CN103684567A - 无线通信系统接收机分集合并方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线通信系统接收机分集合并方法及其装置，所述方法包括：获取L根接收天线所对应的接收通道的基带信号

，…，

；根据最大比合并MRC合并准则，采用以下数学式得到分集合并后的基带信号r_n。采用本发明，能够获得3dB甚至更多的MRC分集增益，同时对于相噪的抑制会有大幅的性能提升。

Description

无线通信系统接收机分集合并方法及其装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体而言，涉及一种无线通信系统接收机分集合并方法及其装置。

背景技术

在无线通信系统中，由于存在多径衰落，不同路径所经历的衰落一般来说是不相关的，通常，通过采用分集合并技术能够提升系统的均衡解调性能。

在目前的微波系统中，如图1和图2所示，只涉及到了单发单收以及XPIC（Cross-polarisation Interference counteracter，交叉极化干扰抵消器）的应用，然而并没有涉及分集合并的技术以及应用。

发明内容

为了提高微波系统的解调门限或者解调灵敏度，本发明的目的在于提供一种无线通信系统接收机分集合并方法及其装置。

为了达到本发明的目的，本发明采用以下技术方案实现：

一个实施例中，其提供的无线通信系统接收机分集合并方法，包括：

获取L根接收天线所对应的接收通道的基带信号

，…，

；

根据最大比合并MRC合并准则，采用以下数学式得到分集合并后的基带信号r_n：

$r_n=\stackrel{L}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{SNR}}_i{r}_n^{\left(i\right)}$ ；

其中，SNR₁，…，SNR_L分别表示第1根到第L根接收天线所对应的接收信号的信噪比。

优选地，所述获取的接收天线所对应的接收通道的基带信号已经经过了匹配滤波处理。

一个实施例中，其提供的无线通信系统接收机分集合并装置，包括：

第一合并模块，用于在获取L根接收天线所对应的接收通道的基带信号

，…，

，根据MRC合并准则，采用以下数学式得到分集合并后的基带信号r_n：

$r_n=\stackrel{L}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{SNR}}_i{r}_n^{\left(i\right)}$ ；

其中，SNR₁，…，SNR_L分别表示第1根到第L根接收天线所对应的接收信号的信噪比。

优选地，所述无线通信系统接收机分集合并装置还包括

第一中频处理模块，用于对从射频前端获取的接收天线所对应的接收通道的基带信号进行匹配滤波处理，并将处理后的信号发送给第一合并模块。

一个实施例中，其提供的一种无线通信系统接收机分集合并方法，包括：

对第i个接收天线对应接收通道的基带信号经中频处理以及基带的匹配滤波处理之后得到时域的基带信号

，其中i=1,…,L；

对

进行傅立叶变换fft得到频域信号

；

采用如下数学式进行频域均衡器内部的MRC合并，得到发送符号的傅立叶变换fft值S_k：

$S_k=\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k^{\left(i\right)}{R}_k^{\left(i\right)}$ ；

其中，

为发送符号进行傅立叶变换fft时的系数。

优选地，采用如下数学式并根据最小误差准则得到联合均衡和MRC合并的最优系数：

$c_k^{\left(i\right)}=\frac{{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_d}{{\mathrm{\σ}}_n^{\left(i\right)}}\right)}^2{\left(H_k^{\left(i\right)}\right)}^{*}}{1+\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\left({\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_d}{{\mathrm{\σ}}_n^{\left(l\right)}}\right)}^2{\left|H_k^{\left(l\right)}\right|}^2\right)}$ ；

其中，

为第i个接收天线对应的信道频域响应。

优选地，在执行所有步骤之后，还包括：

对S_k进行快速傅立叶变换ifft，将信号从频域变换到时域，得到均衡后的信号s_n。

一个实施例中，其提供的一种无线通信系统接收机分集合并装置，包括：

第二中频处理模块，用于对第i个接收天线对应接收通道的基带信号进行中频处理以及基带的匹配滤波处理，得到时域的基带信号

，其中i=1,…,L；

第一fft模块，用于对

进行傅立叶变换fft得到频域信号

；

第二合并模块，用于采用如下数学式进行频域均衡器内部的MRC合并，得到发送符号的傅立叶变换fft值S_k：

$S_k=\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k^{\left(i\right)}{R}_k^{\left(i\right)}$ ；

其中，

为发送符号进行傅立叶变换fft时的系数。

优选地，采用如下数学式并根据最小误差准则得到联合均衡和MRC合并的最优系数：

$c_k^{\left(i\right)}=\frac{{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_d}{{\mathrm{\σ}}_n^{\left(i\right)}}\right)}^2{\left(H_k^{\left(i\right)}\right)}^{*}}{1+\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\left({\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_d}{{\mathrm{\σ}}_n^{\left(l\right)}}\right)}^2{\left|H_k^{\left(l\right)}\right|}^2\right)}$ ；

其中，

为第i个接收天线对应的信道频域响应。

优选地，所述无线通信系统接收机分集合并装置还包括：

第一ifft模块，用于对S_k进行快速傅立叶变换ifft，将信号从频域变换到时域，得到均衡后的信号s_n。

一个实施例中，其提供的一种无线通信系统接收机分集合并方法，包括：

对第i个接收天线的接收信号做独立频域均衡，得到均衡后的信号

；

对均衡后的信号

做快速傅立叶变换ifft，得到频域信号

；

采用如下数学式对频域信号

在时域做MRC合并：

$s_n=\stackrel{L}{\mathrm{\Σ}}{b}^{\left(i\right)}{s}_n^{\left(i\right)}$ ；

其中，b⁽ⁱ⁾为发送符号进行傅立叶变换fft时的系数。

一个实施例中，其提供的一种无线通信系统接收机分集合并装置，包括：

频域均衡器，用于对第i个接收天线的接收信号做独立频域均衡，得到均衡后的信号

；

第二ifft模块，用于对均衡后的信号

做快速傅立叶变换ifft，得到频域信号

；

第三合并模块，用于采用如下数学式对频域信号

在时域做MRC合并：

$s_n=\stackrel{L}{\mathrm{\Σ}}{b}^{\left(i\right)}{s}_n^{\left(i\right)}$ ；

其中，b⁽ⁱ⁾为发送符号进行傅立叶变换fft时的系数。

本发明的有益效果如下：

采用本发明的微波系统，能够获得3dB甚至更多的MRC分集增益，同时对于相噪的抑制会有大幅的性能提升。

附图说明

图1是传统的微波系统单发单收的基本框图；

图2是传统的微波系统XPIC的基本框图；

图3是本发明实施例1提供的前端合并示意图；

图4是本发明实施例2提供的均衡器内部合并示意图；

图5是本发明实施例3提供的后端合并示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优异效果，下面将结合具体实施例以及附图做进一步的说明。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明所述技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

实施例1

本实施例中，提供了一种微波系统前端合并的分集合并方法，其提供的无线通信系统接收机分集合并方法，包括如下具体步骤：

S10、获取L根接收天线所对应的接收通道的基带信号

，…，

；

S20、根据最大比合并MRC合并准则，采用以下数学式得到分集合并后的基带信号r_n：

$r_n=\stackrel{L}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{SNR}}_i{r}_n^{\left(i\right)}$ ；

其中，SNR₁，…，SNR_L分别表示第1根到第L根接收天线所对应的接收信号的信噪比。

具体地，在所述步骤S10中，所述获取的接收天线所对应的接收通道的基带信号已经经过了匹配滤波处理。

具体地，合并之后的处理，可参照传统的常规方法进行处理（例如图1所示的处理方法），这里以频域均衡进行了示意，实际也可以使用时域均衡等各种均衡方法，这里对均衡的方法不做任何形式的限制。

参考图3，在本实施例中，其提供的无线通信系统接收机分集合并装置，其包括：

第一合并模块，用于在获取L根接收天线所对应的接收通道的基带信号，…，，根据MRC合并准则，采用以下数学式得到分集合并后的基带信号r_n：

$r_n=\stackrel{L}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{SNR}}_i{r}_n^{\left(i\right)}$ ；

其中，SNR₁，…，SNR_L分别表示第1根到第L根接收天线所对应的接收信号的信噪比。

具体地，所述无线通信系统接收机分集合并装置还包括

第一中频处理模块，用于对从射频前端获取的接收天线所对应的接收通道的基带信号进行匹配滤波处理，并将处理后的信号发送给第一合并模块。

同样地，对于合并之后的处理，同样可参照传统的常规方法进行处理（例如图1所示的处理方法），这里以频域均衡进行了示意，实际也可以使用时域均衡等各种均衡方法，这里对均衡的方法不做任何形式的限制。

实施例2

本实施例中，提供了一种微波系统均衡器内部合并的分集合并方法，其提供的一种无线通信系统接收机分集合并方法，包括如下具体步骤：

S30、对第i个接收天线对应接收通道的基带信号经中频处理以及基带的匹配滤波处理之后得到时域的基带信号

，其中i=1,…,L；

S40、对

进行傅立叶变换fft得到频域信号

；

S50、采用如下数学式进行频域均衡器内部的MRC合并，得到发送符号的傅立叶变换fft值S_k：

$S_k=\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k^{\left(i\right)}{R}_k^{\left(i\right)}$ ；

其中，

为发送符号进行傅立叶变换fft时的系数。

在本实施例中，优选地，采用如下数学式并根据最小误差准则得到联合均衡和MRC合并的最优系数：

$c_k^{\left(i\right)}=\frac{{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_d}{{\mathrm{\σ}}_n^{\left(i\right)}}\right)}^2{\left(H_k^{\left(i\right)}\right)}^{*}}{1+\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\left({\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_d}{{\mathrm{\σ}}_n^{\left(l\right)}}\right)}^2{\left|H_k^{\left(l\right)}\right|}^2\right)}$ ；

其中，

为第i个接收天线对应的信道频域响应。

在本实施例中，优选地，在执行所有步骤之后，还包括：

S60、对S_k进行快速傅立叶变换ifft，将信号从频域变换到时域，得到均衡后的信号s_n。

对于时域均衡器可以做类似的推导。

$R_k^{\left(i\right)}=H_k^{\left(i\right)}{S}_k+N_k^{\left(i\right)},i=\mathrm{1,2},...,L;k=\mathrm{0,1},...,N-1$

其中

为第i个接收天线的接收信号的fft。

为第i个接收天线对应的信道频域响应。

S_k为发送符号的fft。

为噪声的fft。

考虑，在频域均衡器内部进行MRC和频域均衡的结合，换句话说，令：

$S_k=\stackrel{L}{\mathrm{\Σ}}{c}_k^{\left(i\right)}{R}_k^{\left(i\right)}$ ；

则定义

；

最小化ε(k)可得到：

$c_k^{\left(i\right)}=\frac{{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_d}{{\mathrm{\σ}}_n^{\left(i\right)}}\right)}^2{\left(H_k^{\left(i\right)}\right)}^{*}}{1+\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\left({\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_d}{{\mathrm{\σ}}_n^{\left(l\right)}}\right)}^2{\left|H_k^{\left(l\right)}\right|}^2\right)}$ ；

对S_k做ifft,得到均衡器输出的符号s_n=ifft(S_k)。

更为具体地，在均衡器内部进行分集合并的步骤包括：

1）对第i个天线对应接收通道的信号经中频处理和基带的匹配滤波之后得到时域的基带信号，其中i=1,…,L；

2）对

进行fft变换得到频域信号

；

3）根据最小误差准则得到联合均衡和MRC合并的最优系数：

$c_k^{\left(i\right)}=\frac{{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_d}{{\mathrm{\σ}}_n^{\left(i\right)}}\right)}^2{\left(H_k^{\left(i\right)}\right)}^{*}}{1+\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\left({\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_d}{{\mathrm{\σ}}_n^{\left(l\right)}}\right)}^2{\left|H_k^{\left(l\right)}\right|}^2\right)}$ ；

4）进行频域均衡器内部的MRC合并：

$S_k=\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k^{\left(i\right)}{R}_k^{\left(i\right)}$ ；

5）对S_k进行ifft变换将信号从频域变换到时域，得到均衡后的信号s_n。

相应地，在本实施例中，其提供的一种无线通信系统接收机分集合并装置，包括：

第二中频处理模块，用于对第i个接收天线对应接收通道的基带信号进行中频处理以及基带的匹配滤波处理，得到时域的基带信号

，其中i=1,…,L；

第一fft模块，用于对

进行傅立叶变换fft得到频域信号

；

第二合并模块，用于采用如下数学式进行频域均衡器内部的MRC合并，得到发送符号的傅立叶变换fft值S_k：

$S_k=\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k^{\left(i\right)}{R}_k^{\left(i\right)}$ ；

其中，

为发送符号进行傅立叶变换fft时的系数。

优选地，采用如下数学式并根据最小误差准则得到联合均衡和MRC合并的最优系数：

$c_k^{\left(i\right)}=\frac{{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_d}{{\mathrm{\σ}}_n^{\left(i\right)}}\right)}^2{\left(H_k^{\left(i\right)}\right)}^{*}}{1+\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\left({\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_d}{{\mathrm{\σ}}_n^{\left(l\right)}}\right)}^2{\left|H_k^{\left(l\right)}\right|}^2\right)}$ ；

其中，

为第i个接收天线对应的信道频域响应。

优选地，所述无线通信系统接收机分集合并装置还包括：

第一ifft模块，用于对S_k进行快速傅立叶变换ifft，将信号从频域变换到时域，得到均衡后的信号s_n。

实施例3

在实施例中，提供了一种微波系统后端合并的分集合并方法，参考图5，其提供的一种无线通信系统接收机分集合并方法，包括：

S70、对第i个接收天线的接收信号做独立频域均衡，得到均衡后的信号

；

S80、对均衡后的信号做快速傅立叶变换ifft，得到频域信号

；

S90、采用如下数学式对频域信号

在时域做MRC合并：

$s_n=\stackrel{L}{\mathrm{\Σ}}{b}^{\left(i\right)}{s}_n^{\left(i\right)}$ ；

其中，b⁽ⁱ⁾为发送符号进行傅立叶变换fft时的系数。

在该实施例中，每一根天线的接收信号先独立做频域均衡，均衡后的信号在时域做MRC合并。

在图5中，

为第i根天线的接收信号对应频域均衡器的均衡系数。

则，采用如下数学式，最后得到的信号为：

$s_n=\stackrel{L}{\mathrm{\Σ}}{b}^{\left(i\right)}{s}_n^{\left(i\right)}$ 。

相应地，在本实施例中，继续参考图5，其提供的一种无线通信系统接收机分集合并装置，包括：

频域均衡器，用于对第i个接收天线的接收信号做独立频域均衡，得到均衡后的信号

；

第二ifft模块，用于对均衡后的信号做快速傅立叶变换ifft，得到频域信号

；

第三合并模块，用于采用如下数学式对频域信号

在时域做MRC合并：

$s_n=\stackrel{L}{\mathrm{\Σ}}{b}^{\left(i\right)}{s}_n^{\left(i\right)}$ ；

其中，b⁽ⁱ⁾为发送符号进行傅立叶变换fft时的系数。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种无线通信系统接收机分集合并方法，其特征在于，包括：

获取L根接收天线所对应的接收通道的基带信号，…，；

根据最大比合并MRC合并准则，采用以下数学式得到分集合并后的基带信号r_n：

$r_n=\stackrel{L}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{SNR}}_i{r}_n^{\left(i\right)}$ ；

其中，SNR₁，…，SNR_L分别表示第1根到第L根接收天线所对应的接收信号的信噪比。

2.如权利要求1所述的无线通信系统接收机分集合并方法，其特征在于，所述获取的接收天线所对应的接收通道的基带信号已经经过了匹配滤波处理。

3.一种无线通信系统接收机分集合并装置，其特征在于，包括：

第一合并模块，用于在获取L根接收天线所对应的接收通道的基带信号

，…，

，根据MRC合并准则，采用以下数学式得到分集合并后的基带信号r_n：

$r_n=\stackrel{L}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{SNR}}_i{r}_n^{\left(i\right)}$ ；

其中，SNR₁，…，SNR_L分别表示第1根到第L根接收天线所对应的接收信号的信噪比。

4.如权利要求3所述的无线通信系统接收机分集合并装置，其特征在于，还包括：

第一中频处理模块，用于对从射频前端获取的接收天线所对应的接收通道的基带信号进行匹配滤波处理，并将处理后的信号发送给第一合并模块。

5.一种无线通信系统接收机分集合并方法，其特征在于，包括：

对第i个接收天线对应接收通道的基带信号经中频处理以及基带的匹配滤波处理之后得到时域的基带信号

，其中i=1,…L；

对

进行傅立叶变换fft得到频域信号；

采用如下数学式进行频域均衡器内部的MRC合并，得到发送符号的傅立叶变换fft值S_k：

$S_k=\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k^{\left(i\right)}{R}_k^{\left(i\right)}$ ；

其中，为发送符号进行傅立叶变换fft时的系数。

6.如权利要求5所述的无线通信系统接收机分集合并方法，其特征在于，采用如下数学式并根据最小误差准则得到联合均衡和MRC合并的最优系数：

$c_k^{\left(i\right)}=\frac{{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_d}{{\mathrm{\σ}}_n^{\left(i\right)}}\right)}^2{\left(H_k^{\left(i\right)}\right)}^{*}}{1+\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\left({\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_d}{{\mathrm{\σ}}_n^{\left(l\right)}}\right)}^2{\left|H_k^{\left(l\right)}\right|}^2\right)}$ ；

其中，

为第i个接收天线对应的信道频域响应。

7.如权利要求5所述的无线通信系统接收机分集合并方法，其特征在于，在执行所有步骤之后，还包括：

对进行快速傅立叶变换ifft，将信号从频域变换到时域，得到均衡后的信号s_n。

8.一种无线通信系统接收机分集合并装置，其特征在于，包括：

第二中频处理模块，用于对第i个接收天线对应接收通道的基带信号进行中频处理以及基带的匹配滤波处理，得到时域的基带信号

，其中i=1,…,L；

第一fft模块，用于对

进行傅立叶变换fft得到频域信号

；

第二合并模块，用于采用如下数学式进行频域均衡器内部的MRC合并，得到发送符号的傅立叶变换fft值S_k：

$S_k=\underset{i=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}{c}_k^{\left(i\right)}{R}_k^{\left(i\right)}$ ；

其中，为发送符号进行傅立叶变换fft时的系数。

9.如权利要求8所述的无线通信系统接收机分集合并装置，其特征在于，采用如下数学式并根据最小误差准则得到联合均衡和MRC合并的最优系数：

$c_k^{\left(i\right)}=\frac{{\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_d}{{\mathrm{\σ}}_n^{\left(i\right)}}\right)}^2{\left(H_k^{\left(i\right)}\right)}^{*}}{1+\underset{l=1}{\overset{L}{\mathrm{\Σ}}}\left({\left(\frac{{\mathrm{\σ}}_d}{{\mathrm{\σ}}_n^{\left(l\right)}}\right)}^2{\left|H_k^{\left(l\right)}\right|}^2\right)}$ ；

其中，

为第i个接收天线对应的信道频域响应。

10.如权利要求8所述的无线通信系统接收机分集合并装置，其特征在于，还包括：

第一ifft模块，用于对S_k进行快速傅立叶变换ifft，将信号从频域变换到时域，得到均衡后的信号s_n。

11.一种无线通信系统接收机分集合并方法，其特征在于，包括：

对第i个接收天线的接收信号做独立频域均衡，得到均衡后的信号；

对均衡后的信号

做快速傅立叶变换ifft，得到频域信号

；

采用如下数学式对频域信号

在时域做MRC合并：

$s_n=\stackrel{L}{\mathrm{\Σ}}{b}^{\left(i\right)}{s}_n^{\left(i\right)}$ ；

其中，b⁽ⁱ⁾为发送符号进行傅立叶变换fft时的系数。

12.一种无线通信系统接收机分集合并装置，其特征在于，包括：

频域均衡器，用于对第i个接收天线的接收信号做独立频域均衡，得到均衡后的信号

；

第二ifft模块，用于对均衡后的信号

做快速傅立叶变换ifft，得到频域信号

；

第三合并模块，用于采用如下数学式对频域信号

在时域做MRC合并：

$s_n=\stackrel{L}{\mathrm{\Σ}}{b}^{\left(i\right)}{s}_n^{\left(i\right)}$ ；

其中，b⁽ⁱ⁾为发送符号进行傅立叶变换fft时的系数。

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