基于AISG的電調(diào)天線文獻(xiàn)綜述

1、0場銘丿A字題專班學(xué)畢業(yè)設(shè)計（文獻(xiàn)綜述）目：基于AISG的電調(diào)天線業(yè)：級：生：指導(dǎo)教師：2012年春季學(xué)期基于AISG的電調(diào)天線的控制一、文獻(xiàn)綜述的引言：本次畢業(yè)設(shè)計是以已學(xué)的單片機(jī)知識，再配合為學(xué)習(xí)西，即AISG協(xié)議和電調(diào)天線使用，因此為了能夠順利的完成學(xué)校交的的任務(wù)，必需要在已有的知識的情況下來了解未解的專業(yè)知識。其中，查看大量的文獻(xiàn)綜述，在原來已有的基礎(chǔ)上來實現(xiàn)創(chuàng)新。參閱文獻(xiàn)可以給我們在陌生的領(lǐng)域上指引我們朝著正確的方向走下去，不至于走彎路，而且大量的文獻(xiàn)參閱可以讓我們再很多的地方少出現(xiàn)錯誤。文獻(xiàn)的參考范圍是有關(guān)本次課程設(shè)計而進(jìn)行的，不需要看與其無關(guān)的知識，但是涉及的知識必需我們掌握，例

2、如基于AISG的電調(diào)天線的控制中，不僅需要知道什么是AISG，而且電調(diào)天線的使用方法也是必需熟悉的，其中控制系統(tǒng)控制步進(jìn)電機(jī)的過程也是必需的，所以在參考文獻(xiàn)的時候我們應(yīng)該抓住側(cè)重點，這樣對我們的畢設(shè)設(shè)計的進(jìn)程是有很大的幫助的。就比如說，基于AISG的電調(diào)天線的控制系統(tǒng)中，從標(biāo)題上需要知道的東西是AISG和電調(diào)天線。AISG，不同廠家的電調(diào)天線設(shè)備主要是電調(diào)天線遠(yuǎn)程控制單元(RCU)與控制設(shè)備或軟件的互操作性，并實現(xiàn)對RCU設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控。電調(diào)天線，指使用電子調(diào)整下傾角度的移動天線,通過電子下傾,改變天線的相位、水平分量、垂直分量幅值等參數(shù)，從而達(dá)到改變覆蓋面積的作用。因此，這次的文獻(xiàn)綜述也是通

3、過上述的情況而看開評論的。二、文獻(xiàn)綜述的正文：(1)該課題的研究背景及發(fā)展方向移動通信天線的技術(shù)發(fā)展很快,早期我國主要使用的定向和全向型移動天線,后來普遍使用機(jī)械天線,現(xiàn)很多省市的移動網(wǎng)已經(jīng)趨向于使用電調(diào)天線和雙極化移動天線。隨著移動通信特別是3G網(wǎng)絡(luò)普及和應(yīng)用深入，電調(diào)天線設(shè)備的應(yīng)用越來越普遍，但是問題也由此產(chǎn)生。例如，如何對基站設(shè)備驚醒同意的監(jiān)管和管理，如何整合不同廠家的產(chǎn)品構(gòu)建一個電調(diào)系統(tǒng)以實現(xiàn)最高的性價比，如何解決不同廠家的產(chǎn)品兼容性和操作性等?；谏鲜銮闆r，世界幾大廠商成立了AISG(antennainterfacestandardsgroup)組織，并于2004年成立了AISG協(xié)議

4、。之后，3GPP組織以AISG.1為藍(lán)本，開發(fā)了3GPP關(guān)于電調(diào)天線的相關(guān)規(guī)范，并定義了對電調(diào)天線設(shè)備的操作luant接口，其是個3層的協(xié)議模型，包括物理層，數(shù)據(jù)鏈路和應(yīng)用層。2006年ASIG2.0出現(xiàn)，從而修正了前版本的錯誤,增加了對TMA的支持，并充分考慮協(xié)議的可擴(kuò)展性。Aisg2.0的出現(xiàn)，世界一些天線設(shè)備廠商如Kathrein、Argus、Andrew等都開始了符合AISG的電調(diào)天線設(shè)備的研發(fā)工作，但是由于AISG只是一個協(xié)議文本，并沒有提出具體的實現(xiàn)方法,而除了AISG協(xié)議和3GPP相關(guān)規(guī)范外，相關(guān)的文獻(xiàn)并不多見，以致不同的廠商對于AISG的理解存在一些細(xì)微的差異，常常造成不同廠商

5、的設(shè)備和系統(tǒng)并不能夠做到真正的兼容和互操作。2007年開始，我們和國內(nèi)某知名天線設(shè)備廠商合作，及時跟蹤電調(diào)天線技術(shù)和AISG協(xié)議發(fā)展，綜合運用嵌入式技術(shù)開發(fā)了面向3G移動通信的、符合AISG2.0和3GPP規(guī)范的RCU、TMA、ALD手持控制器等電調(diào)天線設(shè)備9-10，并開發(fā)了相應(yīng)電調(diào)天線設(shè)備控制系統(tǒng)(ALDsControlSystem，ACS)。2007年我們和國內(nèi)某知名天線設(shè)備廠商合作，及時跟蹤電調(diào)天線技術(shù)和AISG協(xié)議發(fā)展,綜合運用嵌入式技術(shù)開發(fā)了面向3G移動通信的、符合AISG2.0和3GPP規(guī)范的RCU、TMA、ALD手持控制器等電調(diào)天線設(shè)備線設(shè)備控制系統(tǒng)（ALDsControlSys

6、tem,ACS）。（2）文獻(xiàn)中了解的大體內(nèi)容:A、題目：基于AISG協(xié)議的手持電調(diào)天線控制1，Aisg協(xié)議要求使用rs-485總線，采用主從方式對多個天線設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，非常適合小型網(wǎng)控制。除此之外，aisg協(xié)議相當(dāng)于osi7層模式的簡化版本，包括了第1，2，7層的描述，為總線，天線設(shè)備，接口等物理層定制了嚴(yán)格的電氣特性的參數(shù)；對數(shù)據(jù)鏈路層的傳輸數(shù)據(jù)封裝和功能進(jìn)行了充分的描述；對應(yīng)用層的各種天線設(shè)備控制命令進(jìn)行了詳細(xì)的解說，從而提高靈活性和安全性。圖一是手持式電調(diào)天線控制器的整機(jī)原理框圖（圖一）控制芯片采用avr的megal6，其他核心電路模塊包括電源電路，鎳福電池組充電保護(hù)電路，jtag調(diào)

7、試及程序下載模塊，液晶顯示模塊，rs-485收發(fā)器及其保護(hù)電路和siag天線接口的7個部分，當(dāng)使用12鎳福電池組工作時，通過專用升壓芯片為天線接口提供12v和24v的直流電壓，驅(qū)動總線上各個天線驅(qū)動器,并為控制器提供工作電源。芯片控制器提供工作電源?？刂菩酒@得從矩陣鍵盤輸入的控制信息，通過rs-485收發(fā)器發(fā)送到連接在總線上的某個驅(qū)動器，并通過液晶顯示模塊輸出控制信息，同時，總線上的某個驅(qū)動器也可以通過rs-485收發(fā)器與控制器通信，反饋天線的各種狀態(tài)信息。當(dāng)電量不足時，可以外接15v穩(wěn)壓電源對系統(tǒng)供電，電池組供電通路被切斷，同時還可以對電池進(jìn)行充電。2，數(shù)據(jù)鏈路層的描述：Aisg的數(shù)據(jù)鏈路

8、層對命令或者是數(shù)據(jù)幀的封裝分為主機(jī)和從機(jī)倆種。這里只對主機(jī)的封裝進(jìn)行說明。主機(jī)的命令幀分為6種，見表表1主機(jī)命令幀封裝類型類型IRRSNRMDISCjXIDAisg設(shè)備地址應(yīng)該存儲于非易失性的存數(shù)設(shè)備中，每當(dāng)上電就能讀取。從機(jī)將比較從主機(jī)總線上接受到禎地址域，若和主機(jī)的地址符合，將恢復(fù)主機(jī)。在aisg中有倆個保留的地址，分別是0 x00和Oxff。地址0 x00是廣播地址，所有的從機(jī)都可以接受還有地址的信息幀。主機(jī)與總線上的從機(jī)建立連接前必須配置連接在總線上的從機(jī)地址。從機(jī)接收到該地址配置命令后先檢查第一個pv域，判斷是否與本機(jī)的廠商ID或序列碼相同，若相同則將本機(jī)的地址值改為第二個pv域中的

9、地址，然回復(fù)一個ua禎。若從機(jī)發(fā)現(xiàn)第一個pv域中的id值與本機(jī)不符，但從機(jī)已使用第二個pv域中的地址值，則強置本機(jī)地址值為0，從而使自己與總線斷開連接。是為了避免多個設(shè)備用同一個地址。若倆個pv域中的值都與本機(jī)不符，則從機(jī)不作任何應(yīng)答(注：當(dāng)設(shè)置好地址后，從機(jī)將處于非連接狀態(tài))。某些情況下，總線上的設(shè)備廠商id或序列碼是不知道的或是錯誤記錄，此時可以使用設(shè)備掃描命令來確認(rèn)連接的設(shè)備。該命令使用xid幀格式每個接收到該命令的從機(jī)將用屏蔽碼屏蔽自己的廠商id，若屏蔽后的id值和命令中的唯一id值相同，則從機(jī)應(yīng)答(注：建議每個從機(jī)在應(yīng)答時加上隨機(jī)延時，從而最大地避免主機(jī)同時收到多方應(yīng)答的情況)。SN

10、RM-frame用于建立連接。主機(jī)向某一從機(jī)發(fā)送SNRM幀信息,從機(jī)回復(fù)一個UA禎，當(dāng)主機(jī)收到從機(jī)的UA禎后，相應(yīng)的從機(jī)即與主機(jī)建立了連接。DISC-frame用于斷開連接。主機(jī)向某一從機(jī)發(fā)送DISC禎信息，從機(jī)回復(fù)一個UA禎，并附帶斷開狀態(tài)，當(dāng)主機(jī)收到從機(jī)的UA禎后，相應(yīng)的從機(jī)即斷開了連接。RR-frame是接收準(zhǔn)備好命令禎。Ulframe是用于普通廣播的命令。3，文獻(xiàn)總結(jié)上述主要介紹了一種基于AISG協(xié)議的便攜式電調(diào)天線控制器的一些基本的設(shè)計思路。正常工作時，負(fù)載電流可以達(dá)到350mA，可以驅(qū)動大多數(shù)的電調(diào)天線。操作簡易，攜帶方便，非常適合網(wǎng)友人員的隨身攜帶進(jìn)行基站維護(hù)和調(diào)控。利用手持便攜

11、式的控制器可以讓工作人員就地解決實際中的問題以及實時的控制系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)狀況，但是這種控制的范圍有限。應(yīng)用：采用CTSD技術(shù)的高速ADC瞄準(zhǔn)便攜式醫(yī)療設(shè)備及工業(yè)成像系統(tǒng)。電調(diào)天線遠(yuǎn)程控制單元中AISG協(xié)議的控制：以電調(diào)天線遠(yuǎn)程控制器為背景,從協(xié)議結(jié)構(gòu)分析,協(xié)議各層的實現(xiàn)思路等方面介紹了AISG2.0協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計思路。AISG2.0,實現(xiàn)電調(diào)天線的遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測、實現(xiàn)天線和相關(guān)控制設(shè)備的互操作。ET控制系統(tǒng)主要功能是實現(xiàn)對電調(diào)傾角天線(RET)的遠(yuǎn)程控制，便于維護(hù)人員對整個網(wǎng)絡(luò)中的天線傾角進(jìn)行統(tǒng)一控制和調(diào)整,從而極大地改變整個網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的操作流程和勞動強度。RCS系統(tǒng)包括電調(diào)天線(RET)、R

12、ET遠(yuǎn)程控制單元(RemoteControlUnit，RCU)、RET中心控制單元(CentralControlUnit，CCU）、基于PC機(jī)的RCU控制軟件、手持控制器等幾個部分組成。其中RET控制器主要負(fù)責(zé)接收基站發(fā)來的AISG控制命令,據(jù)此調(diào)節(jié)天線的下傾角和相關(guān)的控制參數(shù)。RET遠(yuǎn)程控制單元的整體結(jié)構(gòu)RCU7|4r咤譯圖IRCU整體結(jié)構(gòu)圖RET遠(yuǎn)程控制單元的主要功能包括電調(diào)傾角控制、天線參數(shù)配置、遠(yuǎn)程固件更新、告警上報等。其主要結(jié)構(gòu)如圖1所示,主要包括:AISG通信協(xié)議棧、天線下傾角控制部分、天線參數(shù)存儲單元和RCU固件存儲模塊。其中AISG協(xié)議是RET遠(yuǎn)程控制單元中最主要的部分。AIS

13、G2.0協(xié)議結(jié)構(gòu)大體分析AISG2.0協(xié)議共包括3層，對應(yīng)到OSI模型分別是物理層、數(shù)據(jù)鏈路層和應(yīng)用層。物理層：電氣上可采用RS485標(biāo)準(zhǔn)或者共用射頻饋線的Modem方式，都為半雙工通信；數(shù)據(jù)鏈路層：AISG2.0協(xié)議的第二層是HDLC協(xié)議的一個子集；應(yīng)用層：應(yīng)用層根據(jù)不同的設(shè)備有不同的功能，目前該協(xié)議支持的設(shè)備包括RET和TMA，因而應(yīng)用層的功能函數(shù)都與這些設(shè)備的具體功能密切相關(guān)。4，文獻(xiàn)摘要：本文以電調(diào)天線遠(yuǎn)程控制器為背景，從協(xié)議結(jié)構(gòu)分析，協(xié)議各層的實現(xiàn)思路等方面介紹了AISG2.0協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)和設(shè)計思路，這種方法成本比第一種的大，設(shè)計起來也是比較復(fù)雜的，但是這種控制系統(tǒng)是非常優(yōu)越的，利

14、用遠(yuǎn)處的計算機(jī)的設(shè)備來控制，加大了效率。AISG協(xié)議的文獻(xiàn)：1,課題中AISG協(xié)議的掌握程度直接影響課題的中間進(jìn)行，因此了解的這一協(xié)議是至關(guān)重要的。AISG2.0協(xié)議物理層的底層通信介質(zhì)支持兩種：RS485方式和Modem方式。RS485通訊方式采用多芯屏蔽電纜在RET與基站之間建立連接oModem方式則是通訊控制信號和射頻信號共用射頻電纜，將控制信號調(diào)制到射頻信號上，然后在接收方解調(diào)得到控制信號。這兩種連接方式對于上層協(xié)議都是透明的。目前對于RET都是采用RS485方式，對于TMA大都采用Modem方式。默認(rèn)支持的波特率是9.6kbps,也支持38.4kbps和115.2kbps（只針對于R

15、S485方式）。2，HDLC協(xié)議：AISG2.0協(xié)議中的數(shù)據(jù)鏈路層采用了HDLC協(xié)議的一個子集：UNC1，15.1TWA。其中：U表示非平衡操作模式，即網(wǎng)絡(luò)是主從結(jié)構(gòu)，通信的啟動和結(jié)束由主站控制，從站只是被動的響應(yīng)主站的查詢;N表示響應(yīng)方式為正常響應(yīng)方式，即數(shù)據(jù)幀中包含發(fā)送和接收序號,默認(rèn)情況下滑動窗口大小為1;15.1表示采用有發(fā)送/停止位的透明傳輸方式；TWA表示半雙工通信方式。表1AM協(xié)議幀格式F題1OCADR1fcdContig1ocfethR)Nin：割古CRC2UelirbsFhg1octet0 x7EDevAddreiisCcntmolbin(musluhijiilrndiofa

16、l74Kjteb)CRC10(CRC2h砂0 x7E通信數(shù)據(jù)幀格式如表1所示，前導(dǎo)和結(jié)束標(biāo)記分別為0 x7E,有效字段包括從站地址、控制字、信息字段和兩字節(jié)的CRC校驗。幀的組織和通信采用小端模式:低字節(jié)在前,高字節(jié)在后的順序。由幀的結(jié)構(gòu)可知,幀長度是可變的,最大不能超過78字節(jié)。幀的頭尾都用0 x7E做為標(biāo)記,也就是說在幀數(shù)據(jù)中不能包含數(shù)字0 x7E,如果幀數(shù)據(jù)中包含0 x7E,就用0 x7D0 x5E代替,相應(yīng)的0 x7D則用0 x7D0 x5D代替,實現(xiàn)透明傳輸。AISG2.0協(xié)議幀結(jié)構(gòu)中的CRC校驗采用CRC-CCITT標(biāo)準(zhǔn)，多項式為x6+x2+x“5+1,由于AISG幀傳輸采用小端模

17、式,低字節(jié)在前,高字節(jié)在后，因而實際的CRC校驗多項式為1+x“5+x12+x16。所以在查找表的生成、檢驗算法方面都與標(biāo)準(zhǔn)CRC-CCITT有所不同。CRC校驗不包括填充字符,這就要求在發(fā)送過程中,應(yīng)先計算CRC再進(jìn)行字節(jié)填充；在接收過程中,先剔除填充字節(jié),再進(jìn)行CRC校驗。3,文獻(xiàn)摘要：本文主要了解了AISG協(xié)議的使用方法以及HDLC協(xié)議，由信息幀格式來控制和使用AISG協(xié)議，從而達(dá)到我們要求的指標(biāo)。電調(diào)天線設(shè)備控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)1，ACS系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和設(shè)備狀態(tài)模型ACSPortableACSClientConvertorCCUIInternet二上位機(jī)OMC圖F電調(diào)天線設(shè)備控制系統(tǒng)拓?fù)?/p>

18、結(jié)構(gòu)圖本文以實際項目為背景,從主從設(shè)備之間的通信方式、軟件體系結(jié)構(gòu)、軟件具體實現(xiàn)方法等討論電調(diào)天線設(shè)備控制系統(tǒng)ACS的設(shè)計與開發(fā)。ACS可以運行在手持控制器上,也可以運行在PC機(jī)上,它通過485線纜、射頻饋線和USB-485轉(zhuǎn)換器與RCU、TMA等天線設(shè)備相連接,天線設(shè)備之間按照AISG規(guī)定通過485電纜以菊花鏈連接,其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示,其中虛線表示上位機(jī)與下位機(jī)的分界線,上位機(jī)和下位機(jī)之間通過HDLC幀進(jìn)行通信,采取的是半雙工的通信方式2，電調(diào)天線設(shè)備狀態(tài)模型ACS（主設(shè)備）必須與電調(diào)天線設(shè)備（從設(shè)備）建立連接之后,才能對它們進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。從設(shè)備連接狀態(tài)主要包括無地址狀態(tài)、已賦地址狀態(tài)、已

19、連接狀態(tài),用于改變連接狀態(tài)的操作主要包括配置地址、鏈路建立、鏈路斷開、鏈路超時。根據(jù)AISG協(xié)議規(guī)定,從設(shè)備連接狀態(tài)模型可以用圖2表示。融匂位系統(tǒng)礎(chǔ)盤粧路超時;無地址狀態(tài)配置她址主設(shè)崙發(fā)送血戦從設(shè)備冋應(yīng)ID幀旌路斷開主說備發(fā)送DISC幀從設(shè)備回應(yīng)UA幀已賦地址狀恚主設(shè)備發(fā)SSKRM幀從設(shè)備回應(yīng)UA1虬/已連接狀態(tài)鏈路建立圖2電調(diào)天線設(shè)備連接狀態(tài)模型圖Fig.2ConnectionstalemodelofALDs從設(shè)備在系統(tǒng)復(fù)位或系統(tǒng)初始化后進(jìn)入無地址狀態(tài),此時從設(shè)備僅對掃描、配置地址操作以及其它一些不需要回應(yīng)的廣播消息起作用,這時候主設(shè)備和從設(shè)備之間以XID幀進(jìn)行通信,掃描掛接在菊花鏈總線的天

20、線設(shè)備,并對掃描所得的從設(shè)備進(jìn)行賦地址操作。已賦地址從設(shè)備收到主設(shè)備發(fā)送的SNRM幀后進(jìn)入連接狀態(tài),進(jìn)入連接狀態(tài)后,主設(shè)備才可以對它們進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作。當(dāng)從設(shè)備收到主設(shè)備發(fā)送的DISC幀或指定時間內(nèi)沒有收到主設(shè)備發(fā)過來的幀,則又回到無地址狀態(tài)。3，HDLC幀主設(shè)備與從設(shè)備之間所有的通信消息以HDLC幀的形式進(jìn)行傳輸?shù)?，HDLC幀格式如表1所示主要包括幀定界標(biāo)記、HDLC地址、控制、數(shù)據(jù)域CRC校驗等字段。表1HDLC幀格式TableIFormalofHDLCframeHeadHag（字F丨*piADRa字節(jié)）CTRL（1字節(jié)）INK）（N字節(jié)）CRC（2字節(jié)）lailHag（1字節(jié)幀首標(biāo)記0

21、x7E從設(shè)備地址控制字段HDLC幀數(shù)據(jù)域CRCCRC校驗校驗低字高字節(jié)位節(jié)位幀部標(biāo)記0 x7EHDLC幀的幀首標(biāo)記為0 x7E，標(biāo)志一幀的開始,HDLC幀的幀尾標(biāo)記同樣為0 x7E,標(biāo)志一幀的結(jié)束。HDLC幀中的地址字段用于指明要發(fā)往的目的設(shè)備地址,可取0到255之間任意值,其中0表示無地址,255表示廣播地址。HDLC幀中的控制字段主要表示幀的類型，或者記錄輪詢標(biāo)志以及發(fā)送和接收幀的序號。當(dāng)幀的類型為I幀或RR幀時，控制字段記錄輪詢標(biāo)志以及發(fā)送和接收的序號?？刂谱侄螢镺xBF時表示IN2FO域中封裝的數(shù)據(jù)為XID幀?？刂谱侄沃禐? x53、0 x73、0 x93時，分別指明HDLC幀具體類型為DISC幀、UA幀、SNRM幀，這個時候HDLC幀的INFO域為空。HDLC幀的數(shù)據(jù)域字段用于封裝主設(shè)備與從設(shè)備的通信消息，該字段的長度根據(jù)通信消息的不同而不同。HDLC幀中的CRC字段值采用16位循環(huán)校驗算法獲得，在發(fā)送過程中該字段值，計的是從幀首標(biāo)記之后到INFO域為止的所有字節(jié)。在接收過程中該字段值