CN210274082U - 多天线接收机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及通信技术，提供了一种多天线接收机的结构，在加入了对应的软件算法后，能够克服目前智能天线数字波束形成技术的采样速率高、处理过程及系统复杂度高的缺点，其技术方案可概括为：多天线接收机，其与现有多天线接收机最大的不同在于，先对模拟信号进行解调后进行模数转换，或直接使用零中频解调器解调并输出数字信号，可大幅度降低采样速率，因此降低处理复杂度，克服系统难以实现的弊病，适用于多天线接收机。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信技术，特别涉及多天线无线通信系统的技术。
背景技术
在无线通信中，采用多天线接收方法可以改善通信质量，已经成为一种普遍的共识。作为的多天线技术的一种模式，智能天线技术通过多天线结构及优化算法能显著提高接收信噪比，并抑制干扰，大幅度提高接收机性能。智能天线通过波束形成，提高期望信号的接收增益，同时降低干扰信号的接收增益，以此提高接收信干噪比。数字波束形成技术是智能天线中通常采用的波束形成技术，在数字波束形成技术中，每路天线接收到的信号被转变为中频信号，然后对中频信号进行高速采样及模数转换，得到数字信号，再对多路数字信号再进行数字滤波、数字解调等处理，然后再对多路解调后的数字信号进行优化合并，形成波束并得到输出。典型的优化算法通常有LCMV(Linearly Constrained MinimumVariance),MMSE(Minimum Mean Squares Error),RLS(Recursive Least Squares)及LMS(Least Mean Squares)方法。现有技术中存在的问题为：采样速率高、处理过程及系统复杂度高，难以实现且成本昂贵。
实用新型内容
本实用新型的目的是要提供一种多天线接收机的结构，在加入了对应的软件算法后，能够克服目前智能天线数字波束形成技术的采样速率高、处理过程及系统复杂度高的缺点。
本实用新型解决上述技术问题，采用的技术方案是，多天线接收机，包括优化算法及信号处理模块、数模转换器、系统输出端、多根接收天线及与多根接收天线一一对应的射频滤波及放大器，其特征在于，还包括一个数字复数加法器和与多根接收天线一一对应的解调器、模数转换器、数字滤波器及数字复数乘法器，所述优化算法及信号处理模块至少包括两个反馈信号输入端、2倍接收天线数量的数字信号输入端、2倍接收天线数量的复数输出端及用于输入参考信号的参考信号输入端，每根接收天线与2个数字信号输入端及2个复数输出端对应，针对每根接收天线，其和与其对应的射频滤波及放大器的输入端连接，该射频滤波及放大器的输出端和与其对应的解调器的输入端连接，该解调器的同相输出端及正交输出端和与其对应的模数转换器的两个输入端一一对应连接，该模数转换器的两个输出端和与其对应的数字滤波器的两个输入端一一对应连接，该数字滤波器的两个输出端分别和与其对应的数字复数乘法器的一个复数输入端的两端一一对应连接，并与优化算法及信号处理模块中对应的两个数字信号输入端一一对应连接，该数字复数乘法器的另一个复数输入端的两端分别与优化算法及信号处理模块对应的两个复数输出端一一对应连接，各数字复数乘法器的复数输出端的两端分别与数字复数加法器的各输入端一一对应连接，数字复数加法器的复数输出端的两端分别与数模转换器的复数输入端的两端一一对应连接，并分别与优化算法及信号处理模块的两个反馈信号输入端一一对应连接，数模转换器的输出端与系统输出端连接。
本实用新型解决上述技术问题，采用的另一种技术方案是，多天线接收机，包括优化算法及信号处理模块、数模转换器、系统输出端、多根接收天线及与多根接收天线一一对应的射频滤波及放大器，其特征在于，还包括一个数字复数加法器、与多根接收天线一一对应的零中频解调器及数字复数乘法器，所述优化算法及信号处理模块至少包括两个反馈信号输入端、2倍接收天线数量的数字信号输入端、2倍接收天线数量的复数输出端及用于输入参考信号的参考信号输入端，每根接收天线与2个数字信号输入端及2个复数输出端对应，针对每根接收天线，其和与其对应的射频滤波及放大器的输入端连接，该射频滤波及放大器的输出端和与其对应的零中频解调器的输入端连接，该零中频解调器的同相输出端及正交输出端都分别和与其对应的数字复数乘法器的一个复数输入端的两端一一对应连接，并与优化算法及信号处理模块中对应的两个数字信号输入端一一对应连接，该数字复数乘法器的另一个复数输入端的两端分别与优化算法及信号处理模块对应的两个复数输出端一一对应连接，各数字复数乘法器的复数输出端的两端分别与数字复数加法器的各输入端一一对应连接，数字复数加法器的复数输出端的两端分别与数模转换器的复数输入端的两端一一对应连接，并分别与优化算法及信号处理模块的两个反馈信号输入端一一对应连接，数模转换器的输出端与系统输出端连接。
本实用新型的有益效果是，在本实用新型方案中，采用上述多天线接收机，在加入了相应的软件算法后，其先解调后进行模数转换或直接采用零中频解调器解调并输出数字信号，可大幅度降低采样速率，因此降低处理复杂度，克服系统难以实现的弊病，且上述多天线接收机有利于电路集成化，因此系统成本、体积及能耗都可以显著降低，有利于实际应用及产业化。
附图说明
图1是本实用新型实施例中多天线接收机的系统框图。
图2是本实用新型另一实施例中多天线接收机的系统框图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图，详细描述本实用新型的技术方案。
本实用新型的多天线接收机，其系统框图参见图1，包括优化算法及信号处理模块、数模转换器、系统输出端、多根接收天线及与多根接收天线一一对应的射频滤波及放大器，还包括一个数字复数加法器和与多根接收天线一一对应的解调器、模数转换器、数字滤波器及数字复数乘法器，所述优化算法及信号处理模块至少包括两个反馈信号输入端、2倍接收天线数量的数字信号输入端、2倍接收天线数量的复数输出端及用于输入参考信号的参考信号输入端，每根接收天线与2个数字信号输入端及2个复数输出端对应，针对每根接收天线，其和与其对应的射频滤波及放大器的输入端连接，该射频滤波及放大器的输出端和与其对应的解调器的输入端连接，该解调器的同相输出端及正交输出端和与其对应的模数转换器的两个输入端一一对应连接，该模数转换器的两个输出端和与其对应的数字滤波器的两个输入端一一对应连接，该数字滤波器的两个输出端分别和与其对应的数字复数乘法器的一个复数输入端的两端一一对应连接，并与优化算法及信号处理模块中对应的两个数字信号输入端一一对应连接，该数字复数乘法器的另一个复数输入端的两端分别与优化算法及信号处理模块对应的两个复数输出端一一对应连接，各数字复数乘法器的复数输出端的两端分别与数字复数加法器的各输入端一一对应连接，数字复数加法器的复数输出端的两端分别与数模转换器的复数输入端的两端一一对应连接，并分别与优化算法及信号处理模块的两个反馈信号输入端一一对应连接，数模转换器的输出端与系统输出端连接。这里，解调器输出的是基带模拟信号。
本实用新型的另一种多天线接收机，其系统框图参见图2，包括优化算法及信号处理模块、数模转换器、系统输出端、多根接收天线及与多根接收天线一一对应的射频滤波及放大器，还包括一个数字复数加法器、与多根接收天线一一对应的零中频解调器及数字复数乘法器，所述优化算法及信号处理模块至少包括两个反馈信号输入端、2倍接收天线数量的数字信号输入端、2倍接收天线数量的复数输出端及用于输入参考信号的参考信号输入端，每根接收天线与2个数字信号输入端及2个复数输出端对应，针对每根接收天线，其和与其对应的射频滤波及放大器的输入端连接，该射频滤波及放大器的输出端和与其对应的零中频解调器的输入端连接，该零中频解调器的同相输出端及正交输出端都分别和与其对应的数字复数乘法器的一个复数输入端的两端一一对应连接，并与优化算法及信号处理模块中对应的两个数字信号输入端一一对应连接，该数字复数乘法器的另一个复数输入端的两端分别与优化算法及信号处理模块对应的两个复数输出端一一对应连接，各数字复数乘法器的复数输出端的两端分别与数字复数加法器的各输入端一一对应连接，数字复数加法器的复数输出端的两端分别与数模转换器的复数输入端的两端一一对应连接，并分别与优化算法及信号处理模块的两个反馈信号输入端一一对应连接，数模转换器的输出端与系统输出端连接。
针对上述两种多天线接收机可见，其都是在解调后再进行模数转换，并不需要对中频信号进行高速采样，因而可大幅度降低采样速率，因此降低处理复杂度，克服系统难以实现的弊病。
实施例
本实施例的多天线接收机，其系统框图参见图1，包括优化算法及信号处理模块、数模转换器、系统输出端、多根接收天线及与多根接收天线一一对应的射频滤波及放大器，还包括一个数字复数加法器和与多根接收天线一一对应的解调器、模数转换器、数字滤波器及数字复数乘法器，所述优化算法及信号处理模块至少包括两个反馈信号输入端、2倍接收天线数量的数字信号输入端、2倍接收天线数量的复数输出端及用于输入参考信号的参考信号输入端，每根接收天线与2个数字信号输入端及2个复数输出端对应，针对每根接收天线，其和与其对应的射频滤波及放大器的输入端连接，该射频滤波及放大器的输出端和与其对应的解调器的输入端连接，该解调器的同相输出端及正交输出端和与其对应的模数转换器的两个输入端一一对应连接，该模数转换器的两个输出端和与其对应的数字滤波器的两个输入端一一对应连接，该数字滤波器的两个输出端分别和与其对应的数字复数乘法器的一个复数输入端的两端一一对应连接，并与优化算法及信号处理模块中对应的两个数字信号输入端一一对应连接，该数字复数乘法器的另一个复数输入端的两端分别与优化算法及信号处理模块对应的两个复数输出端一一对应连接，各数字复数乘法器的复数输出端的两端分别与数字复数加法器的各输入端一一对应连接，数字复数加法器的复数输出端的两端分别与数模转换器的复数输入端的两端一一对应连接，并分别与优化算法及信号处理模块的两个反馈信号输入端一一对应连接，数模转换器的输出端与系统输出端连接。
这里，在加入了相应的软件算法后，各模块可完成的功能如下：
射频滤波及放大器，用于将对应接收天线接收到的信号进行滤波及放大后传输给对应的解调器。
解调器，用于对接收到的信号进行解调，输出基带模拟信号
及
给对应的模数转换器，其中，n＝1,2,…,M，M为接收天线的数量。
模数转换器，用于将接收到的基带模拟信号转换为数字信号输出给对应的数字滤波器。
数字滤波器，用于对接收到的数字信号进行滤波，去除一些无关的信号成分后输出给对应的数字复数乘法器和优化算法及信号处理模块，该输出的信号为复数信号(二进制)。
数字复数乘法器，用于将数字滤波器输出的信号作为一个复数与优化算法及信号处理模块输入的两个参数作为的另一个复数进行相乘(二进制)，执行乘法运算，并输出其运算结果
及
(为数字复数信号)至数字复数加法器。
数字复数加法器，用于将输入的各复数
进行相加(二进制)，输出其相加结果(为数字复数信号)至数模转换器和优化算法及信号处理模块。
优化算法及信号处理模块，用于根据参考信号输入端输入的复数参考信号RI、RQ，来自数字复数加法器的输出信号，以及数字滤波器的输出信号，执行优化算法及信号处理，向对应数字复数乘法器输出复加权系数
及
(即两个参数)。
数模转换器，用于将输入的数字复数信号转换为模拟复数信号后作为接收信号Y输出。
具体使用时，优化算法及信号处理模块根据参考信号输入端输入的复数参考信号、数字滤波器模块的输出信号及数字复数加法器的输出信号，执行优化算法及信号处理，向对应数字复数乘法器输出复加权系数
及
这里的优化算法可采用许多现有算法，例如，最小均方差算法(MMSE)，递归最小二乘算法(RLS)等。各数字复数乘法器将来自数字滤波器模块的复数信号与上述复加权系数相乘，输出一个复数信号，送至数字复数加法器的一个复数输入端(即对应一个复数的两个输入端)；数字复数加法器将多路输入的复数信号直接相加输出一个复数信号，系统通过优化算法确定复加权系数
及
采用数字复数乘法器将多路天线收到的经解调后的基带信号进行幅相调整，然后进行优化合并，使期望信号显著增强，干扰或非期望信号能相互抵消或减弱，由此提高接收信干噪比，改善接收信号质量。
在实际使用中，可采用零中频解调器代替本实施例中的解调器、模数转换器及数字滤波器，此为本实用新型的另一实施例，由于零中频解调器直接输出基带数字信号，可简化为如图2所示，零中频解调器的输入端直接与射频滤波及放大器的输出端连接，零中频解调器的两个输出端直接与数字乘法器的两个输入端连接，零中频解调器的两个输出端输出基带数字信号
及
在加入相应的软件算法后，其处理过程与上述实施例相同。
本例中，上述软件算法可由本领域技术人员根据本实用新型的多天线接收机的具体结构合理的推导得出，其并非为本实用新型的保护范围，另，优化算法及信号处理模块可以根据反馈信号及参考信号计算出所需参数，此为现有技术，此处不再详述。
Claims (2)
1.多天线接收机，包括优化算法及信号处理模块、数模转换器、系统输出端、多根接收天线及与多根接收天线一一对应的射频滤波及放大器，其特征在于，还包括一个数字复数加法器和与多根接收天线一一对应的解调器、模数转换器、数字滤波器及数字复数乘法器，所述优化算法及信号处理模块至少包括两个反馈信号输入端、2倍接收天线数量的数字信号输入端、2倍接收天线数量的复数输出端及用于输入参考信号的参考信号输入端，每根接收天线与2个数字信号输入端及2个复数输出端对应，针对每根接收天线，其和与其对应的射频滤波及放大器的输入端连接，该射频滤波及放大器的输出端和与其对应的解调器的输入端连接，该解调器的同相输出端及正交输出端和与其对应的模数转换器的两个输入端一一对应连接，该模数转换器的两个输出端和与其对应的数字滤波器的两个输入端一一对应连接，该数字滤波器的两个输出端分别和与其对应的数字复数乘法器的一个复数输入端的两端一一对应连接，并与优化算法及信号处理模块中对应的两个数字信号输入端一一对应连接，该数字复数乘法器的另一个复数输入端的两端分别与优化算法及信号处理模块对应的两个复数输出端一一对应连接，各数字复数乘法器的复数输出端的两端分别与数字复数加法器的各输入端一一对应连接，数字复数加法器的复数输出端的两端分别与数模转换器的复数输入端的两端一一对应连接，并分别与优化算法及信号处理模块的两个反馈信号输入端一一对应连接，数模转换器的输出端与系统输出端连接。
2.多天线接收机，包括优化算法及信号处理模块、数模转换器、系统输出端、多根接收天线及与多根接收天线一一对应的射频滤波及放大器，其特征在于，还包括一个数字复数加法器、与多根接收天线一一对应的零中频解调器及数字复数乘法器，所述优化算法及信号处理模块至少包括两个反馈信号输入端、2倍接收天线数量的数字信号输入端、2倍接收天线数量的复数输出端及用于输入参考信号的参考信号输入端，每根接收天线与2个数字信号输入端及2个复数输出端对应，针对每根接收天线，其和与其对应的射频滤波及放大器的输入端连接，该射频滤波及放大器的输出端和与其对应的零中频解调器的输入端连接，该零中频解调器的同相输出端及正交输出端都分别和与其对应的数字复数乘法器的一个复数输入端的两端一一对应连接，并与优化算法及信号处理模块中对应的两个数字信号输入端一一对应连接，该数字复数乘法器的另一个复数输入端的两端分别与优化算法及信号处理模块对应的两个复数输出端一一对应连接，各数字复数乘法器的复数输出端的两端分别与数字复数加法器的各输入端一一对应连接，数字复数加法器的复数输出端的两端分别与数模转换器的复数输入端的两端一一对应连接，并分别与优化算法及信号处理模块的两个反馈信号输入端一一对应连接，数模转换器的输出端与系统输出端连接。
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| CN201921468213.1U CN210274082U (zh) | 2019-09-04 | 2019-09-04 | 多天线接收机 |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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| CN201921468213.1U Active CN210274082U (zh) | 2019-09-04 | 2019-09-04 | 多天线接收机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN210274082U (zh) |
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2019
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