本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種快速多天線加權(quán)合并方法。

背景技術(shù)：

在無(wú)線通信系統(tǒng)中，單天線接收系統(tǒng)雖然簡(jiǎn)單，但是通常靈敏度及抗干擾性能達(dá)不到指標(biāo)要求。因此，多天線接收信號(hào)合并技術(shù)廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、通信等領(lǐng)域。經(jīng)典的最大比合并方法需要計(jì)算每條支路的信噪比(snr)，并利用信噪比完成加權(quán)合并；在另外一些方法中，使用信道質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行加權(quán)合并，信道質(zhì)量參數(shù)通常通過信道訓(xùn)練序列的相關(guān)峰進(jìn)行估計(jì)，而在計(jì)算信道訓(xùn)練序列的相關(guān)峰通常也需要較大的運(yùn)算量，特別是在多個(gè)用戶同時(shí)收發(fā)情況下，較大的運(yùn)輸量會(huì)使得系統(tǒng)端到端延遲較大。在實(shí)際工程中，特別是一些需要低延遲的通信系統(tǒng)中，計(jì)算每條支路的信噪比(snr)或信道訓(xùn)練序列的相關(guān)峰需要耗費(fèi)相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間和邏輯資源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：針對(duì)上述存在的問題，提供了一種快速多天線加權(quán)合并方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種快速多天線加權(quán)合并方法，具體包括以下過程：步驟1、對(duì)p個(gè)天線接收到的射頻rf信號(hào)進(jìn)行下變頻處理得到數(shù)字iq信號(hào)，所述p為大于1的自然數(shù)，對(duì)數(shù)字iq信號(hào)進(jìn)行軟解調(diào)得到軟解調(diào)信號(hào)矢量；步驟2、軟解調(diào)得到的軟解調(diào)信號(hào)與偽隨機(jī)序列碼進(jìn)行幅度歸一化匹配運(yùn)算，分別在天線i接收通道下得到匹配輸出序列，其中i為天線編號(hào)，i∈(1，…，p)；步驟3、根據(jù)匹配輸出序列，分別得到天線i接收通道下的偽隨機(jī)序列碼的相關(guān)峰；步驟4、利用偽隨機(jī)序列碼的相關(guān)峰值對(duì)接收到的軟解調(diào)信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合并得到輸出信號(hào)。

進(jìn)一步的，所述步驟1的具體過程為：步驟11、對(duì)p個(gè)天線接收到的射頻rf信號(hào)進(jìn)行模擬前端處理；步驟12、處理后的信號(hào)在中頻進(jìn)行ad采樣，獲取數(shù)字中頻信號(hào)；步驟13、數(shù)字下變頻模塊(ddc)將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻到基帶，獲得數(shù)字iq信號(hào)；步驟14、過濾后對(duì)數(shù)字iq信號(hào)進(jìn)行軟解調(diào)得到輸出信號(hào)矢量x1,x2,...,xi,...,xp。

進(jìn)一步的，所述步驟2中匹配輸出序列的計(jì)算公式為：

其中，ri(n,k)為輸出序列，xi表示軟解調(diào)得到軟解調(diào)信號(hào)矢量，p表示天線總數(shù)，p(m,k)為偽隨機(jī)序列碼，m表示偽隨機(jī)序列碼的符號(hào)長(zhǎng)度，偽隨機(jī)序列碼符號(hào)基本元素為{-1，+1}，k為每個(gè)偽隨機(jī)序列碼符號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)，n為包含偽隨機(jī)序列碼與信息的一幀數(shù)據(jù)總的符號(hào)數(shù)。

進(jìn)一步的，所述步驟3中，得到天線i接收通道下的偽隨機(jī)序列碼的相關(guān)峰計(jì)算方法為：

進(jìn)一步的，所述步驟4中，合并輸出信號(hào)y的計(jì)算公式為其中所述r為相關(guān)峰檢測(cè)門限。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用上述技術(shù)方案的有益效果為：本發(fā)明不但可以提高無(wú)線通信系統(tǒng)接收靈敏度，并且方法計(jì)算復(fù)雜度較低，能夠快速的完成多天線信號(hào)加權(quán)合并，從而減小無(wú)線通信系統(tǒng)的端到端延遲。

附圖說明

圖1是雙天線加權(quán)合并方法的流程圖。

圖2是天線1和天線2的接收信號(hào)snr相同時(shí)雙天線合并前后的誤包率情況。

圖3是天線1和天線2的接收信號(hào)snr不相同時(shí)雙天線合并前后的誤包率情況。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

本實(shí)施例通過雙天線為例對(duì)合并方法進(jìn)行說明，天線接收的射頻rf信號(hào)可以是最小頻移鍵控(msk)信號(hào)，也可以是其它調(diào)制方式的信號(hào)。如圖1所示，一種快速多天線加權(quán)合并方法，具體包括以下過程：步驟1、對(duì)天線1和天線2接收到的射頻rf信號(hào)進(jìn)行下變頻處理分別得到數(shù)字iq信號(hào)，對(duì)數(shù)字iq信號(hào)進(jìn)行軟解調(diào)分別得到軟解調(diào)信號(hào)矢量x1和x2,軟解調(diào)得到的軟解調(diào)信號(hào)為帶有一定的幅度波動(dòng)信號(hào)，而不是0或1的硬判決結(jié)果；步驟2、軟解調(diào)得到的軟解調(diào)信號(hào)矢量x1和x2與偽隨機(jī)序列碼進(jìn)行幅度歸一化匹配運(yùn)算，分別在天線1和天線2接收通道下得到匹配輸出序列；步驟3、根據(jù)匹配輸出序列，分別得到天線1和天線2接收通道下的偽隨機(jī)序列碼的相關(guān)峰；步驟4、根據(jù)偽隨機(jī)序列碼匹配得到的相關(guān)峰作為軟解調(diào)信號(hào)的加權(quán)系數(shù)，并將該相關(guān)峰出現(xiàn)的時(shí)間確定該幀軟解調(diào)信號(hào)的起始位置，最后將天線1和天線2下的軟解調(diào)信號(hào)起始位置對(duì)齊后加權(quán)合并輸出。

所述步驟1的具體過程為：步驟11、對(duì)天線1和天線2接收到的射頻rf信號(hào)進(jìn)行模擬前端處理；模擬前端處理模塊包括低噪放，用于放大天線輸出的微弱信號(hào)，還包括混頻器，用于將射頻信號(hào)變頻到中頻，還包括濾波器等；經(jīng)過模擬前端處理后的信號(hào)表示為：

其中ai(t)為天線i接收信號(hào)的幅度系數(shù)，i(t)表示基帶波形，fif為中頻載波頻率，t為符號(hào)周期，real{·}表示取實(shí)部，j表示虛數(shù)單位，n為一幀信號(hào)的符號(hào)總數(shù)；

步驟12、處理后的信號(hào)在中頻進(jìn)行ad采樣，獲取數(shù)字中頻信號(hào)；

步驟13、ddc將數(shù)字中頻信號(hào)下變頻到基帶，獲得數(shù)字iq信號(hào)；數(shù)字iq信號(hào)的第n+1個(gè)符號(hào)的第k+1個(gè)樣值si(n,k)可表示為：

其中，ai(n)為信號(hào)幅度，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)一幀時(shí)長(zhǎng)不超過信道相干時(shí)間的情況下，可以合理的將信號(hào)幅度ai(n)用常數(shù)ai取代；k一個(gè)符號(hào)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，ts表示采樣周期；

步驟14、對(duì)數(shù)字iq信號(hào)濾波后進(jìn)行軟解調(diào)得到軟解調(diào)信號(hào)矢量xi(n,k)，其可表示為：

xi(n,k)＝di(n,k)+qi(n,k),i＝1,2

這里n表示第n個(gè)符號(hào)，k表示第n個(gè)符號(hào)中第k個(gè)采樣點(diǎn)，qi(n,k)表示噪聲，無(wú)噪聲的軟解調(diào)信號(hào)di(n,k)為

其中，imag{·}表示取虛部，由軟解調(diào)輸出信息可知當(dāng)k＝0時(shí)輸出信號(hào)的信息幅度最大，也即在每個(gè)符號(hào)的第一個(gè)點(diǎn)解調(diào)輸出抗噪聲性能最佳，也即是最佳采樣點(diǎn)。

軟解調(diào)信號(hào)矢量與偽隨機(jī)序列(pn)碼進(jìn)行幅度歸一化匹配運(yùn)算，所述步驟2中匹配輸出序列的計(jì)算公式為：

其中，ri(n,k)為幅度歸一化匹配輸出序列，xi表示軟解調(diào)得到軟解調(diào)信號(hào)矢量，p表示天線總數(shù)，p(m,k)為偽隨機(jī)序列碼，m表示偽隨機(jī)序列碼的符號(hào)長(zhǎng)度，偽隨機(jī)序列碼符號(hào)基本元素為{-1，+1}，k為每個(gè)偽隨機(jī)序列碼符號(hào)采樣點(diǎn)數(shù)，n為包含偽隨機(jī)序列碼與信息的一幀數(shù)據(jù)總的符號(hào)數(shù)。xi(n+m,k)定義為xi(n+m,k)＝di(n+m,k)+qi(n+m,k)，其中qi(n,k)表示天線i通道下在第n+1個(gè)符號(hào)第k+1個(gè)采樣點(diǎn)處等效的軟解調(diào)輸出噪聲。

所述步驟3中，得到天線i接收通道下的偽隨機(jī)序列碼的相關(guān)峰計(jì)算方法為：這里假定偽隨機(jī)序列碼放置于每幀數(shù)據(jù)的頭部，并進(jìn)一步假定天線1接收信號(hào)的第1個(gè)樣點(diǎn)剛好是第一個(gè)偽隨機(jī)序列碼的第一個(gè)樣點(diǎn)，天線2接收信號(hào)的第l個(gè)樣點(diǎn)剛好是第一個(gè)偽隨機(jī)序列碼的第一個(gè)樣點(diǎn)，則可知這里表示取小于a的整數(shù)。

所述步驟4中，輸出信號(hào)y的計(jì)算公式為其中所述r為相關(guān)峰檢測(cè)門限，當(dāng)天線1與天線2兩通道接收信號(hào)中相關(guān)峰其中之一過門限，而另一沒過門限，則合并輸出選擇過門限信號(hào)作為輸出信號(hào)；當(dāng)兩天線接收信號(hào)的相關(guān)峰都沒有過門限，則無(wú)輸出信號(hào)。根據(jù)相關(guān)峰的位置(本實(shí)施例中位于天線1接收信號(hào)的相關(guān)峰位于第一個(gè)樣點(diǎn)，天線2接收信號(hào)的相關(guān)峰位于第l個(gè)樣點(diǎn))及峰值對(duì)雙天線通道軟解調(diào)信號(hào)進(jìn)行加權(quán)合并，得到雙天線合并輸出信號(hào)函數(shù)delay{x2(·),l}表示將軟解調(diào)信號(hào)矢量x2(n,k)延遲l個(gè)樣本點(diǎn)。

如圖2所示，給出某雙天線接收系統(tǒng)的誤碼率性能，天線1和天線2接收信號(hào)的信噪比相同，若定義接收靈敏度為誤包率不超過5％時(shí)的最小接收信號(hào)功率，則采用本發(fā)明所給出的合并方法明顯的降低了合并后的誤包率，改善了系統(tǒng)接收靈敏度。相比單天線接收系統(tǒng)有近3db的性能提升。圖3所示，給出了雙天線接收信號(hào)的信噪比不同時(shí),天線2接收信號(hào)的信噪比比天線1接收信號(hào)的信噪比高6db，且兩信號(hào)都被干擾掉30％的情況下合并輸出信號(hào)的誤包率性能。從圖3結(jié)果可看出加權(quán)合并后誤包率明顯降低。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。如果本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神所做的非實(shí)質(zhì)性改變或改進(jìn)，都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)的范圍。