本發(fā)明涉及無人機通信領(lǐng)域，尤其是一種微波接收機及其多天線切換分集接收方法。

背景技術(shù)：

微波通信中，通信質(zhì)量和可靠性受到多種因素的影響，擴頻技術(shù)(主要包括直接序列擴頻、跳頻以及其他衍生的擴頻技術(shù))的發(fā)展大大提高了通信系統(tǒng)的抗干擾能力，但多徑傳輸導(dǎo)致的多徑衰落現(xiàn)象，是微波通信系統(tǒng)中一種無法消除的不利影響，為了改善多徑衰落下信道傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性，分集技術(shù)是一種常用的抗衰落技術(shù)。

目前常用的分集技術(shù)是選擇式分集，選擇式分集需要多個接收機支路，通過不斷地在每個接收機支路的輸出信號之間基于門限判決做邏輯選擇，擇優(yōu)輸出一個最好的輸出信號作為最終輸出，但這種分集技術(shù)的應(yīng)用在提高通信質(zhì)量和可靠性的同時，也會增大硬件電路設(shè)計的規(guī)模、成本和功耗，當該分集技術(shù)應(yīng)用于無人機領(lǐng)域時，會嚴重影響無人機的集成度和機載設(shè)備重量，從而影響無人機的續(xù)航能力和推重比。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明人針對上述問題及技術(shù)需求，提出了一種微波接收機及其多天線切換分集接收方法。使用本方法可以在降低多徑傳輸過程中的多徑衰落和失真的同時，降低系統(tǒng)功耗和硬件規(guī)模。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種微波接收機，該微波接收機包括：n個接收天線、天線開關(guān)電路、射頻電路和微控制單元mcu；天線開關(guān)電路的一端連接n個接收天線的其中一個接收天線，天線開關(guān)電路的另一端連接射頻電路的輸入端，射頻電路的輸出端連接mcu的輸入端，mcu的控制端連接天線開關(guān)電路，n為正整數(shù)且n≥2。

一種微波接收機的多天線切換分集接收方法，該方法應(yīng)用于上述微波接收機中，該方法包括：控制天線開關(guān)電路的一端連接n個接收天線中的第n個接收天線，n為正整數(shù)且n的起始值為1；通過第n個接收天線接收數(shù)據(jù)包，并計算通過第n個接收天線接收數(shù)據(jù)包時的連續(xù)丟包數(shù)；檢測連續(xù)丟包數(shù)是否達到丟包數(shù)閾值；若連續(xù)丟包數(shù)達到丟包數(shù)閾值，則令n＝n+1，并重新執(zhí)行控制天線開關(guān)電路的一端連接n個接收天線中的第n個接收天線的步驟。

其進一步的技術(shù)方案為，通過第n個接收天線接收數(shù)據(jù)包，并計算通過第n個接收天線接收數(shù)據(jù)包時的連續(xù)丟包數(shù)，包括：對連續(xù)丟包數(shù)k進行重置，使k＝0；通過第n個接收天線接收第i個數(shù)據(jù)包，檢測第i個數(shù)據(jù)包是否是異常數(shù)據(jù)包，i為正整數(shù)且i的起始值為1；若第i個數(shù)據(jù)包是異常數(shù)據(jù)包，則丟棄第i個數(shù)據(jù)包并令k＝k+1；若第i個數(shù)據(jù)包是正常數(shù)據(jù)包，則對連續(xù)丟包數(shù)k進行重置，使k＝0。

其進一步的技術(shù)方案為，每個數(shù)據(jù)包包括至少三個字段，檢測第i個數(shù)據(jù)包是否是異常數(shù)據(jù)包，包括：通過第n個接收天線依次接收第i個數(shù)據(jù)包中的各個字段，檢測當前接收到的字段的格式是否是正確格式；若當前接收到的字段的格式是錯誤格式，則確定第i個數(shù)據(jù)包為異常數(shù)據(jù)包；若當前接收到的字段的格式是正確格式且當前接收到的字段不是最后一個字段，則繼續(xù)接收下一個字段并重新執(zhí)行檢測當前接收到的字段的格式是否是正確格式的步驟；若當前接收到的字段的格式是正確格式且當前接收到的字段是最后一個字段，則確定第i個數(shù)據(jù)包是正常數(shù)據(jù)包。

其進一步的技術(shù)方案為，該方法還包括：若連續(xù)丟包數(shù)未達到丟包數(shù)閾值，則令i＝i+1，并重新執(zhí)行通過第n個接收天線接收第i個數(shù)據(jù)包的步驟。

其進一步的技術(shù)方案為，若連續(xù)丟包數(shù)達到丟包數(shù)閾值，則令n＝n+1，并重新執(zhí)行控制天線開關(guān)電路的一端連接n個接收天線中的第n個接收天線的步驟，包括：若連續(xù)丟包數(shù)達到丟包數(shù)閾值，則檢測是否滿足n＜n；若n＜n，則令n＝n+1，并重新執(zhí)行控制天線開關(guān)電路的一端連接n個接收天線中的第n個接收天線的步驟；若n＝n，則令n＝1，并重新執(zhí)行控制天線開關(guān)電路的一端連接n個接收天線中的第n個接收天線的步驟。

本發(fā)明的有益技術(shù)效果是：

本發(fā)明提出的微波接收機及其多天線切換分集接收方法，通過將連續(xù)丟包數(shù)與預(yù)設(shè)的丟包數(shù)閾值進行比較作為切換條件，邏輯簡單，通過軟件即可實現(xiàn)，不需要增加額外的硬件模塊，降低了硬件規(guī)模和成本，與目前常用的選擇式分集相比，更易實現(xiàn)，在降低多徑傳輸過程中的多徑衰落和失真的同時，降低了系統(tǒng)功耗和硬件規(guī)模。當該微波接收機及其多天線切換分集接收方法應(yīng)用于無人機領(lǐng)域，尤其是應(yīng)用于輕小型消費級無人機領(lǐng)域時，對于無人機減重目標的實現(xiàn)有很大的提升，從而可以提高無人機的續(xù)航能力和推重比。

附圖說明

圖1是微波接收機的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是微波接收機的多天線切換分集接收方法的流程圖。

圖3是微波接收機的多天線切換分集接收方法的流程圖。

圖4是數(shù)據(jù)包的格式示意圖。

圖5是微波接收機的多天線切換分集接收方法的流程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做進一步說明。

如圖1所示，其示出了本發(fā)明公開的一種微波接收機的結(jié)構(gòu)示意圖，該微波接收機通常用于無人機中，該微波接收機包括：n個接收天線、天線開關(guān)電路、射頻電路和mcu(microcontrollerunit，微控制單元)，其中射頻電路通常為一射頻芯片，用于對接收到的射頻信號進行解擴、解調(diào)、數(shù)據(jù)包還原等處理，mcu用于對經(jīng)射頻電路處理過的射頻信號進行解碼輸出。天線開關(guān)電路的一端連接n個接收天線的其中一個接收天線，天線開關(guān)電路的另一端連接射頻電路的輸入端，射頻電路的輸出端連接mcu的輸入端，mcu的控制端連接天線開關(guān)電路，n為正整數(shù)且n≥2。

如圖2所示，其示出了本發(fā)明公開的一種微波接收機的多天線切換分集接收方法的流程圖，該方法用于圖1所示的微波接收機中，該方法包括如下步驟：

步驟201，控制天線開關(guān)電路的一端連接n個接收天線中的第n個接收天線，從而使第n個接收天線與射頻電路導(dǎo)通，第n個接收天線作為工作天線開始按照一定周期等待接收數(shù)據(jù)包。其中，n為正整數(shù)且n的起始值為1，也即，微波接收機上電后，天線開關(guān)電路默認將第1個接收天線作為工作天線。

步驟202，通過第n個接收天線接收數(shù)據(jù)包，并計算通過第n個接收天線接收數(shù)據(jù)包時的連續(xù)丟包數(shù)。該步驟的具體實現(xiàn)方法包括如下步驟301-304，請參考圖3所示的流程圖：

步驟301，對連續(xù)丟包數(shù)k進行重置，使k＝0。

步驟302，通過第n個接收天線接收第i個數(shù)據(jù)包，檢測第i個數(shù)據(jù)包是否是異常數(shù)據(jù)包，i為正整數(shù)且i的起始值為1。

每個數(shù)據(jù)包包括至少三個字段，具體的，每個數(shù)據(jù)包至少包括同步字(syncword)、有效數(shù)據(jù)字段(datafield)和校驗碼，校驗碼可以是crc(cyclicredundancycheck,循環(huán)冗余校驗)碼。可選的，每個數(shù)據(jù)包中還包括前導(dǎo)碼(preamblebits)、長度碼(lengthfield)和地址碼(addressfield)中的至少零種。以數(shù)據(jù)包包括上述6個字段為例，數(shù)據(jù)包的格式可以如圖4所示，按照字段的傳輸順序依次為前導(dǎo)碼、同步字、長度碼、地址碼、有效數(shù)據(jù)字段和校驗碼。其中，前導(dǎo)碼部分是一段由1和0組成的自定義序列，其占據(jù)的字節(jié)長度支持自由編程；同步字用于數(shù)據(jù)包字節(jié)同步和數(shù)據(jù)對齊；長度碼用于定義射頻部分每次接收數(shù)據(jù)時的字節(jié)長度，其占據(jù)的字節(jié)長度支持自由編程，字節(jié)長度是固定長度或可變長度；地址碼用于匹配數(shù)據(jù)包地址；有效數(shù)據(jù)字段用于承載數(shù)據(jù)包中的有效信息；校驗碼用于驗證接收到的數(shù)據(jù)是否正確并返回校驗狀態(tài)信息。

在通過第n個接收天線接收第i個數(shù)據(jù)包時，實際是通過第n個接收天線依次接收第i個數(shù)據(jù)包中的各個字段，在接收上述任意一個字段時出現(xiàn)問題都可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)包接收失敗，也即出現(xiàn)丟包的現(xiàn)象。則在接收數(shù)據(jù)包的過程中，在接收到一字段時，系統(tǒng)檢測當前接收到的字段的格式是否是正確格式，每一個字段的正確格式是預(yù)先設(shè)定的。若當前接收到的字段的格式是錯誤格式，則系統(tǒng)確定第i個數(shù)據(jù)包為異常數(shù)據(jù)包，即在對任意一個字段接收錯誤時，即表示接收失敗，系統(tǒng)判斷出現(xiàn)丟包，數(shù)據(jù)包為異常數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)無效；若當前接收到的字段的格式是正確格式且當前接收到的字段不是最后一個字段，則繼續(xù)接收下一個字段并重新執(zhí)行檢測當前接收到的字段的格式是否是正確格式的步驟，也即，只有當前一個字段匹配到正確格式時，才能繼續(xù)接收并對下一個字段進行檢測；若當前接收到的字段的格式是正確格式且當前接收到的字段是最后一個字段，則確定第i個數(shù)據(jù)包是正常數(shù)據(jù)包，也即，只有當檢測到數(shù)據(jù)包中的每個字段都是正確格式時，才確定接收成功，也即是正常數(shù)據(jù)包。

步驟303，若第i個數(shù)據(jù)包是異常數(shù)據(jù)包，則丟棄第i個數(shù)據(jù)包并令k＝k+1，也即，系統(tǒng)在判斷接收失敗時，丟棄接收到的數(shù)據(jù)包并增加統(tǒng)計的連續(xù)丟包數(shù)。

步驟304，若第i個數(shù)據(jù)包是正常數(shù)據(jù)包，則對連續(xù)丟包數(shù)k進行重置，使k＝0。比如，在通過第1個接收天線接收數(shù)據(jù)包的過程中，若連續(xù)接收到3個異常數(shù)據(jù)包，此時連續(xù)丟包數(shù)k＝3，若接收到的第4個數(shù)據(jù)包為正常數(shù)據(jù)包，則對k進行重置，當接收到的第5個數(shù)據(jù)包為異常數(shù)據(jù)包，系統(tǒng)確定的k＝1而不是4。

步驟203，檢測連續(xù)丟包數(shù)是否達到丟包數(shù)閾值(threshold)，其中，丟包數(shù)閾值是一個預(yù)設(shè)的取值。

步驟204，若連續(xù)丟包數(shù)達到丟包數(shù)閾值，則令n＝n+1，并重新執(zhí)行控制天線開關(guān)電路的一端連接n個接收天線中的第n個接收天線的步驟，也即，在當前的工作天線的連續(xù)丟包數(shù)達到丟包數(shù)閾值時，切換至下一個接收天線作為工作天線，具體的，天線開關(guān)電路的切換是通過其連接的mcu上的控制端的高低電平來控制的，在系統(tǒng)判斷連續(xù)丟包數(shù)達到丟包數(shù)閾值時，控制mcu的控制端所輸出的電平高低，從而達到控制天線開關(guān)電路的切換的目的。

可選的，在具體實現(xiàn)時，該步驟在檢測到連續(xù)丟包數(shù)達到丟包數(shù)閾值時，還會檢測是否滿足n＜n，若n＜n，則令n＝n+1；若n＝n，則令n＝1；也即，若當前的工作天線是第n個接收天線，則重新切換至第1個接收天線作為工作天線，實現(xiàn)循環(huán)切換效果。

步驟205，若連續(xù)丟包數(shù)未達到丟包數(shù)閾值，則重新執(zhí)行通過第n個接收天線接收數(shù)據(jù)包的步驟，具體的，令i＝i+1，并重新執(zhí)行通過第n個接收天線接收第i個數(shù)據(jù)包的步驟，也即，在當前工作的接收天線的連續(xù)丟包數(shù)未達到丟包數(shù)閾值時，繼續(xù)使用當前工作的接收天線接收下一個數(shù)據(jù)包并重新開始開一個數(shù)據(jù)包的檢測流程。

本發(fā)明公開的微波接收機的多天線切換分集接收方法的工作原理可以通過以下一示例性的例子來說明：微波接收機上電后，默認以第一個接收天線作為工作天線，按照一定周期等待接收數(shù)據(jù)，當通過第一個接收天線接收到符合格式的正常數(shù)據(jù)包時，根據(jù)前導(dǎo)碼序列相關(guān)算法在時域、頻域上和發(fā)射機建立同步關(guān)系后，初始化天線切換程序，連續(xù)丟包數(shù)統(tǒng)計變量k重置為0。在保持同步接收過程中，若接收到的數(shù)據(jù)包是正常數(shù)據(jù)包，則將連續(xù)丟包數(shù)k再次重置為0，并進行后續(xù)處理；若接收到的數(shù)據(jù)包是異常數(shù)據(jù)包，則連續(xù)丟包數(shù)k加1，并將k與預(yù)設(shè)的丟包數(shù)閾值進行比較。若達到連續(xù)丟包數(shù)閾值則切換到下一個接收天線，重置連續(xù)丟包數(shù)k并按照同步周期繼續(xù)進行數(shù)據(jù)包接收并重復(fù)上述判斷過程；若未達到丟包數(shù)閾值，則繼續(xù)按照同步周期進行數(shù)據(jù)包接收并重復(fù)上述判斷過程，其流程示意圖請參考圖5。

以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明不限于以上實施例?？梢岳斫?，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和構(gòu)思的前提下直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的其他改進和變化，均應(yīng)認為包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。