[發明專利]一種高效定向無線通信方法

有效

• 申請號: 201210477347.6
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN103078820A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 宋向輝;王笑京;李南;劉楠;杜磊
• 申請（專利權）人: 交通運輸部公路科學研究所
• 主分類號: H04L27/26
• 分類號: H04L27/26;H04B7/06
• 代理公司: 北京萬科園知識產權代理有限責任公司 11230
• 代理人: 杜澄心;張亞軍

技術領域

本發明屬于無線通信技術領域，主要涉及一種新的波束成形發射機結構和定向無線通信實施步驟。?

現有技術

(1)OFDM制式超寬帶系統峰均比問題背景簡述?

超寬帶無線通信技術可根據其技術特點劃分為兩種制式，一種是基于脈沖制式的超寬帶無線通信技術，由于種種原因，目前僅應用于某些特殊行業領域，如物流行業中的超寬帶射頻識別標簽技術；另一種是基于OFDM(Orthogonal?Frequency?DivisionMultiplexing)制式的超寬帶無線通信技術，該制式應用較為廣泛，如在IEEE802.11a/b/e/g中均定義了OFDM物理層，LTE-Advanced也應用了基于OFDM制式的超寬帶無線通信技術。因其在移動通信和其他多種行業領域中的應用廣泛，基于OFDM制式的超寬帶無線通信技術業已成為了最主要技術演進基礎，也是各種技術研究項目的重點研究對象。?

現有基于OFDM制式的超寬帶無線通信系統主要有兩大技術難題，一個是頻率偏移問題；另一個則是峰均比(Peak-to-Average?Power?Rat?io,PAR)問題。?

頻率偏移主要因收/發射機高速移動引起，造成的影響是載波間干擾(Inter-Carrierinterference,ICI),載波間干擾可以使OFDM系統子載波失去正交性，從而降低通信質量。目前，主要以統計方法改善頻率偏移影響。?

峰均比問題主要是因OFDM制式超寬帶無線通信技術中調制信號是由多個子載波的調制信號加和而成，因此，發射機所發射的信號包絡不但不恒定，而且在一個相對較大的范圍內波動。為保證所發送的高峰均比信號質量，系統必須具有較寬的線性范圍。但是，線性度的提升使得功率放大器（Power?Amplifier，PA）的效率降低。通常的OFDM系統采用效率較低的A類（Class?A）功放來實現線性度的要求。目前，解決高階調制（高峰均比）信號系統（OFDM系統）中線性度與效率之間的矛盾可行的技術可以采用新的發射機結構實現，主要有以下幾種：?

(a)采用預失真和Doherty功放結合的形式；?

(b)包絡跟蹤技術（Envelope?Tracking，ET）；?

(c)包絡刪除與恢復技術（Envelope?Elimination?and?Restoration，EER），又稱極坐標發射機結構（Polar?Transmitter）；?

(d)使用非線性器件的線性發射機（Linearization?Implemented?with?NonlinearComponent,LINC）,該種結構又稱為反相放大器結構（Outphasing?Amplifiication）。Outphasing結構將調制信號的幅度信息通過數學變換轉換為相位性信息，根據三角函數的特性生成兩路對偶、等幅的恒包絡信號，兩路信號峰均比低分別通過非線性的高效功率放大器，再通過功率合成為原始信號。這種方法在保證發射機線性度的條件下有效地提高發射機的效率，但是由于最終信號合成要在片上或者板級的功率合成網絡（如Wilkinson合成器）完成，因此會引入一定的輸出功率損耗和信號失真。?

（2）定向無線通信問題背景簡述?

定向無線通信技術可以有效地提高通信保密性，而且可以利用定向特性實現更多的特殊應用。?

具有定向特性的無線通信技術目前主要體現在空分復用(Space?DivisionMultiplexing,SDM)技術和波束成形技術(Beamforming)上，普遍采用智能天線技術，一般采用一定幾何形式的天線陣列，發送時通過數字基帶算法對特定方向的天線增益進行加強或者削弱，從而只與特定范圍內的目標發送信息。接收時一般也會采用一定幾何形式的天線陣列接收發射機信號，并且采用統計分析算法進行到達角(Direction?OfArrival,DOA)估計,從而將特定目標的信號從背景噪聲和其他方向的信號中分離出來，這一過程也稱為波束成形技術。目前，比較成熟的算法有子空間分解算法等。?

發明內容

本發明的目的是提供一種高效定向無線通信方法，在考慮無線通信系統的定向特性需求的前提下，解決基于OFDM制式的無線通信系統高峰均比的技術問題。?

為了實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案。?