[發(fā)明專利]一種高速移動(dòng)環(huán)境下抑制多普勒擴(kuò)展的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210471047.7
• 申請(qǐng)日: 2012-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN102938669A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾嶸;王友成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B7/08
• 分類號(hào): H04B7/08;H04L25/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多天線環(huán)境下接收系統(tǒng)設(shè)計(jì)，特別涉及一種在高速移動(dòng)環(huán)境下抑制多普勒擴(kuò)展的方法。?

背景技術(shù)

隨著移動(dòng)通信應(yīng)用的不斷發(fā)展和擴(kuò)大，在一些特殊的場(chǎng)合（例如高速鐵路），要求在快速移動(dòng)的情況下能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸。高速移動(dòng)下會(huì)差生多普勒擴(kuò)展。無線信道中存在許多反射體，而基站發(fā)送的信號(hào)經(jīng)過無線信道達(dá)到接收端，就會(huì)產(chǎn)生多徑效應(yīng)。當(dāng)通信收發(fā)端之間有相對(duì)位移時(shí)，由于每個(gè)徑的傳播路徑發(fā)生了變化，因此在接收端，每個(gè)徑的相位也發(fā)生了變化，此時(shí)合成等效徑的這些徑的相位會(huì)隨著移動(dòng)臺(tái)位置的不同而不同，由此就產(chǎn)生了合成等效徑的幅度和相位的變化，由于這種變化是隨著移動(dòng)臺(tái)位置的變化而變化的，而移動(dòng)臺(tái)位置的變化又是由于移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)造成的，因此等效徑幅度和相位的變化就表現(xiàn)為隨著時(shí)間變化而變化，也即顯示為信道的時(shí)變特性。另一方面，由于移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，每一個(gè)到達(dá)徑產(chǎn)生多普勒頻移，由于每個(gè)到達(dá)徑的到達(dá)角的不一致，移動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)在每個(gè)到達(dá)徑上產(chǎn)生的多普勒頻移也不一致，因此在接收端，合成每一個(gè)時(shí)域可分辨多徑的這些徑的信號(hào)是異頻異相的，由此便產(chǎn)生了多普勒擴(kuò)展。而這種在高速移動(dòng)環(huán)境下引起的無線信道的快速時(shí)變特性，對(duì)于接收機(jī)來說會(huì)造成比較大的影響，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：首先，如果接收機(jī)進(jìn)行相干解調(diào)，信道的快速時(shí)變將造成信道估計(jì)和跟蹤的困難。為解決這個(gè)問題，現(xiàn)在一般通過采用迭代干擾消除的方式，或者采用干擾抵消以及加窗等方法來抑制時(shí)變信道導(dǎo)致的干擾。?但是這些方法都是基于多徑時(shí)變信道參數(shù)已知的條件下來解決多普勒擴(kuò)展問題，并沒有考慮信道估計(jì)的復(fù)雜性。另外，在多徑時(shí)變信道參數(shù)已知的情況下，解調(diào)和檢測(cè)算法復(fù)雜度仍然較高。而考慮到信道統(tǒng)計(jì)特性的復(fù)雜性，以及多普勒擴(kuò)展的影響，使得現(xiàn)有的很多方法不能從本質(zhì)上解決高速移動(dòng)環(huán)境下接收機(jī)性能惡化的問題。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種高速移動(dòng)環(huán)境下抑制多普勒擴(kuò)展的方法。?

本發(fā)明一種高速移動(dòng)環(huán)境下抑制多普勒擴(kuò)展的方法，具體包括以下步驟：?

步驟1，利用事先構(gòu)造的正交角域空間基矢量?，對(duì)接收到的多天線信號(hào)進(jìn)行正交投影，即；

其中

式中

其中為接收天線經(jīng)過載波波長歸一化后的歸一化長度，為天線之間的歸一化間隔，為接收天線個(gè)數(shù)。

步驟2，在各個(gè)正交角域空間上，對(duì)投影后的第k個(gè)角域空間上的接收信號(hào)分別進(jìn)行多普勒參數(shù)估計(jì)，即?

式中為周期參考信號(hào)的長度，為采樣間隔，為參考信號(hào)的周期長度；

步驟3，利用在各個(gè)角域空間上估計(jì)得到的多普勒參數(shù)，對(duì)各個(gè)角域空間上的信號(hào)進(jìn)行多普勒參數(shù)補(bǔ)償，即；

步驟4，在各個(gè)角域空間上，利用多普勒參數(shù)補(bǔ)償后的信號(hào)進(jìn)行信道估計(jì)，估計(jì)第k個(gè)角域空間上的信道參數(shù)。信道估計(jì)可采用最小方差估計(jì)（LSE）：

式中，，為子載波個(gè)數(shù)，表示對(duì)角陣，表示發(fā)送的參考符號(hào)序列，為中和參考符號(hào)位置相對(duì)應(yīng)的列向量所構(gòu)成的矩陣，?；

步驟5，利用信道估計(jì)結(jié)果進(jìn)行相干解調(diào)，得到每個(gè)正交角域空間上的解調(diào)符號(hào)并進(jìn)行最大比合并，得到判決變量，即

。

利用構(gòu)造的空間基矢量，將接收信號(hào)投影到正交角域空間。在每個(gè)角域空間上，接收信號(hào)的到達(dá)角被限制在各個(gè)角域空間范圍內(nèi)。在天線間距一定的情況下，接收到信號(hào)在各個(gè)角域空間上角度擴(kuò)展和天線陣列的長度有關(guān)。天線陣列的長度越大，接收到信號(hào)在各個(gè)角域空間上角度擴(kuò)展越小。因此在同一個(gè)角域空間內(nèi)，接收到的各個(gè)徑的到達(dá)角的差異隨著天線陣列長度的增加而變小。當(dāng)天線陣列的長度足夠長時(shí)，接收到的各個(gè)徑的到達(dá)角的差異足夠的小，可以近似認(rèn)為相同。此時(shí)在接收端，對(duì)于投影到每個(gè)角域空間上的信號(hào)來說，合成每一個(gè)時(shí)域可分辨多徑的這些徑的信號(hào)是同頻異相的。而同頻異相的各個(gè)信號(hào)疊加起來的效果不再表現(xiàn)為多普勒擴(kuò)展，而表現(xiàn)為多普勒頻移。對(duì)于多普勒頻移，可以采用自動(dòng)頻率校準(zhǔn)技術(shù)來加以估計(jì)和補(bǔ)償。在本發(fā)明中，分別對(duì)各個(gè)角域空間上的等效多普勒參數(shù)進(jìn)行估計(jì)并分別加以補(bǔ)償，然后對(duì)補(bǔ)償后的信號(hào)進(jìn)行最大比例合并來得到解碼和判決信號(hào)。?