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1、(10)申请公布号 CN 102857291 A(43)申请公布日 2013.01.02CN102857291A*CN102857291A*(21)申请号 201210001196.7(22)申请日 2012.01.04H04B 7/08(2006.01)(71)申请人东南大学地址 210096 江苏省南京市鼓楼区四牌楼2号(72)发明人衡伟 孟超 张威 王婉苓孙兵兵(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204代理人柏尚春(54) 发明名称一种基于均匀天线阵的提高无线传输接收信号增益方法(57) 摘要本发明公开了一种基于均匀天线阵的提高无线传输接收信号增益方法，针对无线传。
2、输中接收天线为均匀天线阵的情况，利用接收分集的方式接收信号，从而提高接收信号质量。当发射端与接收端距离较远且接收天线间距较小时，各天线信号之间存在较强的相关性，本发明利用这一特点，先对接收端各路天线信号分别进行相位补偿，利用前导码相关性来确定对接收端天线信号的相位进行修正的附加权值，有效地消除接收端各天线信号的相位偏差问题，最后合并各路信号，可以有效提高接收信号增益，从而解决无线传输中接收信号质量过差、上行链路覆盖范围小的问题。本发明屏蔽了发射端信号发射的细节，能在两帧的时间内提供有效的相位补偿，并且不需要转换到频域，可直接在时域上进行，从而降低了计算复杂度，且具有普适性、强实用性的特点。(5。
3、1)Int.Cl.权利要求书1页 说明书4页 附图3页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 4 页 附图 3 页1/1页21.一种基于均匀天线阵的提高无线传输接收信号增益方法，其特征在于：先分别对各路天线信号进行相位补偿，然后合并各路信号以消除各天线信号相位偏差，从而得到天线分集接收后的最大增益，具体包括如下步骤：(1)对接收的信号先进行采样得到采样序列r(n)，再对r(n)做时间同步，检测到接收信号中前导码序列帧头的位置nt；(2)根据步骤(1)，得到前导码序列，利用前导码信号相关性求出对天线信号的相位进行修正的附加权值，得到第i路信号的相位偏差。
4、；(3)根据步骤(2)求出的相位偏差分别对各路天线信号进行相位补偿，即其中，yi(n)为接收到的有相位偏差的信号，yi(n)为进行相位补偿之后的信号，为补偿的相位，n为接收信号中数据点的序号；(4)根据步骤(3)，合并相位补偿后的各路天线信号，即可得到提高信号增益后的接收信号。2.根据权利要求1所述的基于均匀天线阵的提高无线传输接收信号增益方法，其特征在于：步骤(1)具体包括如下步骤：(11)对接收信号进行采样，选择自相关窗口长度D，计算接收信号的采样序列r(n)与其相隔D个样本后的信号的自相关Cn、接收到的信号的能量Pn及判决量Mn，即其中，r*(n)为r(n)的共轭，k和n均为信号中数据点。
5、的序号；(12)根据步骤(11)计算判决量差值Zn和判决量差值和Sn，即ZnMn-Mn-1，(13)根据步骤(12)，检测到接收信号中前导码序列帧头的位置nt，max表示取Sn序列集合中的最大值，即其中，n为信号中数据点的序号。3.根据权利要求1所述的基于均匀天线阵的提高无线传输接收信号增益方法，其特征在于：步骤(2)中相位偏差的具体计算方法为，从nt开始的n个采样点即为前导码序列，利用前导码信号相关性求出对天线信号的相位进行修正的附加权值，第i路信号的相位偏差为：其中，nt即为检测到的前导码序列中帧头的位置，n的值由所处的通信网络决定，x(n)是本地前导码序列，yi(n)是第i路天线信号，x。
6、*(n)表示x(n)的共轭。权 利 要 求 书CN 102857291 A1/4页3一种基于均匀天线阵的提高无线传输接收信号增益方法技术领域0001 本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种基于均匀天线阵的提高无线传输接收信号增益方法。背景技术0002 目前随着无线通信技术发展迅速，人们也对无线通信系统提出了更高的要求，如更强的网络覆盖能力、更好的服务质量等，同时，无线通信系统也面临着有限的频谱资源和恶劣的传输环境的挑战，因此，无线通信系统迫切需要采用更加先进的技术更好地利用受限的功率提高频谱利用率，增强网络覆盖能力和改进用户通信质量。0003 在通信条件恶化，环境、地形等不利于通信时，可以利。
7、用智能天线技术将多部接收机组成一天线均匀阵列，采用接收分集技术获取更高的天线增益，但均匀天线阵中各天线的接收信号间有着极强的相互关联性，且存在不同的相位偏差，从而大大影响了天线接收增益，这样的情形使得相位补偿技术和接收分集技术得到了极大的关注。0004 相位补偿技术能有效地消除各天线信号的相位偏差问题，提高天线接收增益，但常见的相位补偿技术大多是将信号先转换到频域，进行频域均衡，再对多路信号进行最大比合并，这样计算数据量庞大、复杂度高；另一方面，常见的相位补偿方法需要接收一定长度的数据后才可进行，有时延性，不能及时进行相位补偿。发明内容0005 发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提。
8、供一种可以快速有效的消除各天线信号相位偏差问题的基于均匀天线阵的提高无线传输接收信号增益方法，实现了普适性的相位补偿，得到逼近于理想值的接收信号增益，并屏蔽了发射端信号发射的细节，降低了计算复杂度。0006 技术方案：本发明所述的基于均匀天线阵的提高无线传输接收信号增益方法，先分别对各路天线信号进行相位补偿，然后合并各路信号以消除各天线信号相位偏差，从而得到天线分集接收后的最大增益，具体包括如下步骤：0007 (1)对接收的信号先进行采样得到采样序列r(n)，再对r(n)做时间同步，检测到接收信号中前导码序列帧头的位置nt；0008 (2)根据步骤(1)，得到前导码序列，利用前导码信号相关性求。
9、出对天线信号的相位进行修正的附加权值，得到第i路信号的相位偏差；0009 (3)根据步骤(2)求出的相位偏差分别对各路天线信号进行相位补偿，即0010 0011 其中，yi(n)为相位补偿之后的信号，yi(n)为相位补偿之前的信号，为补偿的相位，n为信号中数据点的序号；0012 (4)根据步骤(3)，合并相位补偿后的各路天线信号，即可得到提高信号增益后的说 明 书CN 102857291 A2/4页4接收信号。0013 上述步骤(1)具体包括如下步骤：0014 (11)对接收信号进行采样，选择自相关窗口长度D，计算接收信号的采样序列r(n)与其相隔D个样本后的信号的自相关Cn、接收到的信号的能。
10、量Pn及判决量Mn，即0015 0016 其中r*(n)为r(n)的共轭，k和n分别表示信号中数据点的序号；0017 (12)根据步骤(11)计算判决量差值Zn和判决量差值和Sn，即0018 ZnMn-Mn-1，0019 (13)根据步骤(12)，检测到接收信号中前导码序列帧头的位置nt，max表示取Sn序列集合中的最大值，即0020 0021 其中，n为信号中数据的序号。0022 步骤(2)中相位偏差的具体计算方法为，从nt开始的n个采样点即为前导码序列，利用前导码信号相关性求出对天线信号的相位进行修正的附加权值，第i路信号的相位偏差为：0023 0024 其中，nt即为检测到的前导码序列中。
11、帧头的位置，n的值由所处的通信网络决定，x(n)是本地前导码序列，yi(n)是第i路天线信号，x*(n)表示x(n)的共轭。0025 有益效果：本发明的方法是在时域进行的，分别对接收的各路时域信号进行相位补偿，在两帧的时间内即可完成，其操作简便，计算复杂度小，而且延时也小，具体体现在以下四方面：0026 1、针对均匀阵，采用接收分集方式，屏蔽了发射端信号发射的细节，简化了相位补偿的步骤，降低了计算量，减小了复杂度；0027 2、由于采用前导码进行相位偏差计算，在信号到达2帧后即可进行相位补偿，相对于常见的相位补偿方法，本发明降低了时延性，提高了补偿精度，从而获得了逼近理想值的接收增益；0028。
12、 3、本发明在时域上即可对天线各信号进行相位补偿，不需要转换到频域上进行计算，大大降低了计算复杂度；0029 4、本发明得到的接收信号对后续的信号操作没有任何影响，对各路天线信号进行相位补偿并合并后，得到的信号仍可作为一路天线信号与进行相同处理后的天线信号进行最大比合并。附图说明说 明 书CN 102857291 A3/4页50030 图1为等间距天线阵列的模型。0031 图2为本发明基于均匀天线阵的提高无线传输接收信号增益方法流程图。0032 图3为本发明基于均匀天线阵的接收信号增益仿真图。具体实施方式0033 下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。003。
13、4 实施例：如图1，r1(t)、r2(t)、r3(t)表示3根接收天线上的信号，接收天线数目可以为多根，图中表示接收信号与天心之间的夹角，d表示天线之间的间距，图中所示为等天线间距的情况。0035 如图2，本发明针对均匀天线阵进行的提高无线传输接收信号增益方法，先分别对各路天线信号进行相位补偿，然后合并各路信号，可以快速有效的消除各天线信号相位偏差问题，从而得到天线分集接收后的最大增益，包括如下步骤：0036 第一步，接收的采样序列，是由192个0加上长度分别为160个点的短训练序列和长训练序列，以及1024个数据点通过信道，叠加噪声组成的。对接收信号进行采样，限定窗口长度为D16，即为短训练。
14、序列一个周期的长度，计算接收信号的采样序列r(n)与其相隔D个样本后的信号的自相关Cn、接收到的信号的能量Pn及判决量Mn，即0037 0038 其中r*(n)为r(n)的共轭，k和n均表示点的序号；0039 第二步，根据第一步，计算判决量差值Zn和判决量差值和Sn，即0040 ZnMn-Mn-1，0041 第三步，根据第二步，可以检测到接收信号中前导码序列帧头的位置nt，即0042 0043 其中，n为点的序号。0044 第四步，根据第三步，从nt开始的n个采样点即为前导码序列，利用前导码信号相关性求出对天线信号的相位进行修正的附加权值，第i路信号的相位偏差为：0045 0046 其中，n的。
15、值由所处的通信网络决定，x(n)是本地前导码序列，yi(n)是第i路天线信号；0047 第五步，根据第四步求出的相位偏差对各路天线信号进行相位补偿，即0048 0049 其中，yi(n)为相位补偿之后的信号，yi(n)为相位补偿之前的信号，为补说 明 书CN 102857291 A4/4页6偿的相位，n为信号中数据点的序号；0050 第六步，根据第五步，合并相位补偿后的各路天线信号，即可得到提高信号增益后的接收信号。0051 如图3，是得到的合并前后SNR增益情况。仿真时针对1根发送天线，2根接收天线，在MCS(调制编码方式)为7，接收信噪比的范围从6到20，以0.2为步长递增。图中蓝色实线是合并之前的SNR，红色实线是2天线合并之后的SNR。从图中可以看出，2路接收信号经过相位校正合并，接收信噪比有大约3db的增益。0052 如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。说 明 书CN 102857291 A1/3页7图1说 明 书 附 图CN 102857291 A2/3页8图2说 明 书 附 图CN 102857291 A3/3页9图3说 明 书 附 图CN 102857291 A。