一种基于预编码的零陷抑制通信方法技术

本发明专利技术公开了一种基于预编码的零陷抑制通信方法，发送端处理采用空时块编码技术，将空间零陷问题转化为时域波动避免采用常规天线接收机受到空间角度和位置制约而导致接收信号质量恶化的现象，抑制天线单元合成产生的辐射方向图零陷问题，从而获得时间分集增益，两天线总体方向增益可到为0dBi；同时，该发送方法实现复杂度低；本发明专利技术通过多个宽波束缝隙天线单元合成的方式，实现方向图为360°球形圆极化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及无线通信
，尤其设及。
技术介绍
对于需要实现全向覆盖的无线通信应用场景，应能够进行空间球内覆盖，尽量避 免哑点盲区。同时应确保方向增益图尽量均匀，不圆度小。此外，天线尺寸应尽量小，满足 实际应用的需要。 为实现理想覆盖，应构造的天线方向图应为360°球形圆极化。为了实现运一目 标，单元天线波瓣应较宽，而微带天线的波束宽度受限，因此考虑选用缝隙天线。从单元方 向图来看，缝隙天线对空间的总场基本是略鼓的半球形，鉴于单天线仅能进行半球形覆盖， 为了进行全空间福射，需要进行多个天线单元的合成。 图1(a)、化）和（C)给出了布置在相对位置的两天线单元合成总场的方向图，结 合部存在凸凹纹理。天线主瓣与相对位置天线的负瓣在两天线交界平面附近形成了零陷， 如图1(a)上下侧的纹波，图I(C)左右侧的纹波。从整体上看，两天线总场福射方向图基本 上形成一个空间球体，平均增益0地i，例如图1(a)和（C)。而图1(b)所示的剖面恰好处于 干设波纹的峰谷位置故其增益较大。可见，两天线单元合成后产生较多零陷，需要进一步优 化。如果增加合成天线单元的数目，由仿真发现配置4天线之后，零陷数量和深度的情况比 两天线时更加恶化。原因是单元天线波瓣较宽，天线数量增加之后直接导致干设效应增强， 因此，对于全向覆盖带来较为明显的负面作用。尝试两种优化思路，改变缝隙宽度，W减小 方位面的波瓣宽度，但是将导致天线阻抗变化较大；将4个天线分成两组，每组天线缩短天 线间距，W图降低天线组间的干设，但由于结构尺寸大于电尺寸而不能实现。因此，在采用 缝隙天线的前提下，不宜使用4天线单元的配置。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了，能够有效抑制天 线零陷问题。 -种基于预编码的零陷抑制通信方法，包括如下步骤：步骤1、针对预发射的信号，采用两个发射天线同时发 射该信号，其中，Sw表示第N个符号周期预发射的信号：在第一符号周期，控制其中一个发射天线a发射信号S。，另外一个发射天线b同时 发射信号Si;在第二个符号周期，控制发射天线a发射信号-S1%发射天线b同时发射信号 S。％其中，'<*"表示共辆；[000引同理，在第立符号周期，控制发射天线a发射信号S2,发射天线b发同时射信号S3; 在第四符号周期，控制发射天线a发射信号-s/，发射天线b发同时射信号s/; W此类推，按上述方式对预发射信号进行发射； 步骤2、控制接收机接收到连续两个符号周期的信号后，根据接收到的信号，解算 发射信号，具体为： 认为两个发射天线在连续两个符号周期的信道保持不变，则发射天线a的信道表 示为h。，发射天线b的信道表示为hi; 则接收机在第一符号周期接收到的信号为r。： r〇=h〇s〇+hiSi+n〇； 接收机在第二符号周期接收到的信号为ri: 巧=+ /?? + 巧..； 其中，n。和n1是复值随机变量，分别代表两个符号周期接收到的噪声加干扰； 将接收机接收到的第一符号周期信号和第二符号周期信号表示成矩阵形式为;将两个发射天线的信道表示成矩阵形式 根据矩阵H和矩阵r得到发射信号的最大似然估计值,穿：1二(分"//)I^"r; 最后，根据最大似然估计值的表达式形式，得到第一符号周期发射信号的 估计值而和第二符号周期发射的信号的估计值為； W此类推，按照解算第一符号周期和第二符号周期发射的信号估计值的方法，对 接收的各周期发射信号进行解算。 所述发射天线采用宽波束缝隙天线。 本专利技术具有如下有益效果： (1)本专利技术的发送端处理采用空时块编码技术，将空间零陷问题转化为时域波动 避免采用常规天线接收机受到空间角度和位置制约而导致接收信号质量恶化的现象，抑制 天线单元合成产生的福射方向图零陷问题，从而获得时间分集增益，两天线总体方向增益 可到为0地i;同时，该发送方法实现复杂度低。 (2)本专利技术通过多个宽波束缝隙天线单元合成的方式，实现方向图为360°球形 圆极化。【附图说明】 图1 (a)为现有技术中两天线俯仰面方向图，其中f二矿经轴线和天线所在连线 的剖面； 图1(b)为现有技术中两天线俯仰面方向图，其中等=9〇6经过轴线垂直中分天线 连线的剖面； 图I(C)为现有技术中两天线俯仰面方向图，其中经过天线所在位置与轴线垂直 的剖面； 图2为本专利技术的两个发射天线编码结构图。 图3为本专利技术的接收机原理框图。【具体实施方式】 下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。 为优化天线单元合成产生零陷的问题，首先分析产生零陷的原因。相同的信号从 两天线同时发出到达任意的连续空间位置，随着空间坐标的移动，其与发送天线阵之间的 夹角也相应变化，该点到达两天线单元的距离差也随之变化，运将会导致两电磁场信号的 相位差不断变化。在某个位置两信号相位相同，则其合成的信号幅度就会提升，在方向图上 体现为波峰，而另外某个位置两信号相位相反，其合成信号幅度则会降低，在方向图上体现 为波谷。整体呈现为在空间角度域上出现周期性波纹，出现波峰或波谷的角度由天线单元 方向图和天线间距所决定，如果接收机恰好处于波谷的空间角度上，则导致接收信号质量 恶化，采用常规天线，如果不改变空间位置是无法避免的。 如图2所示，在发送端，给定的符号周期中，两个不同符号同时从两个天线上发射 出去，从天线0上发射的信号记作S。，从天线1上发射的信号记作Si。在下一个符号周期天 线0发射信号-sA天线1发射信号 信号通过信道时，由于符号周期较短则认为跨越连续两个符号的信道不变，而不 同的发射天线对应的信道响应是不同的，因此对于发射天线0信道可由he(t)表示；对于发 射天线1信道可由hi(t)表示：h〇(t)=h〇(t+T)=h〇hi(t) =hi("T) =hi 其中T是符号持续时间。[003引如图3所示，在接收端，接收到的信号能够表示为： !〇=r(t)=h〇s〇+hiSi+n〇 5嗦'+巧二-知:+.:4? +巧[00川式中r。和r1是在时刻t和t巧接收到的信号，n。和n1是复值随机变量，代表两个 符号周期接收到的噪声加干扰。将接收端写成矩阵形式：r=Hs+n; 则发送信号的最大似然估计值为： 5 =、H"Hy[004引由于H矩阵的正交特性，肿为对角阵姐表示矩阵H的转置共辆矩阵），矩阵求逆 较为简单，根据计算得到的矩阵H和天线接收到的两次信号组成的矩阵r得到最大似然估 计值S后，即可根据得到第一符号周期发射信号的估计值％和第二符号周期发射 的信号的估计值。推导信噪比为：8批=(皆+其中，种为噪声功率。由于2倍即为3地增 益，在信噪比公式中，对小分量而言，大分量和小分量的加和至少是小分量的2倍，可见对 于两者中的较小分量，增益至少为3地。 采用预编码发射可W抑制天线单元合成的零陷现象。两天线同时发送不同的数 据，而且不同符号周期内发送的信号是准随机的，因此将空间角度上的零陷转变为时间上 的信号波动，从而带来时间分集增益。理论上信道容量能够超过两者的简单叠加，在原来存 在干设波纹的任意方向上统计平均增益为两天线分量之和。因而采用发送分集之后，可W 有效抑制天线零陷问题。 通过多个宽波束缝隙天线单元合成的方式，实现方向图为360°球形圆极化。在圆 极化区域天线增益为3地，在干设区域天线增本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于预编码的零陷抑制通信方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、针对预发射的信号[s0，s1，s2，s3，...,sN，...]，采用两个发射天线同时发射该信号，其中，sN表示第N个符号周期预发射的信号：在第一符号周期，控制其中一个发射天线a发射信号s0，另外一个发射天线b同时发射信号s1；在第二个符号周期，控制发射天线a发射信号‑s1*，发射天线b同时发射信号s0*；其中，“*”表示共轭；同理，在第三符号周期，控制发射天线a发射信号s2，发射天线b发同时射信号s3；在第四符号周期，控制发射天线a发射信号‑s3*，发射天线b发同时射信号s2*；以此类推，按上述方式对预发射信号进行发射；步骤2、控制接收机接收到连续两个符号周期的信号后，根据接收到的信号，解算发射信号，具体为：认为两个发射天线在连续两个符号周期的信道保持不变，则发射天线a的信道表示为h0，发射天线b的信道表示为h1；则接收机在第一符号周期接收到的信号为r0：r0＝h0s0+h1s1+n0；接收机在第二符号周期接收到的信号为r1：r1=-h0s1*+h1s0*+n1;]]>其中，n0和n1是复值随机变量，分别代表两个符号周期接收到的噪声加干扰；将接收机接收到的第一符号周期信号和第二符号周期信号表示成矩阵形式为r=r0r1*;]]>将两个发射天线的信道表示成矩阵形式H=h0h1h1*-h0*;]]>根据矩阵H和矩阵r得到发射信号的最大似然估计值最后，根据最大似然估计值的表达式形式s~=s~0s~1,]]>得到第一符号周期发射信号的估计值和第二符号周期发射的信号的估计值以此类推，按照解算第一符号周期和第二符号周期发射的信号估计值的方法，对接收的各周期发射信号进行解算。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，刘继超，邹海明，
申请(专利权)人：山东航天电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37