安中文 時(shí)立鋒 郝曉強(qiáng)

摘 ?要： 近些年來(lái)無(wú)線通信技術(shù)被廣泛應(yīng)用，然而目前存在的技術(shù)難點(diǎn)及不足是移動(dòng)通信設(shè)備功耗較高，設(shè)備的續(xù)航能力不足以及對(duì)外存在較大的電磁輻射，另外移動(dòng)通信設(shè)備的發(fā)射功率大多不能自動(dòng)靈活實(shí)時(shí)配置。本文針對(duì)上述問(wèn)題，基于主設(shè)備位置固定而從設(shè)備可移動(dòng)的無(wú)線通信系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種無(wú)線通信發(fā)射功率調(diào)節(jié)控制方法，通過(guò)將主設(shè)備接收信噪比與預(yù)期接收信噪比的比較結(jié)果反饋給從設(shè)備來(lái)進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)從設(shè)備的發(fā)射功率調(diào)節(jié)控制，使其發(fā)射功率達(dá)到最優(yōu)。經(jīng)測(cè)試在同等條件下，采用本文所設(shè)計(jì)的發(fā)射功率控制方法，從設(shè)備平均發(fā)射功率約降低到傳統(tǒng)方法的50%，續(xù)航時(shí)間約提高了一倍。

關(guān)鍵詞： 無(wú)線通信;功率控制;接收信噪比;反饋

中圖分類號(hào)： TN929.5 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A ? ?DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.04.022

本文著錄格式：安中文，時(shí)立鋒，郝曉強(qiáng)，等. 一種無(wú)線通信發(fā)射功率控制方法設(shè)計(jì)[J]. 軟件，2019，40（4）：103-107

【Abstract】： In recent years， wireless communication technology has been widely used. However， the current technical difficulties and shortcomings are that mobile communication equipment consumes a lot of power， the battery life is insufficient， and there is a large external electromagnetic radiation. In addition， the transmission power of mobile communication equipment usually cannot be controlled automatically and flexibly. Aiming at the above problems， this paper designs a power adjustment control method for wireless communication transmission based on the wireless communication system with fixed master device and mobile slave device. The method adjusts transmission power of slave device by feeding back the comparing results between the received signal-to-noise ratio and the expected signal-to-noise ratio of the master device. Therefore the power control of the slave device is realized， and the transmit power is optimized. After testing under the same conditions， using the transmission power control method designed in this paper， the average transmission power of the mobile device is reduced to about 50% of the traditional method， and the battery life is doubled.

【Key words】： Wireless communication; Power control; Receiving signal to noise ratio; Feedback

0 ?引言

目前無(wú)線通信技術(shù)快速發(fā)展，無(wú)線通信系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用[1]。然而傳統(tǒng)無(wú)線設(shè)備的發(fā)射功率較高且功率控制方法不靈活，導(dǎo)致移動(dòng)通信設(shè)備功耗較高，制約了移動(dòng)設(shè)備的續(xù)航能力，同時(shí)存在較大的電磁輻射[2]。本文針對(duì)上述不足，基于主設(shè)備位置固定而從設(shè)備可移動(dòng)的無(wú)線通信系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一種無(wú)線通信發(fā)射功率調(diào)節(jié)控制方法，闡述了設(shè)計(jì)思想、系統(tǒng)組成、控制方法、通信流程及測(cè)試結(jié)果，通過(guò)將主設(shè)備接收信噪比與預(yù)期接收信噪比的比較結(jié)果反饋給從設(shè)備來(lái)進(jìn)行功率調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)從設(shè)備的發(fā)射功率調(diào)節(jié)控制，使其發(fā)射功率達(dá)到最優(yōu)[3]，另外本文所設(shè)計(jì)的控制方法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)線設(shè)備發(fā)射功率的實(shí)時(shí)控制，增加了無(wú)線通信的可靠性。

1 ?設(shè)計(jì)思想

本文所設(shè)計(jì)的無(wú)線通信發(fā)射功率控制方法可以應(yīng)用于主設(shè)備位置相對(duì)固定而從設(shè)備可移動(dòng)的無(wú)線通信系統(tǒng)，例如主設(shè)備可以是支持各類通信標(biāo)準(zhǔn)的基站而從設(shè)備可以是各種類型的無(wú)線移動(dòng)設(shè)備，諸如智能手機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)或各種類型的平板電腦等。通過(guò)將主設(shè)備接收信噪比與預(yù)期的接收信噪比比較結(jié)果反饋給從設(shè)備來(lái)進(jìn)行功率調(diào)節(jié)的反饋，從而實(shí)現(xiàn)從設(shè)備的無(wú)線通信發(fā)射功率自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，使其發(fā)射功率達(dá)到最優(yōu)，具體設(shè)計(jì)思想如下：

（1）在數(shù)據(jù)傳輸前，從設(shè)備查詢其存儲(chǔ)的位置功率信息對(duì)應(yīng)表，并根據(jù)其當(dāng)前所處的位置，按照與表中最近的位置所對(duì)應(yīng)的功率值來(lái)向主設(shè)備發(fā)送建立通信連接的請(qǐng)求信息[4];

（2）主設(shè)備收到請(qǐng)求后進(jìn)行確認(rèn)反饋同意其建立連接，接下來(lái)開(kāi)始進(jìn)行功率調(diào)節(jié)過(guò)程。即主設(shè)備通過(guò)將從設(shè)備發(fā)射信號(hào)的接收信噪比與預(yù)期接收信噪比進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果通過(guò)信令反饋給從設(shè)備進(jìn)行功率調(diào)節(jié)。當(dāng)主設(shè)備接收信噪比大于其預(yù)期接收信噪比，則從設(shè)備降低其發(fā)射功率并通過(guò)信令向所述主設(shè)備反饋已調(diào)節(jié)功率，當(dāng)主設(shè)備接收信噪比小于其預(yù)期接收信噪比，則從設(shè)備提高其發(fā)射功率并通過(guò)信令向所述主設(shè)備反饋已調(diào)節(jié)功率[5];

（3）從設(shè)備根據(jù)主設(shè)備的反饋結(jié)果執(zhí)行如上的反復(fù)調(diào)節(jié)過(guò)程，當(dāng)主設(shè)備接收信噪比達(dá)到其預(yù)期值或達(dá)到最接近值的比較結(jié)果后，從設(shè)備執(zhí)行與所述主設(shè)備的數(shù)據(jù)通信，同時(shí)將其最終所處位置及發(fā)射功率值存儲(chǔ)在其位置與功率信息對(duì)應(yīng)表中，以便在下次建立通信連接時(shí)根據(jù)其所處的位置查詢初始發(fā)射功率值;

（4）主設(shè)備按此方式對(duì)其接收信噪比進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，從設(shè)備按照反饋結(jié)果對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，直到通信結(jié)束，以保證通信傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

2 ?系統(tǒng)設(shè)計(jì)及模塊組成

本文針對(duì)所設(shè)計(jì)的無(wú)線通信發(fā)射功率控制方法進(jìn)行了詳細(xì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及對(duì)應(yīng)模塊說(shuō)明，該無(wú)線通信系統(tǒng)由主設(shè)備和從設(shè)備組成，其中主設(shè)備由無(wú)線接收模塊、無(wú)線發(fā)射模塊和通信控制模塊組成，從設(shè)備由無(wú)線接收模塊、無(wú)線發(fā)射模塊、GPS模塊、位置功率存儲(chǔ)模塊和功率調(diào)節(jié)及控制模塊組成。

本文所設(shè)計(jì)的無(wú)線通信發(fā)射功率控制方法的整體系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

圖1示出了系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖，包括模塊組成以及模塊間的數(shù)據(jù)處理流程，下面結(jié)合圖1對(duì)系統(tǒng)各組成模塊功能進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

2.1 ?主設(shè)備各模塊說(shuō)明

（1）無(wú)線接收模塊：負(fù)責(zé)接收來(lái)自從設(shè)備的無(wú)線發(fā)射信號(hào)，將其按照無(wú)線通信協(xié)議解析出數(shù)據(jù)及信令信息，并計(jì)算出接收信號(hào)的信噪比，最后將從設(shè)備發(fā)送的信令信息及計(jì)算出的接收信噪比反饋給通信控制模塊;

（2）無(wú)線發(fā)射模塊：負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)及通信控制模塊發(fā)來(lái)的信令信息按照無(wú)線通信協(xié)議轉(zhuǎn)換為無(wú)線信號(hào)，并發(fā)射給從設(shè)備;

（3）通信控制模塊：

①負(fù)責(zé)對(duì)無(wú)線接收模塊解析出的來(lái)自從設(shè)備的信令信息進(jìn)行反饋，并根據(jù)從設(shè)備發(fā)來(lái)的信令信息與無(wú)線接收模塊計(jì)算出的接收信噪比，通過(guò)信令信息對(duì)通信及從設(shè)備功率調(diào)節(jié)過(guò)程進(jìn)行控制及反饋;

②信令信息包括同意從設(shè)備進(jìn)行通信連接，將接收信噪比結(jié)果反饋從設(shè)備用于功率調(diào)節(jié)，同意從設(shè)備開(kāi)始進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在數(shù)據(jù)傳輸時(shí)實(shí)時(shí)反饋接收信噪比結(jié)果，以便超過(guò)預(yù)期值范圍時(shí)通知從設(shè)備重新進(jìn)行功率調(diào)節(jié)過(guò)程;

③通信控制模塊將反饋的信令信息發(fā)送給無(wú)線發(fā)射模塊，無(wú)線發(fā)射模塊按照無(wú)線通信協(xié)議將其轉(zhuǎn)換為無(wú)線信號(hào)后再發(fā)射給從設(shè)備。

2.2 ?從設(shè)備各模塊說(shuō)明

（1）無(wú)線接收模塊：負(fù)責(zé)接收來(lái)自主設(shè)備的無(wú)線發(fā)射信號(hào)，并將其按照無(wú)線通信協(xié)議解析出數(shù)據(jù)及信令信息，最后將主設(shè)備發(fā)送的信令信息反饋給功率調(diào)節(jié)及控制模塊;

（2）無(wú)線發(fā)射模塊：負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)及功率調(diào)節(jié)及控制模塊發(fā)來(lái)的信令信息按照無(wú)線通信協(xié)議轉(zhuǎn)換為無(wú)線信號(hào)，并發(fā)射給主設(shè)備，另外可以根據(jù)功率調(diào)節(jié)及控制模塊發(fā)來(lái)的功率控制信號(hào)對(duì)其無(wú)線發(fā)射信號(hào)功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)可以根據(jù)功率調(diào)節(jié)及控制模塊發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)發(fā)送信號(hào)對(duì)是否發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行控制;

（3）GPS模塊：負(fù)責(zé)獲取從設(shè)備當(dāng)前所處的GPS位置信息，并將位置信息反饋給功率調(diào)節(jié)及控制模塊[6];

（4）位置功率存儲(chǔ)模塊：負(fù)責(zé)存儲(chǔ)功率調(diào)節(jié)結(jié)束時(shí)從設(shè)備所處的位置信息與最終發(fā)射功率值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，生成對(duì)應(yīng)關(guān)系表，以便在下次建立通信連接時(shí)，從設(shè)備根據(jù)其所處的位置查詢初始發(fā)射功率值，即根據(jù)其當(dāng)前所處的位置，按照與表中最近的位置所對(duì)應(yīng)的功率值進(jìn)行信號(hào)發(fā)送;

（5）功率調(diào)節(jié)及控制模塊：

①負(fù)責(zé)通過(guò)信令信息發(fā)送從設(shè)備建立通信連接請(qǐng)求，能夠?qū)o(wú)線接收模塊解析出的來(lái)自主設(shè)備的信令信息進(jìn)行反饋，根據(jù)主設(shè)備發(fā)來(lái)的信令信息解析出同意建立通信連接請(qǐng)求后開(kāi)始功率調(diào)節(jié)過(guò)程;

②在建立通信連接時(shí)，能夠根據(jù)GPS模塊所提供的位置信息，從位置功率存儲(chǔ)模塊中讀取位置功率對(duì)應(yīng)表，并按照與表中最近的位置所對(duì)應(yīng)的功率值通過(guò)功率控制信號(hào)對(duì)無(wú)線發(fā)射模塊進(jìn)行初始發(fā)射功率配置;

③通過(guò)主設(shè)備發(fā)來(lái)的信令信息解析出其接收信噪比與預(yù)期值的比較結(jié)果，并根據(jù)反饋結(jié)果通過(guò)功率控制信號(hào)來(lái)控制無(wú)線發(fā)射模塊的發(fā)射功率，同時(shí)通過(guò)信令反饋給主設(shè)備已調(diào)節(jié)功率，在無(wú)線發(fā)射模塊的發(fā)射功率配置區(qū)間采用二分查找法，即折半查找的方法通過(guò)功率控制信號(hào)對(duì)其發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)節(jié)[7];

④根據(jù)主設(shè)備發(fā)來(lái)的信令信息解析出同意開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，能夠進(jìn)行反饋，并通過(guò)數(shù)據(jù)發(fā)送信號(hào)控制無(wú)線發(fā)射模塊開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)信號(hào);

⑤通過(guò)主設(shè)備發(fā)來(lái)的信令信息解析出完成功率調(diào)節(jié)時(shí)，能夠?qū)⒆罱K所處位置及發(fā)射功率值發(fā)送給位置功率存儲(chǔ)模塊，存儲(chǔ)在其位置與功率信息對(duì)應(yīng)表中;

⑥在傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，能夠?qū)χ髟O(shè)備發(fā)來(lái)的信令信息進(jìn)行反饋，并按照主設(shè)備發(fā)來(lái)的信令信息通過(guò)功率控制信號(hào)控制無(wú)線發(fā)射模塊按照原發(fā)射功率進(jìn)行通信或者重新進(jìn)行功率調(diào)節(jié)過(guò)程;

⑦能夠?qū)⒎答伒男帕钚畔l(fā)送給無(wú)線發(fā)射模塊，無(wú)線發(fā)射模塊按照無(wú)線通信協(xié)議將其轉(zhuǎn)換為無(wú)線信號(hào)后再發(fā)射給主設(shè)備[8]。

3 ?控制方法設(shè)計(jì)

針對(duì)主設(shè)備位置固定，從設(shè)備可移動(dòng)的應(yīng)用場(chǎng)景，可按如下方法及步驟對(duì)從設(shè)備的發(fā)射功率進(jìn)行自動(dòng)實(shí)時(shí)地調(diào)節(jié)控制：

（1）在數(shù)據(jù)傳輸前，從設(shè)備首先通過(guò)信令向主設(shè)備發(fā)送建立通信連接的請(qǐng)求信息，從設(shè)備的初始發(fā)射功率設(shè)定方法是查詢其存儲(chǔ)的位置與功率信息對(duì)應(yīng)表，并根據(jù)其當(dāng)前所處的位置，按照與表中最近的位置所對(duì)應(yīng)的功率值進(jìn)行信號(hào)發(fā)送。若主設(shè)備在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)未回應(yīng)則代表主設(shè)備未接收成功，則從設(shè)備再逐漸提高其發(fā)射功率直至主設(shè)備反饋確認(rèn)。

（2）主設(shè)備收到請(qǐng)求后進(jìn)行確認(rèn)反饋同意其建立連接，接下來(lái)開(kāi)始進(jìn)行功率調(diào)節(jié)過(guò)程。即主設(shè)備通過(guò)將從設(shè)備發(fā)射信號(hào)的接收信噪比與預(yù)期接收信噪比進(jìn)行比較，并將比較結(jié)果通過(guò)信令反饋給從設(shè)備進(jìn)行功率調(diào)節(jié)。若主設(shè)備接收信噪比大于其預(yù)期接收信噪比，則從設(shè)備降低其發(fā)射功率并通過(guò)信令反饋給主設(shè)備已調(diào)節(jié)功率，若主設(shè)備接收信噪比小于其預(yù)期接收信噪比，則從設(shè)備提高其發(fā)射功率并通過(guò)信令反饋給主設(shè)備已調(diào)節(jié)功率，從設(shè)備依據(jù)主設(shè)備反饋結(jié)果進(jìn)行反復(fù)調(diào)節(jié)，直到主設(shè)備接收信噪比達(dá)到其預(yù)期值或達(dá)到最接近值，則主設(shè)備通過(guò)信令通知從設(shè)備可以開(kāi)始通信，接下來(lái)從設(shè)備進(jìn)行反饋并正式傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)將最終所處位置及發(fā)射功率值存儲(chǔ)在其位置與功率信息對(duì)應(yīng)表中，以便在下次建立通信連接時(shí)根據(jù)其所處的位置查詢初始發(fā)射功率值?？紤]到功率調(diào)節(jié)效率的高效性，在從設(shè)備的發(fā)射功率配置區(qū)間采用二分查找法，即折半查找的方法對(duì)其發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（3）通過(guò)此功率調(diào)節(jié)方法可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸前的功率調(diào)節(jié)“握手”過(guò)程[9-10]，使從設(shè)備按照主設(shè)備預(yù)期的接收信噪比控制其發(fā)射功率，使其發(fā)射功率達(dá)到最優(yōu)，這樣既不會(huì)因?yàn)榘l(fā)射功率過(guò)高而增加從設(shè)備功耗，減小其續(xù)航能力，增大其對(duì)外電磁輻射，又不會(huì)因?yàn)閺脑O(shè)備的發(fā)射功率過(guò)低而影響到主設(shè)備的信號(hào)接收，從而影響通信傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

（4）由于從設(shè)備的位置變化或天氣、突發(fā)遮擋等原因均可能造成主設(shè)備接收信噪比變化，因此在通信過(guò)程中傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)仍然需要交互信令信息。主設(shè)備依據(jù)其接收信噪比進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，若其接收信噪比處于預(yù)期值附近，則反饋從設(shè)備按照原發(fā)射功率進(jìn)行通信，若主設(shè)備接收信噪比超過(guò)了其預(yù)期值范圍，則反饋給從設(shè)備按照上述方法進(jìn)行調(diào)節(jié)直至滿足要求。這樣既可以保證通信傳輸?shù)目煽啃?，又?shí)現(xiàn)了對(duì)從設(shè)備發(fā)送功率的實(shí)時(shí)優(yōu)化配置。主設(shè)備按此方式對(duì)其接收信噪比進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，從設(shè)備按照反饋結(jié)果對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)[11]，直到通信結(jié)束。

4 ?通信流程設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的主設(shè)備和從設(shè)備之間通信交互流程如圖2所示，下面具體說(shuō)明。

圖2示出本文所設(shè)計(jì)發(fā)射功率控制方法的主設(shè)備和從設(shè)備之間通信交互流程。如圖2所示，在步驟S1處，在數(shù)據(jù)傳輸前，從設(shè)備首先通過(guò)信令向主設(shè)備發(fā)送建立通信連接的請(qǐng)求信息，從設(shè)備的初始發(fā)射功率設(shè)定方法是查詢其存儲(chǔ)的位置功率信息表，并根據(jù)其當(dāng)前所處的位置，按照與表中最近的位置所對(duì)應(yīng)的功率值進(jìn)行信號(hào)發(fā)送。若主設(shè)備在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)未回應(yīng)則代表主設(shè)備未接收成功，則從設(shè)備再逐漸提高其發(fā)射功率直至主設(shè)備反饋確認(rèn)。

在步驟S2處，當(dāng)主設(shè)備收到請(qǐng)求后進(jìn)行確認(rèn)反饋同意建立連接，接下來(lái)開(kāi)始進(jìn)行功率調(diào)節(jié)過(guò)程。即主設(shè)備通過(guò)將從設(shè)備發(fā)射信號(hào)的接收信噪比與預(yù)期接收信噪比進(jìn)行比較，并將接收信噪比結(jié)果通過(guò)信令反饋給從設(shè)備進(jìn)行功率調(diào)節(jié)。在步驟S3處，當(dāng)主設(shè)備接收信噪比并不滿足預(yù)期要求時(shí)，則從設(shè)備按相應(yīng)的結(jié)果來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)射功率并向主設(shè)備反饋已調(diào)節(jié)的發(fā)射功率。例如，若主設(shè)備接收信噪比大于其預(yù)期接收信噪比，則從設(shè)備降低其發(fā)射功率并通過(guò)信令反饋給主設(shè)備已調(diào)節(jié)功率，若主設(shè)備接收信噪比小于其預(yù)期接收信噪比，則從設(shè)備提高其發(fā)射功率并通過(guò)信令反饋給主設(shè)備已調(diào)節(jié)功率[12]。

在步驟S4處，主設(shè)備再次將接收信噪比的比較結(jié)果反饋給從設(shè)備。并且在步驟S5處，從設(shè)備依據(jù)主設(shè)備反饋結(jié)果再次進(jìn)行調(diào)節(jié)，直到主設(shè)備接收信噪比達(dá)到其預(yù)期值或達(dá)到最接近值。接著，在步驟S6處，主設(shè)備通過(guò)信令通知從設(shè)備同意開(kāi)始正式通信。接下來(lái)，在步驟S7處，從設(shè)備進(jìn)行確認(rèn)反饋并開(kāi)始正式傳輸數(shù)據(jù)，同時(shí)將最終所處位置及發(fā)射功率值存儲(chǔ)在其位置功率信息表中，以便在下次建立通信連接時(shí)根據(jù)其所處的位置查詢初始發(fā)射功率值?？紤]到功率調(diào)節(jié)效率的高效性，在從設(shè)備的發(fā)射功率配置區(qū)間可以采用二分查找法，即折半查找的方法對(duì)其發(fā)射功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。

在通信過(guò)程中傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)仍然需要交互信令信息直到通信結(jié)束。主設(shè)備依據(jù)其接收信噪比進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，若其接收信噪比處于預(yù)期值或范圍內(nèi)或附近，則在步驟S8處，主設(shè)備通過(guò)反饋來(lái)通知從設(shè)備按照原發(fā)射功率進(jìn)行通信，在步驟S9處從設(shè)備收到指令后確認(rèn)執(zhí)行，并按原功率發(fā)送。若主設(shè)備接收信噪比超過(guò)了其預(yù)期值范圍，則在步驟S10處，主設(shè)備通知從設(shè)備按照前述方法進(jìn)行調(diào)節(jié)直至滿足要求。在步驟S11處，從設(shè)備確認(rèn)執(zhí)行發(fā)射功率的調(diào)節(jié)，并且重新執(zhí)行功率調(diào)節(jié)。按此調(diào)節(jié)控制方法，主設(shè)備按此方式對(duì)其接收信噪比進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，從設(shè)備按照反饋結(jié)果對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，直到通信結(jié)束，從而實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)功率控制，同時(shí)又增加了通信的可靠性。

5 ?測(cè)試結(jié)果

基于本文所設(shè)計(jì)的無(wú)線通信發(fā)射功率控制方法進(jìn)行了測(cè)試驗(yàn)證，具體測(cè)試結(jié)果如下：

從設(shè)備首先向主設(shè)備通過(guò)信令發(fā)送建立通信連接的請(qǐng)求，從設(shè)備此時(shí)所處的位置為北緯39度42分50秒，東經(jīng)115度26分43秒，經(jīng)查詢其存儲(chǔ)的位置功率信息對(duì)應(yīng)表，表中與所處位置距離最近的位置所對(duì)應(yīng)的發(fā)射功率值為31dBm，則從設(shè)備按此功率向主設(shè)備發(fā)送建立通信連接的請(qǐng)求。主設(shè)備收到請(qǐng)求信息后通過(guò)信令進(jìn)行反饋同意從設(shè)備的連接請(qǐng)求，主設(shè)備設(shè)定的預(yù)期接收信噪比為8 dB，可接受的接收信噪比范圍為7～9 dB，而此時(shí)主設(shè)備接收信噪比為12 dB，則主設(shè)備通過(guò)信令將比較結(jié)果反饋給從設(shè)備。而從設(shè)備的發(fā)射功率范圍為25～35 dBm，即功率配置區(qū)間為10 dB，功率可調(diào)整步進(jìn)為0.5 dB。從設(shè)備收到反饋結(jié)果后，根據(jù)二分查找法降低其發(fā)射功率，即按照28 dBm的發(fā)射功率再次發(fā)送并反饋已調(diào)節(jié)，此時(shí)主設(shè)備接收信噪比為9 dB，滿足其預(yù)期接收信噪比范圍，則主設(shè)備通過(guò)信令反饋從設(shè)備開(kāi)始正式傳輸數(shù)據(jù)，從設(shè)備收到信令后反饋確認(rèn)執(zhí)行，并開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)，同時(shí)從設(shè)備將此時(shí)所處的位置北緯39度42分16秒，東經(jīng)115度26分5秒及發(fā)射功率值28 dBm存儲(chǔ)在其位置功率信息對(duì)應(yīng)表中，更新后的位置功率信息對(duì)應(yīng)表如表1所示。

在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，主設(shè)備依據(jù)其接收信噪比進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，當(dāng)其接收信噪比滿足7～9 dB要求時(shí)，則反饋從設(shè)備按照原發(fā)射功率28 dBm進(jìn)行通信，通信期間因?yàn)閺脑O(shè)備位置變化，在某一時(shí)刻其被高層建筑遮擋，導(dǎo)致主設(shè)備接收信噪比降到了6 dB，不滿足其預(yù)期值范圍，則反饋給從設(shè)備重新進(jìn)行功率調(diào)節(jié)。從設(shè)備收到反饋結(jié)果后，根據(jù)二分查找法提高其發(fā)射功率，即按照31.5 dBm的發(fā)射功率再次發(fā)送，此時(shí)主設(shè)備接收信噪比為8 dB，滿足其預(yù)期接收信噪比范圍，通過(guò)信令反饋從設(shè)備按此功率發(fā)送。從設(shè)備收到信令后反饋確認(rèn)執(zhí)行，同時(shí)從設(shè)備將此時(shí)所處的位置北緯39度41分25秒，東經(jīng)115度25分16秒及發(fā)射功率值31.5 dBm存儲(chǔ)在其位置功率信息對(duì)應(yīng)表中，更新后的位置功率信息對(duì)應(yīng)表如表2所示。

主設(shè)備按此方式對(duì)其接收信噪比進(jìn)行實(shí)時(shí)反饋，從設(shè)備按照反饋結(jié)果對(duì)發(fā)射功率進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，直到通信結(jié)束。

為了對(duì)比本文所設(shè)計(jì)無(wú)線通信發(fā)射功率控制方法的優(yōu)勢(shì)，采用同樣的主設(shè)備與從設(shè)備，按照同樣的測(cè)試環(huán)境及同樣的從設(shè)備移動(dòng)路線，從設(shè)備采用傳統(tǒng)的最高發(fā)射功率的控制方法與主設(shè)備進(jìn)行通信，最終從設(shè)備平均發(fā)射功率與續(xù)航時(shí)間對(duì)比如表3所示，采用本文所設(shè)計(jì)的發(fā)射功率控制方法平均發(fā)射功率約為傳統(tǒng)方法的50%，在從設(shè)備采用同容量電池的情況下續(xù)航時(shí)間約提高了一倍。

6 ?結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了一種無(wú)線通信發(fā)射功率控制方法，通過(guò)將主設(shè)備接收信噪比與預(yù)期的接收信噪比比較結(jié)果反饋給從設(shè)備來(lái)進(jìn)行功率調(diào)節(jié)的反饋機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了從設(shè)備的無(wú)線通信發(fā)射功率自動(dòng)調(diào)節(jié)控制，使其發(fā)射功率達(dá)到最優(yōu)，從而解決了目前無(wú)線通信設(shè)備發(fā)射功率高的問(wèn)題。采用本文所設(shè)計(jì)的無(wú)線通信發(fā)射功率控制方法可以有效的減小移動(dòng)通信設(shè)備功耗，節(jié)省設(shè)備耗電，提升續(xù)航能力，減小無(wú)線設(shè)備對(duì)外電磁輻射，另外通過(guò)實(shí)時(shí)功率調(diào)節(jié)，也實(shí)現(xiàn)了無(wú)線發(fā)射功率靈活配置以及增加了無(wú)線通信的可靠性。

參考文獻(xiàn)

閻毅， 賀鵬飛， 李愛(ài)華， 胡國(guó)英， 段中華.無(wú)線通信與移動(dòng)通信技術(shù)[M].北京： 清華大學(xué)出版社， 2014： 3-5.

楊進(jìn)， 王卿璞， 胡慧寧， 袁玉卓， 陳玉賢， 趙玉杰. 可穿戴設(shè)備續(xù)航能力研究的新進(jìn)展[J]. 微納電子技術(shù)， 2016， 53（7）： 425-430.

樊凱.一種無(wú)線通信設(shè)備的發(fā)射功率控制方法及裝置： 中國(guó)， 201810806010.2[P].2018-12-18.

郭龍準(zhǔn)， 李周鎬， 金潤(rùn)善. 對(duì)無(wú)線通信系統(tǒng)中的終端的發(fā)射信號(hào)功率進(jìn)行控制的方法和設(shè)備：中國(guó)， ?201480050123. 4[P]. 2016-4-27.

經(jīng)貞， 謝志軍， 石守東， 江先亮. 一種基于反饋調(diào)節(jié)的無(wú)線體域網(wǎng)功率控制算法[J]. 計(jì)算機(jī)工程， 2017， 43（4）： 100-104.

金文， 李智中， 李寶， 李北國(guó)， 單彥虎. 基于GPS與北斗短報(bào)文通信的無(wú)線定位裝置設(shè)計(jì)[J]. 遙測(cè)遙控， 2018， 39（3）： 8-14.

錢麗萍， 武航， 陳康妮. 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)中基于二分查找的帕累托優(yōu)化功率控制方法： 中國(guó)， 201410652955.5 [P]. 2015-3-4.

陳武. 基于GPRS模塊的無(wú)線通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 通信電源技術(shù)， 2018， 35（10）： 156-158.

楊小凡. TCP/IP相關(guān)協(xié)議及其應(yīng)用[J]. 通訊世界， 2019， 26（1）： 27-28.

陳金超， 謝東亮. 無(wú)線網(wǎng)絡(luò)TCP 擁塞控制算法研究綜述[J]. 軟件， 2015， 36（1）： 82-87.

韓存武， 常舒瑞， 刁奇， 畢松. 無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)功率和速率最優(yōu)控制及其仿真[J]. 計(jì)算機(jī)仿真， 2016， 33（1）： 313-316.

關(guān)勇， 劉春曉. 無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在校園無(wú)線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的應(yīng)用[J]. 軟件， 2015， 36（5）： 20-23.