[發明專利]一種基于空域濾波的球面共形陣列天線的分集裝置及接收方法

在審

• 申請號: 201710242838.5
• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106850030A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 謝躍雷;甘梓興;萬杰;楊子靖;李永強;歐陽繕;姜興;晉良念;劉慶華;蔣俊正
• 申請（專利權）人: 桂林電子科技大學
• 主分類號: H04B7/08
• 分類號: H04B7/08
• 代理公司: 桂林市華杰專利商標事務所有限責任公司45112
• 代理人: 劉梅芳

技術領域

本發明涉及無線通信領域，尤其是高速移動通信領域，具體是一種基于空域濾波的球面共形陣列天線的分集裝置及接收方法。

背景技術

以高速鐵路為例，其跟典型城市、一般的郊區、普通山區的無線傳播環境相比，鐵路沿線的環境一般比較空曠，然而鐵路沿線卻總有特殊的環境使得信號場覆蓋區域呈現帶狀，各類反射散體，例如，樹林、道路、隧道和高架橋隨機分布在鐵軌的兩側，這些反射散體的走向等諸多因素也將使噪聲和多徑效應更加明顯，使得列車上的用戶接受來自不同且多徑信號。

陣列天線通過對接收的陣列信號進行處理，可以提高有用信號的增益，抑制噪聲和干擾的目的。線陣、園陣及平面陣在接收范圍內有一定的局限性，很難做到全方位覆蓋。若是采用球面共形陣列天線，不僅能實現全方位覆蓋，而且能通過子陣劃分技術，波束接收更加靈活，能夠實現多波束的接收。因此，在高速列車上可以采用球面共形陣列天線來接收分集信號，并提高通信系統的性能。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足，而提供一種基于空域濾波的球面共形陣列天線的分集裝置及接收方法。

這種裝置的優點是成本低、實用性好、能實現對半空間俯仰角90°、方位角360°全覆蓋信號進行分集接收，能提高通信系統接收信號的分集增益。

這種方法的優點是使用方便、可操作性強，能提高接收端的信噪比、增大覆蓋面積，通過對波束的能量檢測，能避免系統的能量損耗,有效促進高速移動通信信道下寬帶無線傳輸。

實現本發明目的的技術方案是：

一種基于空域濾波的球面共形陣列天線的分集裝置，包括球面共形陣列天線，與現有技術不同的是，球面共形陣列天線設有順序連接的

數據接收存儲模塊，所述數據接收存儲模塊用于存儲球面共形陣列天線上每個陣元天線接收到的信號數據；

空域濾波分集模塊，所述的空域濾波分集模塊用于對球面共形陣列天線接收到的信號進行空域分集，包括用于將數據接收存儲模塊接收的信號數據根據球面共形陣列天線劃分的子陣進行波束分集劃分、且每一個子陣對應一個波束的子陣劃分模塊和用于對各子陣的信號進行波束綜合、以獲得各子陣對應的陣元天線的幅度和相位加權系數、并對信號進行處理的波束綜合模塊；

子陣劃分模塊采用FLASH芯片把球面共形陣列天線的子陣劃分的數據表存儲起來；

門限檢測模塊，所述門限檢測模塊用于對各個波束信號進行能量門限的判決，如果波束信號能量低于設定值，則這個波束信號不需要做后續處理；

信號檢測模塊，所述信號檢測模塊作用是OFDM解調；

最大比合并模塊，所述最大比合并模塊用于對經過信號檢測模塊處理的后的信號進行最大比合并。

所述球面共形陣列天線的陣元天線為中心頻率為4.8GHz的通信天線陣的陣元天線。

所述數據接收存儲模塊為AD9233與EP3C120F780I7N的組合模塊。

所述波束綜合模塊的數量與子陣的數量相等，為至少2個，波束綜合模塊采用TMS320C671BGDP300高速浮點處理器模塊進行算法處理。

所述門限檢測模塊、信號檢測模塊與波束綜合模塊的數量相等，為至少2個，門限檢測模塊采用與波束綜合模塊相同的模塊進行獨立工作，信號檢測模塊為OFDM解調模塊。

所述最大比合并模塊為EP3C120F780I7N與CY7C68013A的組合模塊。

一種基于空域濾波的球面共形陣列天線的分集接收方法，包括所述的基于空域濾波的球面共形陣列天線的分集接收裝置，具體步驟為：

1)建立球面共形陣列天線：根據信號的波束寬度和陣元能接收信號的波束寬度，建立球面的共形陣列天線；

2)保存數據:將球面的共形陣列天線接收到的信號數據保存到數據接收存儲模塊；

3)空域濾波:將球面的共形陣列天線進行子陣劃分并將步驟2)接收存儲到的信號進行波束分集劃分；

4)合并信號：將步驟3)劃分好的波束分集信號進行波束綜合，獲得波束對應的球面共形陣列天線的子陣中的每個陣元天線信號的幅度和相位加權系數、并與對應陣元天線的信號進行相乘合并處理；

5)門限檢測：將步驟4)處理的波束信號進行能量門限檢測，即檢測信號的能量，信號的能量如果小于設定值Min，其中Min值為0.1w，則此波束信號不進行后續步驟處理，如信號的能量不小于設定值，則進入步驟6)；

6)信號解調：將步驟5)處理后的信號進行OFDM解調；