專利名稱：一種基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收方法及裝置。
背景技術(shù)：
無線通信系統(tǒng)常常工作在復(fù)雜的地理環(huán)境中，發(fā)射的電磁波信號經(jīng)過反射、散射、 繞射等多條不同傳播路徑后，到達(dá)接收天線。不同路徑的信號分量具有不同的傳播時延、相位和振幅，并附加有信道噪聲，它們的疊加會使復(fù)合信號相互抵消或增強(qiáng)，形成多徑效應(yīng)。 其中不同相位及振幅的信號相互疊加，合成信號的幅度表現(xiàn)為快速的起伏變化，形成快衰落。對于數(shù)字無線通信系統(tǒng)，當(dāng)傳播時延與碼元周期相當(dāng)時，不同路徑的信號疊加，會在不同信息碼元之間會產(chǎn)生很大的碼間干擾。多徑效應(yīng)造成的衰落會降低可獲得的有用信號功率并增加干擾的影響，使得接收機(jī)的接收信號產(chǎn)生失真、波形展寬、波形重疊和畸變，造成通信系統(tǒng)解調(diào)器出現(xiàn)很大誤比特率，以至完全不能通信。分集接收是無線通信中對抗多徑衰落的一種有效方法，其在接收端分散接收到的幾個衰落情況不同(相互統(tǒng)計(jì)獨(dú)立)的信號，以一定的方式將它們合并集中，使總接收信號的信噪比得到改善，減小衰落的影響。多天線分集又稱空間分集，主要是利用不同的接收地點(diǎn)所接收到信號衰落的獨(dú)立性，來實(shí)現(xiàn)抗衰落的功能。多天線分集基本構(gòu)成發(fā)射端一副天線發(fā)送，接收端用多副天線來接收，各接收天線之間的距離大于波長的一半，以保證接收天線輸出信號的衰落特性是相互獨(dú)立的，也就是說，當(dāng)某一副接收天線的輸出信號很低時，其他接收天線的輸出則不一定在這同一時刻也出現(xiàn)幅度低的現(xiàn)象，經(jīng)相應(yīng)的合并電路后，得到一路信號幅度較大、信噪比最佳的總的接收天線輸出信號，這樣就降低了信道衰落的影響，改善了傳輸?shù)目煽啃浴?br>
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收方法及裝置，以增加接收信號的信噪比，簡化合并及均衡策略，提高無線通信系統(tǒng)性能。為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收方法，包括以下步驟(1)將各天線接收的射頻信號分別做下變頻處理，得到多路不相關(guān)的復(fù)基帶信號；(2)根據(jù)得到的復(fù)基帶信號分別進(jìn)行信道估計(jì)，得到各接收天線獨(dú)立的傳輸信道參數(shù)；(3)根據(jù)估計(jì)的信道參數(shù)求出各信道的時間反轉(zhuǎn)共軛式；(4)將各天線接收的復(fù)基帶信號分別與對應(yīng)的傳輸信道的時間反轉(zhuǎn)共軛式進(jìn)行卷積運(yùn)算；(5)將卷積的結(jié)果采用等增益合并方法得到最終多天線分集結(jié)果。
上述方案中，各天線接收的射頻信號在進(jìn)行下變頻處理之前，需先將射頻信號進(jìn)行混頻轉(zhuǎn)換成模擬中頻信號，模擬中頻信號送入模數(shù)轉(zhuǎn)換單元經(jīng)中頻采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字中頻信號，數(shù)字中頻信號送入數(shù)字下變頻單元進(jìn)行數(shù)字下變頻。上述方案中，卷積的結(jié)果在合并之前還包括有時間同步步驟。一種基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收裝置，包括下變頻單元、信道估計(jì)單元、時間反轉(zhuǎn)處理單元和分集合并單元；其中下變頻單元將天線接收下的射頻信號進(jìn)行數(shù)字下變頻轉(zhuǎn)換為數(shù)字復(fù)基帶信號，復(fù)基帶信號送入信道估計(jì)單元估計(jì)出信道參數(shù)，信道參數(shù)送入時間反轉(zhuǎn)處理單元取其時間反轉(zhuǎn)共軛式后對復(fù)基帶信號進(jìn)行卷積處理，各天線將時間反轉(zhuǎn)處理后的復(fù)基帶信號送分集合并單元進(jìn)行合并。上述基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收裝置還進(jìn)一步包括有混頻單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，混頻單元將天線接收的射頻信號經(jīng)混頻后轉(zhuǎn)換成模擬中頻信號，模擬中頻信號送模數(shù)轉(zhuǎn)換單元經(jīng)中頻采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字中頻信號，數(shù)字中頻信號送入下變頻單元。上述基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收裝置還進(jìn)一步包括有時鐘單元，時鐘單元為信道估計(jì)單元、時間反轉(zhuǎn)處理單元和分集合并單元提供時鐘，以使上述各單元實(shí)現(xiàn)同步操作。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn)(1)增強(qiáng)了合并后的信號信噪比現(xiàn)在多天線接收合并技術(shù)是分別選擇各天線接收多徑信號中較強(qiáng)的一個路徑信號進(jìn)行合并的，而本發(fā)明將各天線接收信號與其信道時間反轉(zhuǎn)式卷積，利用時間反轉(zhuǎn)的聚焦特性，可以將多個路徑的信號疊加在一起，實(shí)現(xiàn)多徑分集，從而增強(qiáng)最終合并輸出的信噪比；(2)無需進(jìn)行均衡多徑傳播在碼元周期與傳播延時相當(dāng)時會產(chǎn)生碼間干擾，需要采用均衡技術(shù)來消除碼間干擾，采用時間反轉(zhuǎn)技術(shù)將多個路徑的信號聚焦到一起的同時，也就消除了各路徑間的相互干擾；(3)簡化了合并技術(shù)等增益合并需要調(diào)整各天線接收信號的相位，采用時間反轉(zhuǎn)處理后，各天線的接收信號會聚焦到相同的相位，直接相加就可實(shí)現(xiàn)等增益合并。


圖1為基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收方法的原理圖；圖2為基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收誤比特率Vs SNR曲線；圖3為基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收誤比特率Vs SIR曲線；圖4為基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收裝置的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式參見圖1，本發(fā)明一種基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收方法，包括如下步驟(1)對于同一信源發(fā)射的信號，多天線分集接收中第k個天線接收的射頻信號表達(dá)式為從1)= (^2啡(8)\(1) 式中ub(t)為發(fā)射的復(fù)基帶信息；f。為載波頻率； 表示卷積運(yùn)算；hk(t)為多徑衰落信道的沖擊響應(yīng)，其表達(dá)式為
權(quán)利要求
1.一種基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收方法，其特征是包括以下步驟(1)將各天線接收的射頻信號分別做下變頻處理，得到多路不相關(guān)的復(fù)基帶信號；(2)根據(jù)得到的復(fù)基帶信號分別進(jìn)行信道估計(jì)，得到各接收天線獨(dú)立的傳輸信道參數(shù)；(3)根據(jù)估計(jì)的信道參數(shù)求出各信道的時間反轉(zhuǎn)共軛式；(4)將各天線接收的復(fù)基帶信號分別與對應(yīng)的傳輸信道的時間反轉(zhuǎn)共軛式進(jìn)行卷積運(yùn)算；(5)將卷積的結(jié)果采用等增益合并方法得到最終多天線分集結(jié)果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收方法，其特征是各天線接收的射頻信號在進(jìn)行下變頻處理之前，需先將射頻信號進(jìn)行混頻轉(zhuǎn)換成模擬中頻信號，模擬中頻信號送入模數(shù)轉(zhuǎn)換單元經(jīng)中頻采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字中頻信號，數(shù)字中頻信號送入數(shù)字下變頻單元進(jìn)行數(shù)字下變頻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收方法，其特征是卷積的結(jié)果在合并之前還包括有時間同步步驟。
4.一種基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收裝置，其特征是包括下變頻單元、信道估計(jì)單元、時間反轉(zhuǎn)處理單元和分集合并單元；其中下變頻單元將天線接收下的射頻信號進(jìn)行數(shù)字下變頻轉(zhuǎn)換為數(shù)字復(fù)基帶信號，復(fù)基帶信號送入信道估計(jì)單元估計(jì)出信道參數(shù)，信道參數(shù)送入時間反轉(zhuǎn)處理單元取其時間反轉(zhuǎn)共軛式后對復(fù)基帶信號進(jìn)行卷積處理，各天線將時間反轉(zhuǎn)處理后的復(fù)基帶信號送分集合并單元進(jìn)行合并。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收裝置，其特征是還進(jìn)一步包括有混頻單元和模數(shù)轉(zhuǎn)換單元，混頻單元將天線接收的射頻信號經(jīng)混頻后轉(zhuǎn)換成模擬中頻信號，模擬中頻信號送模數(shù)轉(zhuǎn)換單元經(jīng)中頻采樣轉(zhuǎn)換成數(shù)字中頻信號，數(shù)字中頻信號送入下變頻單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收裝置，其特征是還進(jìn)一步包括有時鐘單元，時鐘單元為信道估計(jì)單元、時間反轉(zhuǎn)處理單元和分集合并單元提供時鐘，以使上述各單元實(shí)現(xiàn)同步操作。
全文摘要
本發(fā)明公開一種基于時間反轉(zhuǎn)的多天線分集接收方法及裝置，先將各天線接收的射頻信號分別做下變頻處理，得到多路不相關(guān)的復(fù)基帶信號；然后根據(jù)得到的復(fù)基帶信號分別進(jìn)行信道估計(jì)，得到各接收天線獨(dú)立的傳輸信道參數(shù)；并根據(jù)估計(jì)的信道參數(shù)求出各信道的時間反轉(zhuǎn)共軛式；之后將各天線接收的復(fù)基帶信號分別與對應(yīng)的傳輸信道的時間反轉(zhuǎn)共軛式進(jìn)行卷積運(yùn)算；最后將卷積的結(jié)果采用等增益合并方法得到最終多天線分集結(jié)果。本發(fā)明能夠增加接收信號的信噪比，簡化合并及均衡策略，提高無線通信系統(tǒng)性能。
文檔編號H04B7/08GK102404039SQ20111043761
公開日2012年4月4日 申請日期2011年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月23日
發(fā)明者丁勇, 徐婷, 歐陽繕, 蔣留兵, 謝躍雷 申請人:桂林電子科技大學(xué)