CN105262528A - 基于加权分数傅立叶变换域的4天线发射分集方法 - Google Patents

Abstract

基于加权分数傅立叶变换域的4天线发射分集方法，涉及通信技术领域。本发明为了在信号发射过程中提高抵抗信道衰落的能力。本发明公开了一种基于加权分数傅立叶变换域的4天线发射分集方法。该方法在原有系统的基础上，在发射端引入了加权分数傅立叶变换模块。信号经过加权分数傅立叶变换产生四路信号，两路时域信号和两路频域信号，且每路信号间均有数学约束关系，某一路信号衰落严重时，可通过其他支路信号分量恢复该路信号信息。此外，系统在发射信号前还引入了时延调节模块，对产生的四路信号进行时延调整，保证四路信号分量在接收端能够在同一时刻接收。本发明适用于通信过程中。

Description

基于加权分数傅立叶变换域的4天线发射分集方法

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一种基于加权分数傅立叶变换域的4天线发射技术。

背景技术

随着无线技术的迅速发展，人类对通信需求增加的同时，对通信质量的要求越来越高，对通信的高效、可靠也越来越关注。在实际的无线通信中，终端往往是移动的，并且移动方向和速度都是任意的，信道环境随时发生变化，发射的信号经过这种传输路径会产生波形失真、畸变和重叠，而严重的衰落甚至会导致不能通信。为了改善上述通信系统的性能，现有的多天线技术能够在不增加带宽和发射功率的情况下，通过有效利用空间资源，成倍地提高系统的信道容量和频谱效率，同时还能够提高系统传输的可靠性。传统的多天线技术在发射端放置多根天线，通过多天线形成的多信道来减弱信道衰落带来的影响，获得一定的系统增益。

发明内容

本发明为了在信号发射过程中提高抵抗信道衰落的能力，从而提供一种基于加权分数傅立叶变换域的4天线发射分集方法。

基于加权分数傅立叶变换域的4天线发射分集方法，它是基于加权分数傅立叶变换域的4天线发射分集系统实现的，该系统包括基带调制模块、加权分数傅立叶变换模块、时延调整模块和一至四号天线；所述基带调制模块信号输出端与加权分数傅立叶变换模块信号输入端连接，所述加权分数傅立叶变换模块信号输出端与时延调节模块信号输入端连接，所述时延调节模块的四个信号输出端分别与四根发射天线信号输入端连接；

基于加权分数傅立叶变换域的4天线发射分集方法，由以下步骤实现：

步骤一、将待发送二进制数据序列送入基带调制模块；

步骤二、经过基带调制后的信号送入加权分数傅立叶变换模块，该模块包括DFT模块、反转模块及系数产生模块；经过变换后的四路信号分量分别为：基带调制后的序列、基带调制后经过DFT模块后的序列、基带调制后经过反转模块处理的序列和基带调制后依次经过DFT模块及反转模块处理后的序列；

系数产生模块通过动态参数α控制并产生四路信号的加权系数ω₀(α)、ω₁(α)、ω₂(α)和ω₃(α)；将四路信号分量分别与四个加权系数合并后送入时延调节模块；

步骤三、对步骤二中经过加权分数傅立叶变换后的四路信号进行插入导频序列；每路信号在固定的时隙内插入导频序列，每路导频序列的导频信号在时间上是断续的，四路导频信号对应起始时刻相同；四路信号对应导频序列分别为导频序列1、导频序列2、导频序列3和导频序列4；

步骤四、将插入导频序列完成后的四路信号分别送入缓存器进行时延调整，时延调整由接收端反馈的时延参数τ1至τ4进行控制，根据时延参数τ1、时延参数τ2、时延参数τ3和时延参数τ4分别调整相应各支路信号的发射时延；

步骤五、完成时延调整的四路信号由四根天线分别发射到信道中进行传输。

本发明基于四项加权分数傅立叶变换后的信号中既有时域信号，又有频域信号的特点，采用对四路信号分量分别用天线进行发射的方式，通过各个支路间的数学约束关系，减小个别支路信号衰落严重的影响，使采用本发明方法的通信系统改善误码性能。

附图说明

图1是本发明采用的系统的发射机原理示意图；

图2是加权分数傅立叶变换模块的原理示意图；

图3是时延调节模块的原理示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图3说明本具体实施方式，基于加权分数傅立叶变换域的4天线发射分集方法，它是基于加权分数傅立叶变换域的4天线发射分集系统实现的，该系统的发射机包括基带调制模块、加权分数傅立叶变换模块、时延调整模块和一至四号天线；所述基带调制模块信号输出端与加权分数傅立叶变换模块信号输入端连接，所述加权分数傅立叶变换模块信号输出端与时延调节模块信号输入端连接，所述时延调节模块的四个信号输出端分别与四根发射天线信号输入端连接；

基于加权分数傅立叶变换域的4天线发射分集方法，由以下步骤实现：

步骤一、将待发送二进制数据序列送入基带调制模块；

步骤二、经过基带调制后的信号送入加权分数傅立叶变换模块，该模块包括DFT模块、反转模块及系数产生模块；经过变换后的四路信号分量分别为：基带调制后的序列、基带调制后经过DFT模块后的序列、基带调制后经过反转模块处理的序列和基带调制后依次经过DFT模块及反转模块处理后的序列；

系数产生模块通过动态参数α控制并产生四路信号的加权系数ω₀(α)、ω₁(α)、ω₂(α)和ω₃(α)；将四路信号分量分别与四个加权系数合并后送入时延调节模块；

步骤三、对步骤二中经过加权分数傅立叶变换后的四路信号进行插入导频序列；每路信号在固定的时隙内插入导频信号，每路导频序列的导频信号在时间上是断续的，四路导频信号对应起始时刻相同；四路信号对应导频序列分别为导频序列1、导频序列2、导频序列3和导频序列4。

步骤四、将插入导频序列完成后的四路信号分别进入缓存器进行时延调整，时延调整由接收端反馈的时延参数τ1至τ4进行控制，根据时延参数τ1、时延参数τ2、时延参数τ3和时延参数τ4分别调整相应各支路信号的发射时延；

步骤五、完成时延调整的四路信号由四根天线分别发射到信道中进行传输。

加权分数傅立叶变换(Weighted-typeFractionalFourierTransform，WFRFT)是一种新型数学工具，近几年逐渐应用在通信领域中。它是由一系列函数加权求和得到的一种分数傅立叶形式。一个平方可积函数f(t)的傅立叶变换为：

$F\left(\mathrm{\ω}\right)=\frac{1}{\sqrt{2\mathrm{\π}}}{\∫}_{-\mathrm{\∞}}^{+\mathrm{\∞}}f\left(t\right)e^{-j\mathrm{\ω}t}dt$

对函数f(x)分别进行1～3次傅立叶变换，结果可表示为F(x)、f(-x)和F(-x)。

按照C.C.Shih的定义，加权分数傅立叶变换由其四个基本态函数与对应系数线性加权得到，定义的表示形式如下：

其中，f(x)、F(x)、f(-x)和F(-x)为基本态函数，ω₀(α)、ω₁(α)、ω₂(α)和ω₃(α)是加权系数，具体表达方式如下：

${\mathrm{\ω}}_l\left(\mathrm{\α}\right)=\cos \[\frac{\left(\mathrm{\α}-l\right)\mathrm{\π}}{4}\]\cos \[\frac{\left(\mathrm{\α}-l\right)\mathrm{\π}}{2}\]\exp \[\frac{3\left(\mathrm{\α}-l\right)\mathrm{\π}i}{4}\],\left(l=0,1,2,3\right)$

控制加权系数的调制参数α周期为4，范围设定为[0,4]或[-2,2]内的任意实数。

本发明提出了一种基于加权分数傅立叶变换域的4天线发射分集方法。该方法在原有系统的基础上，在发射端引入了加权分数傅立叶变换模块。信号经过加权分数傅立叶变换产生四路信号，两路时域信号和两路频域信号，且每路信号间均有数学约束关系，某一路信号衰落严重时，可通过其他支路信号分量恢复该路信号信息。

此外，系统在发射信号前还引入了时延调节模块，对产生的四路信号进行时延调整，保证四路信号分量在接收端能够在同一时刻接收，其中控制时延调整的参数是由接收端反馈给发射端的。通过本发射方法可以降低系统的误码率，提高了系统的可靠性。

Claims (2)

1.基于加权分数傅立叶变换域的4天线发射分集方法，它是基于加权分数傅立叶变换域的4天线发射分集系统实现的，该系统包括基带调制模块、加权分数傅立叶变换模块、时延调整模块和一至四号天线；所述基带调制模块信号输出端与加权分数傅立叶变换模块信号输入端连接，所述加权分数傅立叶变换模块信号输出端与时延调节模块信号输入端连接，所述时延调节模块的四个信号输出端分别与四根发射天线信号输入端连接；

其特征是：基于加权分数傅立叶变换域的4天线发射分集方法，由以下步骤实现：

步骤一、将待发送二进制数据序列送入基带调制模块；

步骤二、经过基带调制后的信号送入加权分数傅立叶变换模块，该模块包括DFT模块、反转模块及系数产生模块；经过变换后的四路信号分量分别为：基带调制后的序列、基带调制后经过DFT模块后的序列、基带调制后经过反转模块处理的序列和基带调制后依次经过DFT模块及反转模块处理后的序列；

系数产生模块通过动态参数α控制并产生四路信号的加权系数ω₀(α)、ω₁(α)、ω₂(α)和ω₃(α)；将四路信号分量分别与四个加权系数合并后送入时延调节模块；

步骤三、对步骤二中经过加权分数傅立叶变换后的四路信号进行插入导频序列；

步骤四、将插入导频序列完成后的四路信号分别送入缓存器进行时延调整，时延调整由接收端反馈的时延参数τ1至τ4进行控制，根据时延参数τ1、时延参数τ2、时延参数τ3和时延参数τ4分别调整相应各支路信号的发射时延；

步骤五、完成时延调整的四路信号由四根天线分别发射到信道中进行传输。

2.根据权利要求1所述的基于加权分数傅立叶变换域的4天线发射分集方法，步骤三中，每路信号在固定的时隙内插入导频信号，每路导频序列的导频信号在时间上是断续的，四路导频信号对应起始时刻相同；四路信号对应导频序列分别为导频序列1、导频序列2、导频序列3和导频序列4。