天线覆盖系统、方法、通信设备和存储介质与流程

1.本技术涉及移动通信技术领域，特别是涉及一种天线覆盖系统、方法、通信设备和存储介质。


背景技术：

2.随着无线通信技术的发展，出现了微波通信技术，微波通信通常使用6ghz以上的频段，该频段波长较短，不适用于非视距传输，在遇到阻挡或稀疏深度衰落阻隔体时，容易导致通信性能急剧恶化。
3.传统技术中，可以通过部署天线来提高微波通信性能。
4.然而，目前的天线部署不适用于移动通信场景，特别是舰载通信或机载通信。以舰载通信为例，在舰船运行过程中，微波通信容易受到船体或船上部件的遮挡，天线无法保持360
°
无盲区覆盖，容易使通信质量下降。
5.因此，传统的微波通信天线技术存在容易出现覆盖盲区，无法保证通信质量的问题。


技术实现要素：

6.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够避免覆盖盲区、保证通信质量的天线覆盖系统、方法、通信设备和存储介质。
7.一种天线覆盖系统，所述系统包括中心控制设备和边缘设备；所述边缘设备配置有定向天线；
8.所述中心控制设备，用于获取所述定向天线的天线参数；根据所述天线参数，生成针对于所述定向天线的天线控制信息；发送所述天线控制信息至所述边缘设备；
9.所述边缘设备，用于接收所述天线控制信息；根据所述天线控制信息，控制所述定向天线执行全覆盖操作；所述全覆盖操作包括在所述定向天线中选取目标天线、调整所述目标天线的俯仰角、控制所述目标天线的发射功率、控制多个所述目标天线进行协作传输中的至少一种。
10.在其中一个实施例中，所述中心控制设备，还用于获取所述定向天线的方位角；根据所述中心控制设备的中心坐标，对所述方位角进行角度变换，得到与所述中心坐标相匹配的变换后方位角；根据所述变换后方位角确定目标方位角，并发送所述目标方位角至所述边缘设备；
11.所述边缘设备，还用于在接收到所述目标方位角时，根据所述目标方位角，在所述定向天线中确定所述目标天线。
12.在其中一个实施例中，所述边缘设备还配置有陀螺仪；所述边缘设备，还用于通过所述陀螺仪测量所述目标天线的俯仰角；根据预设的俯仰角基准值，计算与所述俯仰角相匹配的俯仰角调整值；根据所述俯仰角调整值，调整所述目标天线的所述俯仰角。
13.在其中一个实施例中，所述中心控制设备，还用于通过所述边缘设备控制多个所
述定向天线接收广播信号，得到多个广播接收信号；通过在所述多个广播接收信号的信号强度中选取最大值，确定所述定向天线中的所述目标天线；
14.所述中心控制设备，还用于根据所述天线覆盖系统的系统功率对所述目标天线分配功率，得到所述目标天线的功率分配值，并发送所述功率分配值至所述边缘设备，以供所述边缘设备根据所述功率分配值控制所述目标天线的所述发射功率。
15.在其中一个实施例中，所述中心控制设备配置有时钟源；所述中心控制设备，还用于获取所述时钟源的时钟信息；对所述时钟信息进行编码，得到时钟编码信息；发送所述时钟编码信息至所述边缘设备；
16.所述边缘设备，还用于在接收到所述时钟编码信息时，对所述时钟编码信息进行解码，得到时钟解码信息；根据所述时钟解码信息，得到所述边缘设备的本地时钟，以供所述边缘设备跟踪所述中心控制设备的时钟。
17.在其中一个实施例中，所述中心控制设备与所述边缘设备通过光纤链路相通信；所述中心控制设备，还用于获取多个所述光纤链路的光纤时延；通过在所述光纤时延中选取最大值，得到所述光纤时延的时延基准值；根据所述时延基准值，确定所述光纤时延对应的时延补偿值，并根据所述时延补偿值对所述光纤时延进行补偿，以供所述多个光纤链路的所述光纤时延进行对齐；
18.所述中心控制设备，还用于发送控制字至所述边缘设备，并接收所述边缘设备回传的所述控制字；所述发送控制字至所述边缘设备对应于第一时刻；所述接收所述边缘设备回传的所述控制字对应于第二时刻；根据所述第一时刻和所述第二时刻的时间差，得到所述光纤时延。
19.在其中一个实施例中，所述系统还包括发射天线系统和接收天线系统；所述发射天线系统包括中心控制发射设备和边缘发射设备；所述边缘发射设备配置有定向发射天线；所述接收天线系统包括中心控制接收设备和边缘接收设备；所述边缘接收设备配置有定向接收天线；
20.所述发射天线系统，用于通过所述中心控制发射设备获取发送信号，对所述发送信号进行空时块编码，生成对应于多个所述边缘发射设备的编码信号，并传输所述编码信号至所述多个边缘发射设备，以供所述多个边缘发射设备控制多个所述定向发射天线协作传输所述编码信号至所述接收天线系统；
21.所述接收天线系统，用于通过所述边缘接收设备控制所述定向接收天线接收所述编码信号，估计所述编码信号的到达角，根据所述到达角对所述编码信号进行波束合成，得到对应于所述边缘接收设备的波束合成信号，并传输多个所述波束合成信号至所述中心控制接收设备，以供所述中心控制接收设备对所述多个波束合成信号进行合并，得到所述接收天线系统的输出信号。
22.在其中一个实施例中，所述接收天线系统，还用于通过所述定向接收天线接收所述发射天线系统发射的训练序列，通过将所述训练序列与预设的本地序列进行互相关运算，得到对应于所述定向接收天线的接收信号频偏和接收信号时延；根据所述接收信号频偏和所述接收信号时延，对所述波束合成信号进行信号同步，得到同步接收信号；
23.所述接收天线系统，还用于获取对应于所述同步接收信号的信道估计值；根据所述信道估计值对多个所述同步接收信号进行信号合并，得到所述输出信号。
24.一种天线覆盖方法，所述方法包括：
25.获取定向天线的天线参数；
26.根据所述天线参数，生成针对于所述定向天线的天线控制信息；
27.发送所述天线控制信息至边缘设备，以供所述边缘设备在接收到所述天线控制信息时，根据所述天线控制信息，控制所述定向天线执行全覆盖操作；所述全覆盖操作包括在所述定向天线中选取目标天线、调整所述目标天线的俯仰角、控制所述目标天线的发射功率、控制多个所述目标天线进行协作传输中的至少一种。
28.一种天线覆盖方法，所述方法包括：
29.接收中心控制设备发送的天线控制信息；所述天线控制信息为所述中心控制设备获取定向天线的天线参数，根据所述天线参数生成的针对于所述定向天线的天线控制信息；
30.根据所述天线控制信息，控制定向天线执行全覆盖操作；所述全覆盖操作包括在所述定向天线中选取目标天线、调整所述目标天线的俯仰角、控制所述目标天线的发射功率、控制多个所述目标天线进行协作传输中的至少一种。
31.一种通信设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
32.获取定向天线的天线参数；
33.根据所述天线参数，生成针对于所述定向天线的天线控制信息；
34.发送所述天线控制信息至边缘设备，以供所述边缘设备在接收到所述天线控制信息时，根据所述天线控制信息，控制所述定向天线执行全覆盖操作；所述全覆盖操作包括在所述定向天线中选取目标天线、调整所述目标天线的俯仰角、控制所述目标天线的发射功率、控制多个所述目标天线进行协作传输中的至少一种。
35.一种通信设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
36.接收中心控制设备发送的天线控制信息；所述天线控制信息为所述中心控制设备获取定向天线的天线参数，根据所述天线参数生成的针对于所述定向天线的天线控制信息；
37.根据所述天线控制信息，控制定向天线执行全覆盖操作；所述全覆盖操作包括在所述定向天线中选取目标天线、调整所述目标天线的俯仰角、控制所述目标天线的发射功率、控制多个所述目标天线进行协作传输中的至少一种。
38.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
39.获取定向天线的天线参数；
40.根据所述天线参数，生成针对于所述定向天线的天线控制信息；
41.发送所述天线控制信息至边缘设备，以供所述边缘设备在接收到所述天线控制信息时，根据所述天线控制信息，控制所述定向天线执行全覆盖操作；所述全覆盖操作包括在所述定向天线中选取目标天线、调整所述目标天线的俯仰角、控制所述目标天线的发射功率、控制多个所述目标天线进行协作传输中的至少一种。
42.一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实
现以下步骤：
43.接收中心控制设备发送的天线控制信息；所述天线控制信息为所述中心控制设备获取定向天线的天线参数，根据所述天线参数生成的针对于所述定向天线的天线控制信息；
44.根据所述天线控制信息，控制定向天线执行全覆盖操作；所述全覆盖操作包括在所述定向天线中选取目标天线、调整所述目标天线的俯仰角、控制所述目标天线的发射功率、控制多个所述目标天线进行协作传输中的至少一种。
45.上述天线覆盖系统、方法、通信设备和存储介质，通过中心控制设备获取定向天线的天线参数，根据天线参数生成针对于定向天线的天线控制信息，发送天线控制信息至边缘设备，可以使中心控制设备针对边缘设备定向天线的情况进行协调管理和集中控制；通过边缘设备接收天线控制信息，根据天线控制信息控制定向天线执行全覆盖操作，可以避免定向天线出现覆盖盲区，保证通信质量。
附图说明
46.图1为一个实施例中天线覆盖系统的应用环境图；
47.图2为一个实施例中天线覆盖系统的结构框图；
48.图3为一个实施例中天线覆盖系统中心控制设备的功能示意图；
49.图4为一个实施例中天线覆盖系统计算资源复用的示意图；
50.图5为一个实施例中天线覆盖系统边缘设备交叠覆盖部署的示意图；
51.图6为一个实施例中天线覆盖系统不同数量边缘设备交叠覆盖的示意图；
52.图7为一个实施例中天线覆盖系统交叠覆盖和全域覆盖的示意图；
53.图8为一个实施例中发射天线系统发射协作处理的示意图；
54.图9为一个实施例中接收天线系统接收协作处理的示意图；
55.图10为一个实施例中同步序列的示意图；
56.图11为一个实施例天线覆盖方法的流程示意图；
57.图12为另一个实施例中天线覆盖方法的流程示意图；
58.图13为一个实施例中通信设备的内部结构图。
具体实施方式
59.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
60.本技术提供的天线覆盖系统，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，中心控制设备102与边缘设备104相通信，中心控制设备102与边缘设备104之间可以但不限于通过各种金属导线、光纤和无线通信链路相连接。其中，中心控制设备102可以但不限于是各种无线通信基站和终端，边缘设备104可以但不限于是各种部署有定向天线、智能天线的天线单元。
61.在一个实施例中，如图2所示，提供了一种天线覆盖系统200，系统包括：中心控制设备102和边缘设备104；边缘设备104配置有定向天线。
62.中心控制设备102，用于获取定向天线的天线参数；根据天线参数，生成针对于定向天线的天线控制信息；发送天线控制信息至边缘设备104。
63.其中，定向天线的天线参数包括定向天线的方位角、俯仰角、广播接收信号中导频信号的信号强度、时钟、光纤时延、天线协作的时延和频偏。
64.其中，天线控制信息包括对边缘设备104定向天线的选择、俯仰角、发射功率、天线协作进行控制的控制信号。
65.具体实现中，在舰载或机载通信场景下，可以在舰船或飞机上部署一个中心控制设备102和多个边缘设备104，其中，每个边缘设备104可以生成定向波束，相比于全向波束，定向波束可以增大通信距离，每个定向波束覆盖一定角度，多个边缘设备104的定向波束联合起来能够实现360
°
全向覆盖，中心控制设备102和边缘设备104之间可以通过光纤相通信，并组成天线覆盖系统200，中心控制设备102可以对多个边缘设备104进行协调管理和集中控制。在管理和控制过程中，中心控制设备102可以获取边缘设备104定向天线的天线参数，根据天线参数生成天线控制信息，并通过光纤将天线控制信息发送至边缘设备104，以供边缘设备104可以根据天线控制信息进行操作，实现360
°
无盲区覆盖，具体包括：根据方位角选取信号传输性能最优的定向天线，作为目标天线；调整目标天线的俯仰角，确保舰船或飞机运行过程中在俯仰方向上的无盲区覆盖；对目标天线进行功率控制，确保通信质量；若选择相邻两个定向天线作为目标天线，则控制两个定向天线进行协作传输，提高边缘用户通信质量，以及用户移动过程中边缘设备的平滑切换。
66.例如，在海上舰艇编队组网场景下，单个舰艇与其它舰艇之间需要实现360
°
无盲区高速宽带通信。针对一艘大型驱逐舰，可以首先在不影响船体和机体的隐身效果前提下，获取舰船上的可部署位置，然后根据可部署位置，以及舰体的大小和形态来部署天线覆盖系统200，包括部署中心控制设备102，部署天线单元的个数、位置、交叠覆盖方式，以及避免船体的遮挡。可以将中心控制设备102部署于船体中心，以保证各个方向均可以得到较好的通信性能，在舰艇长150米，宽20～30米，高30米情况下，中心控制设备102最大可以支持6个天线单元的拉远部署，可以将6个天线单元部署在舰艇边缘，每个天线单元可以相当于一个面天线，覆盖100～180
°
的扇区，相邻天线单元可以通过空间分集进行交叠覆盖，在中心控制设备102协调管理和集中控制下，天线覆盖系统200可形成全域覆盖效果。其中，相邻天线单元之间可以形成10～30
°
的交叠区域，最大可以形成2发4收的分集效果，等效空间发射分集数量最大为2，等效空间接收分集数量最大为4。多个舰艇节点之间的业务传输可以利用各个节点的doa(direction of arrival，波达方向)信息，优选组合发射天线，产生定向多波束收发，在天线单元之间的交叠覆盖区域，节点之间的通信既可以获得定向波束增益，又可以获得空间分集增益。
67.在一种具体实施方式中，如图3所示，提供了天线覆盖系统200中心控制设备102的功能示意图。中心控制设备102通过光纤从边缘设备102获取天线参数，根据天线参数对边缘设备102分布式天线方位/俯仰角度的集中管理和控制；对分布式天线单元发射子集选择以及功率分配等系统参数进行优化并联合进行规划；对分布式系统宏分集(空间分集)软计算资源进行均衡部署以及复用控制。中心控制设备102还通过光纤将生成的各种天线控制信息和参数回传给边缘设备104。
68.边缘设备104，用于接收天线控制信息；根据天线控制信息，控制定向天线执行全
覆盖操作；全覆盖操作包括在定向天线中选取目标天线、调整目标天线的俯仰角、控制目标天线的发射功率、控制多个目标天线进行协作传输中的至少一种。
69.其中，目标天线为从多个候选边缘设备104中选取的用于传输信号的定向天线。
70.其中，协作传输为相邻边缘设备104通过空间分集进行协作共同传输信号。
71.具体实现中，边缘设备104在接收到天线控制信息后，可以根据天线控制信息对定向天线进行控制，实现360
°
无盲区覆盖，具体包括：根据中心控制设备102指定的最优方位角(目标方位角)选取定向天线，作为目标天线；根据中心控制设备102给出的俯仰角调整值，或自身测得的俯仰角调整值，调整目标天线的俯仰角，确保运行过程中在俯仰方向上的无盲区覆盖；根据中心控制设备102给出的功率分配值，对目标天线进行功率控制，确保通信质量；若选择相邻两个定向天线作为目标天线，则根据中心控制设备102给出的编码信息、功率信息等，控制两个定向天线进行协作传输，提高边缘用户通信质量，以及用户移动过程中边缘设备的平滑切换。
72.上述天线覆盖系统，通过中心控制设备获取定向天线的天线参数，根据天线参数生成针对于定向天线的天线控制信息，发送天线控制信息至边缘设备，可以使中心控制设备针对边缘设备定向天线的情况进行协调管理和集中控制；通过边缘设备接收天线控制信息，根据天线控制信息控制定向天线执行全覆盖操作，可以避免定向天线出现覆盖盲区，保证通信质量。
73.在一个实施例中，上述中心控制设备，还用于获取定向天线的方位角；根据中心控制设备的中心坐标，对方位角进行角度变换，得到与中心坐标相匹配的变换后方位角；根据变换后方位角确定目标方位角，并发送目标方位角至边缘设备；上述边缘设备，还用于在接收到目标方位角时，根据目标方位角，在定向天线中确定目标天线。
74.具体实现中，各个边缘设备将定向天线的方位角上报到中心控制设备，中心控制设备以自身的中心坐标为参考，将方位角统一映射到中心坐标下，得到变换后方位角，从变换后方位角中选取最优角度作为目标方位角，例如，可以选取一个发射和接收信号最强的角度作为目标方位角。中心控制设备将目标方位角发送给边缘设备，边缘设备根据得到的目标方位角，选取一个波束方向与目标方位角方向相匹配的定向波束进行发送和接收。
75.实际应用中，各个天线单元将方位角度上报到中心控制设备，中心控制设备收集并暂存方位角度，然后以中心坐标为参考，将方位角映射到统一坐标下的绝对用户到达方位角度。中心控制设备利用映射后的用户方位角信息，从候选天线单元中选取几条最优的天线单元进行信号指向性发射。进一步地，映射后的多节点用户方位角信息也可以派生得到全网用户相对编队位置。进一步地，天线单元上报的doa方位角联合基带均衡snr等也可作为分集处理的优选参数。
76.本实施例中，通过中心控制设备获取定向天线的方位角，根据中心控制设备的中心坐标，对方位角进行角度变换，得到与中心坐标相匹配的变换后方位角，根据变换后方位角确定目标方位角，并发送目标方位角至边缘设备，可以使中心控制设备根据定向天线的方位角选取出信号传输质量最优的目标方位角；通过边缘设备在接收到目标方位角时，根据目标方位角，在定向天线中确定目标天线，可以使边缘设备控制目标天线进行信号的收发，避免覆盖盲区，确保通信质量。
77.在一个实施例中，边缘设备还配置有陀螺仪；上述边缘设备，还用于通过陀螺仪测
量目标天线的俯仰角；根据预设的俯仰角基准值，计算与俯仰角相匹配的俯仰角调整值；根据俯仰角调整值，调整目标天线的俯仰角。
78.其中，陀螺仪可以为三轴陀螺仪。
79.具体实现中，边缘设备上配置有陀螺仪，陀螺仪与边缘设备的相对位置和相对俯仰角度保持不变，边缘设备可以通过陀螺仪测量天线俯仰角，并通过计算俯仰角与预设基准值之间的差值，得到相应的俯仰角调整值，边缘设备可以根据俯仰角调整值调整目标天线的俯仰角。
80.实际应用中，可以通过三轴陀螺仪来测量船体俯仰方向摆动角度，测量频度为毫秒级别，多次测量值滑动平均输出作为单词俯仰角度调整相对值。船体摆动可以为前后高低摆动、左右倾斜摆动或前两种的组合摆动，天线单元布置在船体不同的地方，所以每个天线单元俯仰摆动是不一样的。陀螺仪可以采用两种部署方案。方案一是将陀螺仪部署在中心控制设备，需要事先以中心控制设备为坐标中心对天线单元进行坐标位置参数的测量、映射和记录，再根据坐标位置参数和中心控制设备测量的相对角度联合计算得到每个天线单元俯仰角的调整度数。方案二是将陀螺仪部署在各个天线单元，此方案不需要做坐标测量、映射和计算，只需要将陀螺仪芯片在电路板摆放位置与面天线方位或俯仰方向保持固定，直接使用陀螺仪测量的俯仰角度对本天线单元进行俯仰调整。上述方案一，由于船体形态、中心控制设备和天线单元部署存在多样性和不确定性，存在工程实现难度，且不满足分布式兄台那个灵活部署要求，因此方案二适于工程实现。
81.本实施例中，边缘设备通过陀螺仪测量目标天线的俯仰角，根据预设的俯仰角基准值，计算与俯仰角相匹配的俯仰角调整值，根据俯仰角调整值，调整目标天线的俯仰角，可以在船舰航行过程中调整目标天线的俯仰角，避免目标定向天线出现覆盖盲区，保证通信质量。
82.在一个实施例中，上述中心控制设备，还用于通过边缘设备控制多个定向天线接收广播信号，得到多个广播接收信号；通过在多个广播接收信号的信号强度中选取最大值，确定定向天线中的目标天线；上述中心控制设备，还用于根据天线覆盖系统的系统功率对目标天线分配功率，得到目标天线的功率分配值，并发送功率分配值至边缘设备，以供边缘设备根据功率分配值控制目标天线的发射功率。
83.其中，广播信号为包含导频信息的广播信号，可以测量接收信号强度，可以为一组伪随机噪声(pseudorandom noise，pn)序列。
84.具体实现中，边缘设备可以接收其他节点发送的广播信号，并传输给中心控制设备，中心控制设备在接收到的多个广播接收信号中选取信号强度最大的，相应的信道衰落最小，将相应的定向天线确定为目标天线，可以确保信号传输质量。为确保天线覆盖系统的系统功率可以得到充分利用，可以将系统功率分配给目标天线，进一步地，还可以根据信号传输质量为多个目标天线分配发射功率，以实现系统功率的最优化分配。
85.实际应用中，大规模分布式天线系统可以在不增加频谱资源的情况下，利用分布式天线无盲区覆盖来提高通信性能，但是当使用多天线时需要使用与天线数目一样多的数字处理单元和射频链路，容易增加系统硬件成本。可以通过多节点天线单元的功率控制来减小多天线系统成本和复杂度。在收发端采用多个天线，搭配少量射频链路，按照一定优选准则，节点中心控制设备在某个时刻采用全天线单元定向广播策略来实现其他节点对自身
的快速发现、方向定位，在某个时刻激活一组最优的分布式天线子集来实现定向通信，或者定向和空间分集联合通信。在保留分布式天线系统容量提升和通信效果的优势下，节点单元功率集中控制有效降低能效成本与网络开销。
86.本实施例中，中心控制设备通过边缘设备控制多个定向天线接收广播信号，得到多个广播接收信号，通过在多个广播接收信号的信号强度中选取最大值，确定定向天线中的目标天线，可以得到信道条件较好的定向天线，将其确定为目标天线；通过中心控制设备根据天线覆盖系统的系统功率对目标天线分配功率，得到目标天线的功率分配值，并发送功率分配值至边缘设备，可以对目标天线优化功率分配，有效降低能效成本和网络开销。
87.在一个实施例中，如图4所示，提供了一种天线覆盖系统计算资源复用的示意图。天线覆盖系统的边缘设备可以彼此独立、分布式交叠部署、相互协作组成一个虚拟宏分集系统。宏分集mimo包括分组空时编码、多路信号检测、多路信道估计等，信号处理计算复杂度也大幅增加。将边缘设备的计算结果、参数通过光纤的命令字传递给中心控制设备。中心控制设备借助这些结果和参数(例如各种pn码字的相关峰能量、doa信息等)优选判决(例如选取最大相关峰、接收信号能量最强的doa)，最终达到分布式边缘设备和中心控制设备计算资源复用目的，相应降低计算能效和处理时延。进一步地，中心控制设备的集中控制策略(包括集中参数控制、分集集中控制、计算资源复用处理等)，可以获取分集增益，同时使计算负荷分布更加均匀。
88.在一个实施例中，中心控制设备配置有时钟源；上述中心控制设备，还用于获取时钟源的时钟信息；对时钟信息进行编码，得到时钟编码信息；发送时钟编码信息至边缘设备；上述边缘设备，还用于在接收到时钟编码信息时，对时钟编码信息进行解码，得到时钟解码信息；根据时钟解码信息，得到边缘设备的本地时钟，以供边缘设备跟踪中心控制设备的时钟。
89.具体实现中，可以在中心控制设备配置时钟源，中心控制设备对时钟源的时钟信息进行编码，发送时钟编码信息至边缘设备，边缘设备在获取到时钟编码信息后解码得到时钟解码信息，根据时钟解码信息控制本地时钟，保持与中心控制设备的时钟相一致。
90.实际应用中，为避免分布式天线单元产生频率误差，进而影响发送evm(error vector magnitude，误差矢量幅度)和接收信噪比，影响系统分集效果，可以控制各个天线单元时钟同步。可以采用两种方案，方案一是在各个分布式天线单元部署北斗/gps(global positioning system，全球定位系统)和高精度时钟源，方案二是在中心控制设备部署北斗/gps和高精度时钟源。其中方案二的核心在于光纤时钟恢复，可以在光纤底层采用高速穿行传输总线协议，通过数据编码将时钟信息嵌入到传输的数据流里，然后在接收端把时钟恢复提取出来。时钟恢复电路对高速串行传输和接收同样至关重要。时钟恢复的目的是跟踪发送端的时钟漂移和抖动，以确保数据正常采样，同时可以将此恢复的时钟作为本地时钟源的跟相参考，将本地时钟与远程时钟同源化。cdr(clock data recovery，时钟恢复电路)一般都是通过pll(phase locked loop，锁相环)方式实现。采用高速并行架构的可编程逻辑fpga实现光纤协议传输，包括时钟恢复，最大单条光纤链路线速率可以支持6.144gbps，恢复时钟的时钟精度可达到0.05ppm。
91.本实施例中，通过中心控制设备获取时钟源的时钟信息，对时钟信息进行编码，得到时钟编码信息，发送时钟编码信息至边缘设备，可以发送中心控制设备时钟至边缘设备；
t12_n。
96.本实施例中，通过中心控制设备获取多个光纤链路的光纤时延，通过在光纤时延中选取最大值，得到光纤时延的时延基准值，根据时延基准值，确定光纤时延对应的时延补偿值，并根据时延补偿值对光纤时延进行补偿，可以供多个光纤链路的光纤时延进行时延对齐，使多个边缘设备时延对齐，保证分集效果和系统整体性能；通过中心控制设备发送控制字至边缘设备，并接收边缘设备回传的控制字，发送控制字至边缘设备对应于第一时刻，接收边缘设备回传的控制字对应于第二时刻，根据第一时刻和第二时刻的时间差，得到光纤时延，可以准确测量每个边缘设备的光纤时延，进而对光纤时延进行准确补偿。
97.在一个实施例中，如图5所示，提供了一种天线覆盖系统边缘设备交叠覆盖部署的示意图。在中心控制设备控制下，每个边缘设备的定向波束可覆盖一定角度的扇区，相邻边缘设备的定向波束可通过交叠覆盖形成空间分集，实现空间分集增益。在近似椭圆舰体上可以布置6个边缘设备，依次编号为a0，a1，a2，a3，a4，a5，其中a0和a5，a0和a1可形成交叠；a1和a2，a2和a3可形成交叠，依次类推。不同大小的舰艇所能提供的安装位置及数量各不相同。舰艇或机体上可部署的边缘设备数量和位置决定交叠区域的方位覆盖范围和个数，交叠覆盖区域的分集效果取决于空时编码的设计和交叠边缘设备组合子集的选取。交叠区域个数越多、交叠区域方位覆盖范围越宽，可利用的空间分集机会才会更多，分集效果才会更佳，同时可以为扇区无缝切换提供平滑过渡。
98.图6提供了一种天线覆盖系统不同数量边缘设备交叠覆盖的示意图，图中编号区域为交叠区域，可以看到，当部署4个天线单元时可以形成4个交叠区域、部署5个天线单元时可以形成5个交叠区域，依次类推。当1个天线单元的覆盖扇区为100
°
时，设置4个天线单元，相邻天线单元之间交叠区域为10
°
，可以实现360
°
无盲区覆盖((100-10)
×
4＝360)。
99.图7提供了一种天线覆盖系统交叠覆盖和全域覆盖的示意图，其中分布式部署的定向波束可以实现360
°
无盲区覆盖，在定向波束之间的交叠区域，由于相邻天线单元交叠覆盖，可以保证天线单元边缘用户的通信效果，通过中心控制设备的集中式控制，当用户在相邻天线单元的覆盖区域移动时，可以保证移动通信在相邻扇区间平滑切换，保证通信的稳定性。
100.在一个实施例中，系统还包括发射天线系统和接收天线系统；发射天线系统包括中心控制发射设备和边缘发射设备；边缘发射设备配置有定向发射天线；接收天线系统包括中心控制接收设备和边缘接收设备；边缘接收设备配置有定向接收天线；发射天线系统，用于通过中心控制发射设备获取发送信号，对发送信号进行空时块编码，生成对应于多个边缘发射设备的编码信号，并传输编码信号至多个边缘发射设备，以供多个边缘发射设备控制多个定向发射天线协作传输编码信号至接收天线系统；接收天线系统，用于通过边缘接收设备控制定向接收天线接收编码信号，估计编码信号的到达角，根据到达角对编码信号进行波束合成，得到对应于边缘接收设备的波束合成信号，并传输多个波束合成信号至中心控制接收设备，以供中心控制接收设备对多个波束合成信号进行合并，得到接收天线系统的输出信号。
101.其中，发射天线系统为发射信号的天线覆盖系统，接收天线系统为接收信号的天线覆盖系统。
102.具体实现中，可以使用分布式天线协作传输技术，通过多个分布式天线交叠区域
形成的空间分集来提高信号增益，以此来解决边缘用户通信体验问题。发射天线系统的中心控制发射设备在获取到一组发送信号后，可以对发送信号进行空时块编码(stbc，space-time block coding)，生成两组正交信号，将两组正交信号分别传输至两个相邻的边缘发射设备，通过两个边缘发射设备进行发送。接收天线系统可以通过两个边缘接收信号接收两组正交信号，经doa估计、波束合成处理后，传输至中心控制接收设备，中心控制接收设备进行同步处理和分集合并，分集合并的信号经解调后可以得到输出信号。
103.在一种具体实施方式中，如图8所示，提供了一种发射天线系统发射协作处理的示意图。当用户处于两个天线单元的交叠覆盖区域内时，中心控制设备可以采用这两个天线单元协作发射传输，增加发射信号强度。发射协作传输可以采用stbc技术，由于stbc的编码矩阵具备正交性，形成的天线发送信号也具备正交性，译码复杂度低，且能够获得满发射分集增益。
104.在另一种具体实施方式中，分布式天线协作发射通过将发射波束形成与stbc相结合，在波束域进行stbc，同时获得波束形成增益和编码分集增益。具体地，发射天线系统采用不同的波束形成权值产生多个发射波束来获取阵列增益，每个波束传输的信号基于stbc的方式生成。例如，当采用alamouti空时编码方案时，若发送信号为[x1，x2]，经过stbc编码，可以生成两组发送信号：[x1，-x2*]和[x2，x1*]，可以通过两个边缘发射设备分别发送。由于stbc的编码矩阵具备正交性，生成的两组发送信号也具备正交性，在接收天线系统可以采用独立的最大似然译码检测，在降低译码复杂度的同时可以获得满分集增益。
[0105]
在另一种具体实施方式中，如图9所示，提供了一种接收天线系统接收协作处理的示意图。当每个天线单元的接收范围为100
°
时，多个天线单元接收覆盖重叠区域较大，同一信号可被多个天线单元同时接收，接收天线系统可以采用接收协作技术对多个天线单元的接收信号进行分集合并处理，获得接收分集增益。其中，每个天线单元可以对接收到的信号进行doa估计和波束合成处理，然后将合成的信号发送给中心控制设备，中心控制设备对接收到的每个天线单元的信号进行时频同步、分集合并、解调等处理，得到输出信号。
[0106]
本实施例中，发射天线系统通过中心控制发射设备获取发送信号，对发送信号进行空时块编码，生成对应于多个边缘发射设备的编码信号，并传输编码信号至多个边缘发射设备，以供多个边缘发射设备控制多个定向发射天线协作传输编码信号至接收天线系统，接收天线系统通过边缘接收设备控制定向接收天线接收编码信号，估计编码信号的到达角，根据到达角对编码信号进行波束合成，得到对应于边缘接收设备的波束合成信号，并传输多个波束合成信号至中心控制接收设备，以供中心控制接收设备对多个波束合成信号进行合并，得到接收天线系统的输出信号，可以在边缘发射设备之间形成空间分集，提高信号增益，提高天线单元边缘用户的通信质量，确保移动用户通信在天线单元之间的无缝切换。
[0107]
在一个实施例中，上述接收天线系统，还用于通过定向接收天线接收发射天线系统发射的训练序列，通过将训练序列与预设的本地序列进行互相关运算，得到对应于定向接收天线的接收信号频偏和接收信号时延；根据接收信号频偏和接收信号时延，对波束合成信号进行信号同步，得到同步接收信号；上述接收天线系统，还用于获取对应于同步接收信号的信道估计值；根据信道估计值对多个同步接收信号进行信号合并，得到输出信号。
[0108]
具体实现中，分布式天线协作接收的主要技术包括分布式分集同步和分布式分集
接收合并。接收天线系统在接收到训练序列后，通过将训练序列与本地序列进行互相关运算，可以得到信号传输的频偏和时延；对于经过边缘接收设备doa估计和波束合成处理所得到的波束合成信号，使用频偏和时延进行同步处理，可以得到同步接收信号；接收天线系统还可以获取与同步接收信号相对应的信道估计值，使用信道估计值对多个同步信号进行信号合并，可以得到接收天线系统的输出信号。
[0109]
在一种具体实施方式中，发射天线系统采用多个天线单元发射，由于同一个船舰上的多个天线单元分布在不同的位置，到达同一个接收单元的时延不一样，接收单元需要顾及出各发射天线的时延，对接收信号进行时延调整。由于同一个船舰上的天线单元都是同源且采用光纤链接，因此各天线单元之间的频偏相同，考虑船舰大小及天线单元部署，到达同一接收单元的两个发射单元之间距离最大100米，即时延0.33μs，该时延较小，可通过cp(cyclic prefix，循环前缀)抵抗不同发射天线之间的时延，接收天线只要以较早到达的信号的时延为准进行同步即可。
[0110]
在另一种具体实施方式中，如图10所示，提供了一个同步序列的结构示意图。每个发射天线可以有2个符号长度的训练序列，第一个序列由两个zc(zadoff-chu)序列重复组成，第二个序列为第一个的共轭序列，根据图10的序列结构，接收序列与本地序列进行互相关运算的公式为
[0111][0112]
其中，r
j
(d n)为第j根接收天线接收信号第d n个采样点，c
j
(n)为第i根发射天线的zc序列，n1＝n2，因此第i根发射天线到第j根接收天线的时延定时估计计算公式为
[0113][0114]
由于到达同一个接收天线的时延最大为0.33μs，时延较小，可通过cp抗多天线时延，因此第j个接收天线的信号可以以较早到达的天线时延为准。
[0115]
接收序列与序列c
i
和的互相关运算公式为
[0116][0117]
根据上式可以得到两个定时估计和为
[0118][0119]
整数倍频偏使估计值和分别循环左移和右移位，因此得到整数倍频偏估计为
[0120][0121]
由于多个发射天线单元采用相同的晶振，接收天线j与每个发射天线单元之间的整数倍频偏是相同的，同样多个接收天线单元也是同一个晶振，接收天线间的整数倍频偏也是相同的，即发射天线和接收天线间的整数倍频偏都是相同的，即
[0122][0123]
得到整数倍频偏后，对初始的定时估计位置进行修正可得
[0124][0125]
其中n
g
为cp长度。由于小数倍频偏的存在会影响系统解调性能，可以通过同步序列的重复性质计算小数倍频偏。
[0126]
在另一种具体实施方式中，无线信号在复杂无线信道中传播产生各种衰落，在不同空间位置上衰落特性不同，可以利用信号的空间特性实现分集接收。接收分集可以用两个或者多个大于相干距离的天线同时接收信号，然后在基带处理中将多路信号合并。接收分集可以采用最大比合并(每个天线的输出用一个复数加权，然后相加)、等增益合并(使各个天线的输出信号保持同相，然后相加)和选择分集合并(选择质量最好的信号作为接收信号)三种方法。采用最大比合并，当系统为1发2收时，检测信号可以用公式表示为
[0127][0128]
其中h1和h2为信道估计值，w1和w2为信道噪声。通过将每条天线的信道估计值作为加权系数，若信道条件较好，则加权系数较大，反之，若信道条件较差，则加权系数较小。
[0129]
本实施例中，接收天线系统通过定向接收天线接收发射天线系统发射的训练序列，通过将训练序列与预设的本地序列进行互相关运算，得到对应于定向接收天线的接收信号频偏和接收信号时延；根据接收信号频偏和接收信号时延，对波束合成信号进行信号同步，得到同步接收信号，可以对各发射天线单元到达接收天线单元的接收信号的时延和频偏进行调整；接收天线系统获取对应于同步接收信号的信道估计值；根据信道估计值对多个同步接收信号进行信号合并，得到输出信号，可以将多个同步接收信号相合并，提高通信质量。
[0130]
在一个实施例中，如图11所示，提供了一种天线覆盖方法，以该方法应用于图1中的中心控制设备102为例进行说明，包括以下步骤：
[0131]
步骤s1110，获取定向天线的天线参数；
[0132]
步骤s1120，根据天线参数，生成针对于定向天线的天线控制信息；
[0133]
步骤s1130，发送天线控制信息至边缘设备，以供边缘设备在接收到天线控制信息时，根据天线控制信息，控制定向天线执行全覆盖操作；全覆盖操作包括在定向天线中选取目标天线、调整目标天线的俯仰角、控制目标天线的发射功率、控制多个目标天线进行协作传输中的至少一种。
[0134]
具体实现中，在舰载或机载通信场景下，可以在舰船或飞机上部署一个中心控制
设备和多个边缘设备，其中，每个边缘设备可以生成定向波束，相比于全向波束，定向波束可以增大通信距离，每个定向波束覆盖一定角度，多个边缘设备的定向波束联合起来能够实现360
°
全向覆盖，中心控制设备和边缘设备之间可以通过光纤相通信，并组成天线覆盖系统，中心控制设备可以对多个边缘设备进行协调管理和集中控制。在管理和控制过程中，中心控制设备可以获取边缘设备定向天线的天线参数，根据天线参数生成天线控制信息，并通过光纤将天线控制信息发送至边缘设备，以供边缘设备可以根据天线控制信息进行操作，实现360
°
无盲区覆盖，具体包括：根据方位角选取信号传输性能最优的定向天线，作为目标天线；调整目标天线的俯仰角，确保舰船或飞机运行过程中在俯仰方向上的无盲区覆盖；对目标天线进行功率控制，确保通信质量；若选择相邻两个定向天线作为目标天线，则控制两个定向天线进行协作传输，提高边缘用户通信质量和用户移动过程中边缘设备的平滑切换。
[0135]
上述天线覆盖方法的具体限定可以参见上文中对于天线覆盖系统的限定，由于中心控制设备的处理过程在前述实施例中已有详细说明，在此不再赘述。
[0136]
上述天线覆盖方法，通过中心控制设备获取定向天线的天线参数，根据天线参数生成针对于定向天线的天线控制信息，发送天线控制信息至边缘设备，可以使中心控制设备针对边缘设备定向天线的情况进行协调管理和集中控制；通过边缘设备接收天线控制信息，根据天线控制信息控制定向天线执行全覆盖操作，可以避免定向天线出现覆盖盲区，保证通信质量。
[0137]
在一个实施例中，如图12所示，提供了另一种天线覆盖方法，以该方法应用于图1中的边缘设备104为例进行说明，包括以下步骤：
[0138]
步骤s1210，接收中心控制设备发送的天线控制信息；天线控制信息为中心控制设备获取定向天线的天线参数，根据天线参数生成的针对于定向天线的天线控制信息；
[0139]
步骤s1220，根据天线控制信息，控制定向天线执行全覆盖操作；全覆盖操作包括在定向天线中选取目标天线、调整目标天线的俯仰角、控制目标天线的发射功率、控制多个目标天线进行协作传输中的至少一种。
[0140]
具体实现中，在舰载或机载通信场景下，可以在舰船或飞机上部署一个中心控制设备和多个边缘设备，其中，每个边缘设备可以生成定向波束，相比于全向波束，定向波束可以增大通信距离，每个定向波束覆盖一定角度，多个边缘设备的定向波束联合起来能够实现360
°
全向覆盖，中心控制设备和边缘设备之间可以通过光纤相通信，并组成天线覆盖系统，中心控制设备可以对多个边缘设备进行协调管理和集中控制。在管理和控制过程中，中心控制设备可以获取边缘设备定向天线的天线参数，根据天线参数生成天线控制信息，并通过光纤将天线控制信息发送至边缘设备，以供边缘设备可以根据天线控制信息进行操作，实现360
°
无盲区覆盖，具体包括：根据方位角选取信号传输性能最优的定向天线，作为目标天线；调整目标天线的俯仰角，确保舰船或飞机运行过程中在俯仰方向上的无盲区覆盖；对目标天线进行功率控制，确保通信质量；若选择相邻两个定向天线作为目标天线，则控制两个定向天线进行协作传输，提高边缘用户通信质量和用户移动过程中边缘设备的平滑切换。
[0141]
上述天线覆盖方法的具体限定可以参见上文中对于天线覆盖系统的限定，由于边缘设备的处理过程在前述实施例中已有详细说明，在此不再赘述。
[0142]
上述天线覆盖方法，通过中心控制设备获取定向天线的天线参数，根据天线参数生成针对于定向天线的天线控制信息，发送天线控制信息至边缘设备，可以使中心控制设备针对边缘设备定向天线的情况进行协调管理和集中控制；通过边缘设备接收天线控制信息，根据天线控制信息控制定向天线执行全覆盖操作，可以避免定向天线出现覆盖盲区，保证通信质量。
[0143]
应该理解的是，虽然图11-12的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图11-12中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
[0144]
在一个实施例中，提供了一种通信设备，该通信设备可以是服务器，其内部结构图可以如图13所示。该通信设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，该通信设备的处理器用于提供计算和控制能力。该通信设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该通信设备的数据库用于存储天线覆盖数据。该通信设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种天线覆盖方法。
[0145]
本领域技术人员可以理解，图13中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的通信设备的限定，具体的通信设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0146]
在一个实施例中，提供了一种通信设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：获取定向天线的天线参数；根据天线参数，生成针对于定向天线的天线控制信息；发送天线控制信息至边缘设备，以供边缘设备在接收到天线控制信息时，根据天线控制信息，控制定向天线执行全覆盖操作；全覆盖操作包括在定向天线中选取目标天线、调整目标天线的俯仰角、控制目标天线的发射功率、控制多个目标天线进行协作传输中的至少一种。
[0147]
在一个实施例中，提供了一种通信设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：接收中心控制设备发送的天线控制信息；天线控制信息为中心控制设备获取定向天线的天线参数，根据天线参数生成的针对于定向天线的天线控制信息；根据天线控制信息，控制定向天线执行全覆盖操作；全覆盖操作包括在定向天线中选取目标天线、调整目标天线的俯仰角、控制目标天线的发射功率、控制多个目标天线进行协作传输中的至少一种。
[0148]
在一个实施例中，提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：获取定向天线的天线参数；根据天线参数，生成针对于定向天线的天线控制信息；发送天线控制信息至边缘设备，以供边缘设备在接收到天线控制信息时，根据天线控制信息，控制定向天线执行全覆盖操作；全覆盖操作包括在定向天线中选取目标天线、调整目标天线的俯仰角、控制目标天线的发射功率、控制多个目标天线进行协
作传输中的至少一种。
[0149]
在一个实施例中，提供了一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：接收中心控制设备发送的天线控制信息；天线控制信息为中心控制设备获取定向天线的天线参数，根据天线参数生成的针对于定向天线的天线控制信息；根据天线控制信息，控制定向天线执行全覆盖操作；全覆盖操作包括在定向天线中选取目标天线、调整目标天线的俯仰角、控制目标天线的发射功率、控制多个目标天线进行协作传输中的至少一种。
[0150]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read-only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
[0151]
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0152]
以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。