一种分程式分布天线发射波束优化形成方法技术

本发明专利技术公开了一种分程式分布天线发射波束优化形成方法，主要解决了现有技术复杂度高、稳定性差、实现不便等问题。分程式分布天线发射波束优化形成方法，具体步骤如下：（1）每根发射天线对应一个发射支路，每个发射支路输入基带信号；（2）将基带信号分解为I/Q基带分量；（3）I/Q基带分量经射频调制及放大后由发射天线送出；（4）接收端反馈信息至发射端，根据反馈信息优化调整I/Q基带分量；（5）各发射支路的I/Q基带分量经过多次的迭代优化、射频调制、放大、发射、反馈调整后，使得发射的调制信号在接收端最终实现相位一致，由此形成发射波束；步骤（4）中优化调整I/Q基带分量的方法是：每一次调整只在一根发射天线上进行，调整完毕后转向下一根天线相继调整，依次不间断地循环进行。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及天线发射波束形成
，具体的说，是涉及一种分程式分布天线发射波束优化形成方法。
技术介绍
为了使得在地理位置上离散分布的发射天线所组成的虚拟天线阵列能与远处的接收机进行稳定可靠的通信，其中核心技术点是虚拟天线阵列中各发射天线的射频信号在接收端实现相位一致。现有技术中，为实现虚拟天线阵列中各发射天线的射频信号在接收端实现相位一致的技术方案是采用反馈随机扰动方法，具体的说：首先，在分布式虚拟天线阵列的所有发射天线上加上一组射频信号的随机扰动相位值；然后，发射端的所有发射天线同时发射同一频率但相位不同的射频信号到接收端；接收端在收到信号后，反馈一位二进制信息給发射端，指示接收信号强度是增加还是减小。发射端的发射天线由此决定是否保留本次发射天线节点的随机扰动相位值，如果接收信号强度增加，则保留现有扰动相位值，并在此基础上继续再添加一组新的随机扰动相位值进行新一轮调整，再发射信号；如果接收信号强度减小，则忽略本次的扰动相位值，返回到上一轮的相位值，然后重新加一组新的随机扰动相位值开始下一轮调整，再发射信号。如此持续下去,就在接收机端实现接收到的各发射天线射频信号相位基本一致，使接收信号的强度极大的增强，即在接收端方向实现发射波束形成。现有技术存在的缺点如下：(1)由于随机扰动相位过程需要经历反复的调整，才能使各发射天线信号在接收机端实现相位一致，其间不断丢弃无效的相位调整值，导致调整时间过长，发射波束的收敛速度较慢。(2)由于每一次随机扰动相位都在所有的发射天线上进行变动，因此处理工作量大，对处理器要求较高，增加了系统的复杂度及成本。(3)发射天线数量越多，收敛速度越慢。(4)由于随机扰动相位过程在射频信号上进行，高频元器件往往存在稳定性差，调整难度大的问题，容易导致系统性能低劣、可实现性差等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述缺陷，提供一种系统复杂度低、稳定性高、波束形成收敛速度快的分程式分布天线发射波束优化形成方法。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种分程式分布天线发射波束优化形成方法，包括以下步骤：(1)每根发射天线对应一个发射支路，每个发射支路输入基带信号；(2)将基带信号分解为I/Q基带分量；(3)I/Q基带分量经射频调制及放大后，由发射天线送出；(4)接收端反馈信息至发射端，根据反馈信息优化调整I/Q基带分量；(5)各发射支路的I/Q基带分量经过多次的迭代优化、射频调制、放大、发射、反馈调整后，使得发射的调制信号在接收端最终实现相位一致，由此形成发射波束；其中，所述步骤(4)中优化调整I/Q基带分量的方法是：每一次调整只在一根发射天线上进行，调整完毕后转向下一根天线相继调整，依次不间断地循环进行。进一步的，所述步骤(4)中采用分程式发射波束形成优化算法优化调整I/Q基带分量，该算法的具体步骤如下：设分别是基带信号s(t)在第n根发射天线上第k时刻的同相分量I和正交分量Q的幅值；(4-1)针对随机发送阵列的N个天线，在(-1,1)区间设置对应的随机实数值作为的初始值，其中，n＝0,1,......,N-1；(4-2)令h0(0)＝1为反馈迭代调整系数初始值值,n＝0,k＝0,l＝0，逐一计算其中，Δ0为常数，根据各个的值，在N根发射天线上同时发送共同信号s(t)；(4-3)如果n＝0，k＝0，则进行步骤(4-5)，否则，根据来自接收端的反馈信息决定反馈迭代调整系数hn(k)的值如下：其中，ξ为实数，且0＜ξ＜1；(4-4)根据公式计算步长：(4-5)计算并更新值：计算并更新值：根据各个值，在N根发射天线上同时发送信号s(t)；(4-6)如果则k→k+1,然后进行步骤(4-7)；否则，k→k+1，然后回到步骤(4-3)。(ε是一个任意小的正实数)(4-7)如果n＜N-1，更新n→n+1；否则，n→0，并设置hn(k)＝1及(4-8)循环执行步骤步骤(4-3)—步骤(4-7)，直至发射的调制信号在接收端最终实现相位一致。进一步的，在发射端设置接收机，采用发射端已经获取的I/Q基带分量作为接收信号的权值，由此在该发射端产生接收波束。通过上述技术手段，可利用同样的值产生接收波束,以抵抗干扰,提高信干噪比,改善接收性能。进一步的，所述步骤(5)中的具体方法如下：(5-1)将s(t)与步骤(4)优化调整后的分别相乘得到I及Q两个更新后的基带信号分量；(5-2)两个基带信号分量与高频信号相乘得到两个调制信号；(5-3)将两个调制信号相加后得到一路信号；(5-4)信号经滤波及放大后由发射天线发射出去。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术引入了结合基带调整的分程思想，采用了单天线循环优化调整方式,更新基带信号的I/Q幅值，即每次调整更新只在单个发射天线上进行，调整完毕后，转向下一个发射天线相继调整，调整更新过程依次循环推进。相较于现有技术，本专利技术具有系统复杂度低、稳定性高、可实现性高、波束形成收敛速度快等优点。(2)本专利技术将复杂的多天线调整更新过程被分解为简单的单天线调整更新过程，使系统处理复杂度大幅度降低，天线数量越多，本专利技术在收敛速度及复杂度方面的优势越明显。附图说明图1为分布式多发射天线系统。图2为本专利技术的系统原理图。图3为一个两发射天线系统。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。本专利技术的实施方式包括但不限于下列实施例。实施例如图1所示，其是一个具有多个在地理位置上离散分布的发射天线的无线通信系统，即发射端配置多根天线，接收端配置一根天线。图1中，Tn(n＝0,1,......,N-1)表示第n根发射天线。基于上述系统，本实施例提供了一个在基带信号上对同向及正交分量I/Q幅值进行单天线循环优化调整、更新的技术方案，该技术方案实现原理如下：在发射端通过基带信号处理与优化调整实现在接收端的各路射频信号相位一致，使接收端的接收信号强度优化增强,在接收端方向实现波束形成。与现有技术不同的是，本实施例采用了基带信号处理手段，而不是在射频或高频段上直接操作，最终实现各路射频信号相位对齐，形成发射波束。由于基带信号处理稳定可靠，容易实现，因此系统的稳定性更好、可实现性更高。现有技术每次都需在所有发射天线上同时调整更新，本实施例与之不同的是，本实施例引入了结合基带调整的分程思想，采用了单天线循环优化调整方式，更新基带信号的I/Q幅值，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分程式分布天线发射波束优化形成方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)每根发射天线对应一个发射支路，每个发射支路输入基带信号；(2)将基带信号分解为I/Q基带分量；(3)I/Q基带分量经射频调制及放大后，由发射天线送出；(4)接收端反馈信息至发射端，发射端根据反馈信息,调整I/Q基带分量；(5)各发射支路的I/Q基带分量经过、射频调制、放大、发射、反馈调整后，使得发射的调制信号在接收端最终实现相位一致，由此形成发射波束；其中，所述步骤(4)中优化调整I/Q基带分量的方法是：每一次调整只在一根发射天线上进行，调整完毕后转向下一根天线相继调整，依次不间断地循环进行。

【技术特征摘要】
1.一种分程式分布天线发射波束优化形成方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)每根发射天线对应一个发射支路，每个发射支路输入基带信号；
(2)将基带信号分解为I/Q基带分量；
(3)I/Q基带分量经射频调制及放大后，由发射天线送出；
(4)接收端反馈信息至发射端，发射端根据反馈信息,调整I/Q基带分量；
(5)各发射支路的I/Q基带分量经过、射频调制、放大、发射、反馈调整后，使得发射的调
制信号在接收端最终实现相位一致，由此形成发射波束；
其中，所述步骤(4)中优化调整I/Q基带分量的方法是：每一次调整只在一根发射天线
上进行，调整完毕后转向下一根天线相继调整，依次不间断地循环进行。
2.根据权利要求1所述的分程式分布天线发射波束优化形成方法，其特征在于，所述步
骤(4)中采用分程式发射波束形成优化算法优化调整I/Q基带分量，该算法的具体步骤如
下：
设分别是基带信号s(t)在第n根发射天线上第k时刻的同相分量I和
正交分量Q的幅值；
(4-1)针对随机发送阵列的N个天线，在(-1,1)区间设置对应的随机实数值作为的初始值，其中，n＝0,1,......,N-1；
(4-2)令h0(0)＝1为反馈迭代调整系数初始值,n＝0,k＝0,l＝0，逐一计算
其中，Δ0为常数，根据各个的值，在N根发射天线上同
时发送共同信号s(...

【专利技术属性】
技术研发人员：周渊平，范永胜，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51