的反馈信息；若第一端口未收到第二端口的反馈信息，则返回步骤101；步骤108，若第一端口收到第二端口的反馈信息，第一端口根据第二端口的反馈信息，将有效信号的频带进行调整，发送有效信号进行通信；步骤109，第二端口接收第一端口中的有效信号，并对接收到的信号进行处理。
8.采用本发明中提供的信道自适应方法，具有以下优点：(1)在进行环道中通道自适应优化通信时，每次优化过程中仅有一个环道在进行通信，保证设置的通信频带和通信频点是最佳通信频带和最佳通信频点，进而提高信道传输过程中的可靠性。通过该信道自适应方法，能有效解决多环道滑环中每个环道都可能在进行传输时，相互之间存在干扰的问题。(2)在进行环道通信频带和通信频点设置时，已经考虑滑环所在的装置内存在其他不确定因素的干扰，避免在传输过程中，滑环所在的装置环境对信号传输的影响。
9.优选地，在步骤104中，测试信号的带宽为系统信号传输频带的范围。
10.优选地，在步骤104中，测试信号的精度根据系统通信质量要求而定。
11.优选地，在步骤104中，测试信号的频点为在带宽上均匀选择的多个不同的频点。
12.优选地，在步骤105中，评估信道质量的指标至少包括以下指标其中之一：信噪比、时延、误码率、重传率、空口速率、信号强度、数据吞吐量、比特差错率、符号差错率。
13.优选地，当信道质量评估指标为信噪比时，信道质量评估包括以下步骤：第二端口接收到测试信号后，计算该信道下各个频点处的信噪比。
14.优选地，信噪比最高的频带为最佳频带，信噪比最高的频点为最佳频点。
15.本发明还提供一种采用信道自适应方法的无线滑环系统，其特征在于，所述无线滑环系统包含第一端口、无线滑环装置和第二端口，其中，第一端口为无线滑环装置转子端的信号处理模块，第二端口为无线滑环装置定子端的信号处理模块；所述无线滑环装置至少包括转子、导电滑环和导电刷，所述导电刷与导电环道之间为非接触式无线电波传输结构；所述转子通过转子导线与第一端口相连接，所述导电刷的刷丝通过定子导线与第二端口相连接。
16.优选地，所述第一端口和第二端口至少具有以下功能其中之一：信号接收功能、信号调制功能、信号解调功能、信号发射功能及运算处理功能。
17.优选地，所述第一端口和第二端口之间的通信方式包含以下通信方式其中之一：单工通信、半双工通信及全双工通信。
附图说明
18.图1为本发明中多环道无线滑环系统的示意图。
19.图2为本发明中信道自适应方法的流程图。
20.图3为本发明中测试信号的示意图。
21.图4为本发明中计算得到的信道频率响应特性的示意图。
具体实施方式
22.以下配合图式及本发明的较佳实施例，进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段。
23.如图1，图1为本发明中多环道无线滑环系统1的示意图。图1中的多通道无线滑环系统1包括第一端口110、控制器130、无线滑环装置131和第二端口120。第一端口110包括第一处理器111和第一信号处理模块112。第二端口120包括第二处理器121和第二信号处理模块122。其中，无线滑环装置131的转子端连接第一信号处理模块112，第一信号处理模块112用于信号接收、信号调制、信号解调、信号发射，以及第一处理器111用于运算处理，使得第一端口110可以对多个环道上的信号进行处理。无线滑环装置131至少包括转子、n个导电环道和导电刷，其中，转子通过转子导线与第一端口110相连接，导电刷与导电环道之间为非接触式无线电波传输结构，导电刷的刷丝通过定子导线与第二端口120相连接。无线滑环装置131的定子端连接第二信号处理模块122，第二信号处理模块122用于信号接收、信号调制、信号解调、信号发射，以及第二处理器121用于运算处理，使得第二端口120可以对多个环道上的信号进行处理。第一端口110和第二端口120之间的通信可以是单工、半双工或者全双工。
24.如图2，图2为本发明中信道自适应方法的流程图。该通道自适应实现方法包含以下步骤：
25.步骤101，检查装置、系统连接、供电等是否就绪。
26.步骤102，第一端口向第二端口发送通信请求指令，以期望建议通信通道。
27.步骤103，第一端口判断是否收到第二端口的回复，若第一端口收到第二端口的回复，则执行步骤104；若第一端口未收到第二端口的回复，则返回步骤101。在步骤102中，第一端口向第二端口发出通信请求之后，第一端口便等待和确认是否收到第二端口的请求回复。如果单向通信建立成功，则第二端口会在收到第一端口的通信请求之后进行回复，第一端口会收到第二端口的回复指令；如果该通信建立失败，则第一端口不会收到第二端口的回复指令，此时需要返回至步骤101中，检查装置外围、系统连接以及供电等工作条件是否就绪，待检查确认工作条件就绪后开始通信。
28.步骤104，第一端口向第二端口发送具有带宽的测试信号。发送的带宽表示系统信号传输频带的范围，系统信号传输频带的范围受限于装置成本和装置性能。测试信号的精度可以根据系统的通信质量要求而定，在带宽上均匀地选择多个不同的频点(例如k个不同的频点f1、f2、
…
、fk,k是大于1的整数)。如图3中所示，图3中为带宽为b的不同频点的测试信号，其中频率精度为一百万赫兹(mhz)。
29.步骤105，第二端口接收测试信号并进行信道质量评估。信道质量能够反映当前信道状况的优劣，可以用于反映信道质量的指标包括：信噪比、时延、误码率、重传率、空口速率、信号强度、数据吞吐量、比特差错率、符号差错率等。本实施例中，以信噪比指标为例进行频点的选择。当第二端口接收到测试信号后，其接收到的某个频点的幅度(amplitude)为v2伏特(volts)，带宽范围内的干扰信号幅度为v1伏特，第二端口的第二处理器根据公式分别计算在各个频点处的信噪比(signaltonoiseratio，snr)：snr＝20*log(v2/v1)，进而计算出该信道下的频率响应特性。如图4中所示，图4为本实施例中计算得到的信道频率响应特性的示意图。在图4中，我们可以看出在带宽b的传输范围中各个频点的信噪比，以及在整
个传输范围中信噪比的变化趋势。
30.步骤106，第二端口将评估后的最佳频带或最佳频点的信息反馈给第一端口110。以信噪比指标为例，根据步骤105中计算的各个信道的质量评估指标值，对信噪比按照从高到低进行排序，信噪比最高的频带为最佳频带，信噪比最高的频点为最佳频点，进而筛选出该信道的最佳频带和最佳频点的信息。以图4中计算的结果为例，该信道的最佳频带为频点f1到频点f2之间的范围
△
w，最佳频点为f0。第二端口将上述得到的最佳频带和最佳频点的信息反馈给第一端口。值得注意的是，根据图3和图4的实施例可知，本发明是通过多个频点f1、f2、
…
、fk实现信道扫描，然后选择最佳频点f0或最佳频带(例如频点f1到频点f2之间的频带)来进行信号传输；且本发明适用于两个以上的多通道传输，也就是针对多个通道来选择对应的多个最佳频点或多个最佳频带。
31.步骤107，判断第一端口是否收到第二端口的反馈信息，若第一端口收到第二端口的反馈信息，则执行步骤108；若第一端口未收到第二端口的反馈信息，则返回步骤101，检查装置外围、系统连接以及供电等工作条件是否就绪，检查装置是否出现其他临时故障等，等故障消除之后重新开始通信。
32.步骤108，第一端口根据第二端口的反馈信息，将有效信号的频带进行调整，发送有效信号进行正式通信。
33.步骤109，第二端口接收第一端口中的有效信号，并对接收到的有效信号进行相应处理，实现第一端口和第二端口基于第一环道的正常通信。
34.以上为针对第一环道的自适应优化通信，采用相同的方法，我们可以接着用同样的方式实现无线滑环上所有环道的信道自适应优化。
35.通过本发明中提供的信道自适应方法，具有以下优势：(1)在进行环道中通道自适应优化通信时，每次优化过程中仅有一个环道在进行通信，保证设置的通信频带和通信频点是最佳通信频带和最佳通信频点，进而提高信道传输过程中的可靠性。通过该信道自适应方法，能有效解决多环道滑环中每个环道都可能在进行传输时，相互之间存在干扰的问题。(2)在进行环道通信频带和通信频点设置时，已经考虑滑环所在的装置内存在其他不确定因素的干扰，避免在传输过程中，滑环所在的装置环境对信号传输的影响。
36.以上所述仅是本发明的优选实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本实用发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。