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高速鐵路多RRU場景下移動RELAY接收方法與裝置.pdf

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高速鐵路 RRU 場景 移動 RELAY 接收 方法 裝置
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摘要
申請專利號:

CN201210194503.8

申請日:

2012.06.13

公開號:

CN102739298B

公開日:

2015.01.28

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):H04B 7/08申請日:20120613|||公開
IPC分類號: H04L27/26; H04B7/08 主分類號: H04L27/26
申請人: 西安電子科技大學
發明人: 任光亮; 翟萬濤; 楊麗花; 張會寧
地址: 710071 陜西省西安市太白南路2號
優先權:
專利代理機構: 陜西電子工業專利中心 61205 代理人: 田文英;王品華
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201210194503.8

授權公告號:

102739298B||||||

法律狀態公告日:

2015.01.28|||2012.12.12|||2012.10.17

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開一種高速鐵路多RRU場景下移動Relay接收方法與裝置,主要解決現有技術中高速移動帶來的多普勒頻偏惡化Relay接收性能的問題。本發明的接收方法包括:(1)接收信號;(2)預處理;(3)DOA估計;(4)計算波束成形系數;(5)信號分離;(6)消除頻偏影響;(7)消除信道影響;(8)合并;(9)后處理。本發明的接收裝置包括陣列天線接收模塊,預處理模塊,DOA估計模塊,信號分離模塊,后處理模塊,信號合并處理模塊。本發明能夠消除移動Relay接收時不同多普勒頻偏帶來的影響,適用于LTE等無線傳輸系統在高速鐵路多RRU場景下的信號接收過程。

權利要求書

1.一種高速鐵路多RRU場景下移動Relay接收裝置,包括6個模塊:陣列天
線接收模塊,預處理模塊,DOA估計模塊,信號分離模塊,后處理模塊,信號合并
處理模塊,各模塊之間通過信號總線相連,其中:
所述的陣列天線接收模塊,用于同時接收來自多個射頻拉遠模塊RRU發送的射
頻信號;
所述的預處理模塊,用于對射頻信號進行二次下變頻處理,得到基帶時域接收
信號;
所述的DOA估計模塊,用于由基帶時域接收信號估計得到各個射頻拉遠模塊
RRU信號的直射LOS分量的到達角DOA;
所述的信號分離模塊,用于波束成形系數的計算和各個射頻拉遠模塊RRU信號
的分離;
所述的后處理模塊,用于消除頻偏和信道對信號的影響;
所述的信號合并處理模塊,用于對均衡后各個射頻拉遠模塊RRU信號進行合
并、解調、譯碼操作,恢復原始發送信號。
2.根據權利要求1所述的一種高速鐵路多RRU場景下移動Relay接收裝置,
其特征在于,所述的信號分離模塊包括波束成形系數計算單元和波束成形操作單元,
波束成形系數計算單元用于計算各個射頻拉遠模塊RRU的波束成形系數,波束成形
操作單元用于分離各個射頻拉遠模塊RRU信號。
3.根據權利要求1所述的一種高速鐵路多RRU場景下移動Relay接收裝置,
其特征在于,所述的后處理模塊包括頻偏估計與補償單元、快速傅里葉變換FFT單
元和信道估計與均衡單元,頻偏估計與補償單元用于對分離出的各個射頻拉遠模塊
RRU信號進行頻偏估計與補償,快速傅里葉變換FFT單元用于FFT運算,信道估
計與均衡單元用于對各個頻偏補償后信號進行信道估計與均衡。
4.根據權利要求1所述的一種高速鐵路多RRU場景下移動Relay接收裝置,
其特征在于,所述的信號合并處理模塊,包括信號合并單元和解調譯碼單元,信號
合并單元用于對均衡后各個射頻拉遠模塊RRU信號進行合并,解調譯碼單元用于對
合并后信號進行解調、譯碼處理,恢復原始發送信號。
5.一種高速鐵路多RRU場景下移動Relay接收方法,其步驟包括如下:
(1)接收信號
陣列天線接收模塊配置的陣列天線同時接收來自多個多射頻拉遠模塊RRU發
送的射頻信號;
(2)預處理
預處理模塊對射頻信號進行二次下變頻處理,得到基帶時域接收信號;
(3)DOA估計
DOA估計模塊由基帶時域接收信號估計得到各個射頻拉遠模塊RRU信號的直
射LOS分量的到達角DOA;
(4)計算波束成形系數
4a)信號分離模塊的波束成形系數計算單元根據下式計算各射頻拉遠模塊RRU
信號的導向矢量:
a(θp)=[1,exp(-jπsinθp),...,exp(-jπ(Q-1)sinθp)]T
其中,a(θp)表示第p個射頻拉遠模塊RRU信號的導向矢量,θp表示估計得到
的第p個射頻拉遠模塊RRU信號直射LOS分量到達角DOA,p表示射頻拉遠模塊
RRU標號,j表示exp(·)表示指數運算,Q表示天線陣元數,[·]T表示取轉
置操作;
4b)信號分離模塊的波束成形系數計算單元根據下式計算波束成形系數:
W p H a q = 1 , p = q 0 , p q ]]>
其中,wp表示第p個射頻拉遠模塊RRU的波束成形系數,p表示射頻拉遠模
塊RRU標號,[·]H表示取共軛轉置操作,aq表示第q個射頻拉遠模塊RRU的導向
矢量,q表示射頻拉遠模塊RRU標號;
(5)信號分離
信號分離模塊的波束成形操作單元通過下式分離出來自各個射頻拉遠模塊RRU
的信號:
y p = W p H y ]]>
其中,yp表示分離出的第p個射頻拉遠模塊RRU的信號,p表示射頻拉遠模
塊RRU標號,wp表示第p個射頻拉遠模塊RRU的波束成形系數,[·]H表示取共軛
轉置操作,y表示預處理后得到的基帶時域接收信號;
(6)消除頻偏影響
6a)后處理模塊的頻偏估計與補償單元對分離出的各個射頻拉遠模塊RRU信號
進行頻偏估計,得到各個射頻拉遠模塊RRU信號的歸一化頻偏值;
6b)后處理模塊的頻偏估計與補償單元對進行分離出的各個射頻拉遠模塊RRU
信號按照頻偏補償方法進行頻偏補償;
(7)消除信道影響
7a)后處理模塊的快速傅里葉變換FFT單元對頻偏補償后信號做快速傅里葉變
換FFT運算,將信號從時域變換到頻域;
7b)后處理模塊的信道估計與均衡單元對在頻域信號進行信道估計,得到信道
頻域特性;
7c)后處理模塊的信道估計與均衡單元對頻域信號按照破零ZF均衡方法進行信
道均衡;
(8)合并
8a)信號合并處理模塊的信號合并單元根據合并準則計算合并系數;
8b)信號合并處理模塊的信號合并單元對均衡后的各個頻域信號按下式進行合
并操作:
M = Σ p = 1 P c p Z p ]]>
其中,M表示合并后頻域信號,∑(·)表示求和操作,cp表示第p個射頻拉遠
模塊RRU信號的合并系數,p表示射頻拉遠模塊RRU標號,Zp表示第p個射頻
拉遠模塊RRU均衡后的頻域信號,P表示同時接收的全部射頻拉遠模塊RRU的數
目;
(9)后處理
信號合并處理模塊的解調譯碼單元對合并后的頻域信號進行解調、譯碼,恢復
原始發送數據。
6.根據權利要求5所述的一種高速鐵路多RRU場景下移動Relay接收方法,
其特征在于,步驟(1)所述的Relay端配置的陣列天線可以采用等距線陣、均勻圓
陣、L-型陣列、平面陣,且陣列天線各個陣元的接收信號均為多個RRU發送信號的
復合信號。
7.根據權利要求5所述的一種高速鐵路多RRU場景下移動Relay接收方法,
其特征在于,步驟(3)所述的DOA估計方法可以采用多信號分類MUSIC算法、
借助旋轉不變技術估計信號參數ESPRIT算法、高階矩算法、空間平滑算法。
8.根據權利要求5所述的一種高速鐵路多RRU場景下移動Relay接收方法,
其特征在于,步驟6b)所述的頻偏補償方法,根據下式進行操作:
x(n)=y(n)exp[-j2πεn/N]
其中,x(n)表示頻偏補償后信號,n表示時域信號點數,y(n)表示分離出的信
號,exp(·)表示指數運算,j表示ε表示估計得到的歸一化頻偏值,N表示快
速傅里葉變換FFT的長度。
9.根據權利要求5所述的一種高速鐵路多RRU場景下移動Relay接收方法,
其特征在于,步驟7c)所述的破零ZF均衡方法,根據下式進行操作:
Z p ( m , l ) = Y p ( m , l ) H p ( m , l ) ]]>
其中,Zp(m,l)表示第p個射頻拉遠模塊RRU第m個正交頻分復用OFDM符
號第l個子載波的均衡后信號,p表示射頻拉遠模塊RRU標號,m表示正交頻分復
用OFDM符號標號,l表示子載波位置標號,Yp(m,l)表示第p個射頻拉遠模塊RRU
第m個正交頻分復用OFDM符號第l個子載波上的頻域接收信號,Hp(m,l)表示估
計得到的第p個射頻拉遠模塊RRU第m個正交頻分復用OFDM符號第l個子載波上
的頻域信道特性。
10.根據權利要求5所述的一種高速鐵路多RRU場景下移動Relay接收方法,
其特征在于,步驟8a)所述的合并準則可以采用最大比合并、等增益合并、選擇式
合并,其中:
最大比合并是根據下式計算合并系數:
c p = H p Σ i = 1 P | H i | 2 ]]>
其中,cp表示計算出的第p個射頻拉遠模塊RRU信號的合并系數,p表示射頻
拉遠模塊RRU標號,Hp表示估計得到的第p個射頻拉遠模塊RRU信號的信道頻域
特性,Hi表示估計得到的第i個射頻拉遠模塊RRU信號的信道頻域特性,i表示射
頻拉遠模塊RRU標號,∑(·)表示求和操作,|·|表示求絕對值操作,[·]2表示求平方
操作,P表示同時接收的全部射頻拉遠模塊RRU的數目;
等增益合并根據下式計算系數:
c p = 1 P , p = 1,2 , · · · , P ]]>
其中,cp表示計算出的第p個射頻拉遠模塊RRU信號的合并系數,p表示射頻
拉遠模塊RRU標號,P表示同時接收的全部射頻拉遠模塊RRU的數目;
選擇式合并根據下式計算系數:

其中,cp表示計算出的第p個射頻拉遠模塊RRU信號的合并系數,p表示射頻
拉遠模塊RRU標號。

說明書

高速鐵路多RRU場景下移動Relay接收方法與裝置

技術領域

本發明屬于通信技術領域,更進一步涉及正交頻分復用/正交頻分多址
OFDM/OFDMA(Orthogonal?Frequency?Division?Multiplexing/Orthogonal?Frequency?
Division?Multiplexing?Access)系統中一種高速鐵路多射頻拉遠模塊RRU(Radio?
Remote?Unit)場景下移動中繼(Relay)接收方法與裝置。本發明可用于長期演進計
劃LTE(Long?Term?Evolution)等無線傳輸系統在高速鐵路下移動Relay或用戶終端
的信號接收處理過程,實現信號的高質量接收。

背景技術

隨著高速鐵路的不斷建成、開通與使用,新一代移動通信系統需要與高速移動的
用戶之間進行高速信息傳輸。同靜止狀態或低速狀態下的通信相比,高速移動狀態下
的高速信息傳輸將面臨更多的困難。在高速移動環境下,由于移動終端具有高的移動
速度,這將引入大的多普勒頻偏。高速鐵路場景的無線傳播環境類似農村場景,反射
體較少,直射路徑占優,因此這個大的多普勒頻偏將會引起接收信號的直射分量LOS
(Line-of-Sight)出現大的頻率偏移和散射分量發生快速變化。

在高鐵場景下,為了增大小區尺寸與減小小區切換次數,每個小區均采用了
RRU,且多RRU的使用還可以有效地提高信噪比、減小其變化的動態范圍,實現數
據的平穩傳輸。在多RRU場景下的下行鏈路中,若采用傳統的RRU直接與列車中
每個用戶通信的方式,由于列車車皮對發射信號的嚴重損耗將使得RRU需用很大的
發射功率來發射信號。為了降低RRU的發射功率,通常在列車頂部安裝中繼Relay,
通過該Relay實現接收與轉發多RRU信號的功能,即實現RRU-Relay-用戶之間的通
信,RRU與Relay之間的通信性能直接決定高鐵移動場景下用戶通信業務的性能。

在高速鐵路多RRU場景下行傳輸鏈路中,多個RRU發射的信號將經過不同信
道帶有不同多普勒頻偏到達接收端,且由于列車相對于多個RRU的移動方向不同,
接收信號中的多個多普勒頻偏將帶有不同的極性,因此接收信號是一個帶有多個不同
極性多普勒頻偏的復合信號。如何有效對該復合信號進行處理,從中恢復原始發送信
號成為高鐵多RRU環境下移動Relay面臨的問題。

傳統Relay接收端的處理方案包括如下步驟:第一,接收端天線同時接收來自各
個RRU的射頻信號;第二,對接收到的射頻信號二次下變頻處理,得到基帶時域接
收信號;第三,對基帶時域接收信號進行多普勒頻偏估計與補償;第四,對頻偏補償
后信號進行快速傅里葉變換FFT(Fast?Fourier?Transform),將信號變換到頻域,并對
頻域信號進行信道估計與均衡;第五,對信道均衡后信號進行解調、譯碼等處理,恢
復原始發送信號。該方法存在的不足之處在于:由于多RRU場景下的Relay接收信
號中帶有多個不同極性的多普勒頻偏,使得該接收處理方案在第三步中直接對時域復
合信號進行頻偏估計和補償操作,無法有效的估計并補償掉接收信號中的各個頻偏
值,殘余頻偏對信號后續處理帶來很大干擾,導致系統性能嚴重惡化。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足,提供一種高速鐵路多RRU場景下
移動Relay接收方法與裝置,采用智能天線的信號處理方式,將Relay接收信號的多
個不同多普勒頻偏分別加以估計和補償,有效地消除各個多普勒頻偏帶來的影響,改
善系統的性能。

為了實現上述目的,本發明方法的思路是:首先在Relay接收端采用陣列天線來
接收來自各個RRU的信號,采用智能天線的波束成形技術將來自各個RRU帶有不
同多普勒頻偏的復合信號分離成多個帶有單一頻偏的信號;然后對分離后的信號分別
進行頻偏估計與補償、信道估計與均衡處理;最后將均衡后的各個信號進行合并,將
合并后信號進行解調、譯碼處理,恢復原始發送信號。

本發明的裝置包括6個模塊:陣列天線接收模塊,預處理模塊,DOA估計模塊,
信號分離模塊,后處理模塊,信號合并處理模塊,各模塊之間通過信號總線相連,其
中:陣列天線接收模塊,用于同時接收來自多個射頻拉遠模塊RRU發送的射頻信號;
預處理模塊,用于對射頻信號進行二次下變頻處理,得到基帶時域接收信號;DOA
估計模塊,用于由基帶時域接收信號估計得到各個射頻拉遠模塊RRU信號的直射
LOS分量的到達角DOA;信號分離模塊,用于波束成形系數的計算和各個射頻拉遠
模塊RRU信號的分離;后處理模塊,用于消除頻偏和信道對信號的影響;信號合并
處理模塊,用于對均衡后各個射頻拉遠模塊RRU信號進行合并、解調、譯碼操作,
恢復原始發送信號。

本發明方法的實現步驟如下:

(1)接收信號

陣列天線接收模塊配置的陣列天線同時接收來自多個多射頻拉遠模塊RRU發送
的射頻信號。

(2)預處理

預處理模塊對射頻信號進行二次下變頻處理,得到基帶時域接收信號。

(3)DOA估計

DOA估計模塊由基帶時域接收信號估計得到各個射頻拉遠模塊RRU信號的直射
LOS分量的到達角DOA。

(4)計算波束成形系數

4a)信號分離模塊的波束成形系數計算單元根據下式計算各射頻拉遠模塊RRU
信號的導向矢量:

a(θp)=[1,exp(-jπsinθp),...,exp(-jπQ-1)sinθp)]T

其中,a(θp)表示第p個射頻拉遠模塊RRU信號的導向矢量,θp表示估計得到
的第p個射頻拉遠模塊RRU信號直射LOS分量到達角DOA,p表示射頻拉遠模塊
RRU標號,j表示exp(·)表示指數運算,Q表示天線陣元數,[·]T表示取轉置
操作;

4b)信號分離模塊的波束成形系數計算單元根據下式計算波束成形系數:

W p H a q = 1 , p = q 0 , p q ]]>

其中,wp表示第p個射頻拉遠模塊RRU的波束成形系數,p表示射頻拉遠模塊
RRU標號,[·]H表示取共軛轉置操作,aq表示第q個射頻拉遠模塊RRU的導向矢量,
q表示射頻拉遠模塊RRU標號。

(5)信號分離

信號分離模塊的波束成形操作單元通過下式分離出來自各個射頻拉遠模塊RRU
的信號:

y p = W p H y ]]>

其中,yp表示分離出的第p個射頻拉遠模塊RRU的信號,p表示射頻拉遠模塊
RRU標號,wp表示第p個射頻拉遠模塊RRU的波束成形系數,[·]H表示取共軛轉置
操作,y表示預處理后得到的基帶時域接收信號。

(6)消除頻偏影響

6a)后處理模塊的頻偏估計與補償單元對分離出的各個射頻拉遠模塊RRU信號
進行頻偏估計,得到各個射頻拉遠模塊RRU信號的歸一化頻偏值;

6b)后處理模塊的頻偏估計與補償單元對進行分離出的各個射頻拉遠模塊RRU
信號按照頻偏補償方法進行頻偏補償。

(7)消除信道影響

7a)后處理模塊的快速傅里葉變換FFT單元對頻偏補償后信號做快速傅里葉變
換FFT運算,將信號從時域變換到頻域;

7b)后處理模塊的信道估計與均衡單元對在頻域信號進行信道估計,得到信道頻
域特性;

7c)后處理模塊的信道估計與均衡單元對頻域信號按照破零ZF均衡方法進行信
道均衡。

(8)合并

8a)信號合并處理模塊的信號合并單元根據合并準則計算合并系數;

8b)信號合并處理模塊的信號合并單元對均衡后的各個頻域信號按下式進行合并
操作:

M = Σ p = 1 P c p Z p ]]>

其中,M表示合并后頻域信號,∑(·)表示求和操作,cp表示第p個射頻拉遠模
塊RRU信號的合并系數,p表示射頻拉遠模塊RRU標號,Zp表示第p個射頻拉遠
模塊RRU均衡后的頻域信號,P表示同時接收的全部射頻拉遠模塊RRU的數目。

(9)后處理

信號合并處理模塊的解調譯碼單元對合并后的頻域信號進行解調、譯碼,恢復原
始發送數據。

本發明與現有技術相比具有如下優點:

第一,本發明方法使用智能天線的信號處理方式將來自不同RRU帶有不同頻偏
的合并信號分離成帶有單一頻偏的信號,對各個頻偏值分別加以估計與補償,克服了
現有技術中多普勒頻偏對Relay接收帶來的影響,使得本發明實現高速鐵路下信號的
穩定接收。

第二,本發明裝置信號分離模塊將來自不同RRU的信號有效地分離,然后對分
離出來的頻偏補償后的不同RRU信號在頻域進行合并,與現有技術只對復合信號進
行處理相比,本發明實現了高速鐵路下高精度的信號接收。

附圖說明

圖1為本發明的流程圖;

圖2為本發明的裝置方框圖;

圖3為本發明方案與現有接收方案的誤碼率性能對比仿真圖;

圖4為本發明在不同信道萊斯因子下誤碼率性能對比仿真圖。

具體實施方式

下面結合附圖2的裝置方框圖對本發明如附圖1的流程圖作進一步的描述。

本發明的裝置包括6個模塊:陣列天線接收模塊,預處理模塊,DOA估計模塊,
信號分離模塊,后處理模塊,信號合并處理模塊,各個模塊之間通過信號總線相連,
各個模塊對應完成以下步驟中的特定功能。

步驟1,接收信號

陣列天線接收模塊配置的陣列天線同時接收來自多個多射頻拉遠模塊RRU發送
的射頻信號。陣列天線接收模塊配置的陣列天線可以采用等距線陣、均勻圓陣、L-
型陣列、平面陣,且陣列天線各個陣元的接收信號均為多個RRU發送信號的復合信
號。

步驟2,預處理

預處理模塊對射頻信號進行二次下變頻處理,得到基帶時域接收信號。

步驟3,DOA估計

DOA估計模塊由基帶時域接收信號估計得到各個射頻拉遠模塊RRU信號的直射
LOS分量的到達角DOA。

DOA估計模塊采用的DOA估計方法可以為多信號分類MUSIC算法、借助旋轉
不變技術估計信號參數ESPRIT算法、高階矩算法、空間平滑算法。本發明的實施例
采用多信號分類MUSIC算法,具體過程如下:

按照下式計算接收信號矢量的自相關矩陣:

R=E[rrH]

其中,R表示接收信號矢量的自相關矩陣,E(·)表示取平均運算,r表示基帶時
域接收信號矢量,[·]H表示取共軛轉置操作。

對自相關矩陣進行特征值分解,所分解得到的特征值由大到小排列為
λ1≥λ2≥...≥λP≥λP+1...≥λQ,分解結果如下:

R=U∑uUH+V∑vVH

其中,R表示接收信號矢量的自相關矩陣,U表示由P個較大特征值對應的特
征矢量張成的信號子空間,P表示同時接收的全部射頻拉遠模塊RRU的數目,∑u表
示P個較大的特征值構成的對角陣,u代表信號,[·]H表示取共軛轉置操作,∑v表
示Q-P個較小的特征值構成的對角陣,v代表噪聲,Q表示天線陣元數,V表示
由Q-P個較小特征值所對應的特征矢量張成的噪聲子空間。

按照下式構建譜函數:

P ( θ ) = 1 a H ( θ ) VV H a ( θ ) ]]>

其中,P(θ)表示構建的譜函數,θ表示0度到360度范圍內任一角度值,a(θ)
表示與天線配置有關的角度導向矢量,[·]H表示取共軛轉置操作,V表示噪聲子空間。

對譜函數的所有極大值由大到小進行排序,取前面與射頻拉遠模塊RRU數目相
同個數的極大值對應的角度值,作為各個RRU信號LOS分量的到達角。

步驟4,計算波束成形系數

信號分離模塊的波束成形系數計算單元根據下式計算各射頻拉遠模塊RRU信號
的導向矢量:

a(θp)=[1,exp(-jπsinθp),...,exp(-jπ(Q-1)sinθp)]T

其中,a(θp)表示第p個射頻拉遠模塊RRU信號的導向矢量,θp表示估計得到
的第p個射頻拉遠模塊RRU信號直射LOS分量到達角DOA,p表示射頻拉遠模塊
RRU標號,j表示exp(·)表示指數運算,Q表示天線陣元數,[·]T表示取轉置
操作。

信號分離模塊的波束成形系數計算單元根據下式計算波束成形系數:

W p H a q = 1 , p = q 0 , p q ]]>

其中,wp表示第p個射頻拉遠模塊RRU的波束成形系數,p表示射頻拉遠模塊
RRU標號,[·]H表示取共軛轉置操作,aq表示第q個射頻拉遠模塊RRU的導向矢量,
q表示射頻拉遠模塊RRU標號。

步驟5,信號分離

信號分離模塊的波束成形操作單元通過下式分離出來自各個射頻拉遠模塊RRU
的信號:

y p = W P H y ]]>

其中,yp表示分離出的第p個射頻拉遠模塊RRU的信號,p表示射頻拉遠模塊
RRU標號,wp表示第p個射頻拉遠模塊RRU的波束成形系數,[·]H表示取共軛轉置
操作,y表示預處理后得到的基帶時域接收信號。

步驟6,消除頻偏影響

后處理模塊的頻偏估計與補償單元對分離出的各個射頻拉遠模塊RRU信號進行
頻偏估計,得到各個射頻拉遠模塊RRU信號的歸一化頻偏值。

后處理模塊的頻偏估計與補償單元對進行分離出的各個射頻拉遠模塊RRU信號
根據下式進行頻偏補償:

x(n)=y(n)exp[-j2πεn/N]

其中,x(n)表示頻偏補償后信號,n表示時域信號點數,y(n)表示分離出的信
號,exp(·)表示指數運算,j表示ε表示估計得到的歸一化頻偏值,N表示快
速傅里葉變換FFT的長度。

步驟7,消除信道影響

后處理模塊的快速傅里葉變換FFT單元對頻偏補償后信號做快速傅里葉變換
FFT運算,將信號從時域變換到頻域。

后處理模塊的信道估計與均衡單元對在頻域信號進行信道估計,得到信道頻域特
性。

后處理模塊的信道估計與均衡單元對頻域信號下式進行信道均衡:

Z p ( m , l ) = Y p ( m , l ) H p ( m , l ) ]]>

其中,Zp(m,l)表示第p個射頻拉遠模塊RRU第m個正交頻分復用OFDM符號
第l個子載波的均衡后信號,p表示射頻拉遠模塊RRU標號,m表示正交頻分復用
OFDM符號標號,l表示子載波位置標號,Yp(m,l)表示第p個射頻拉遠模塊RRU
第m個正交頻分復用OFDM符號第l個子載波上的頻域接收信號,Hp(m,l)表示估計
得到的第p個射頻拉遠模塊RRU第m個正交頻分復用OFDM符號第l個子載波上的
頻域信道特性。

步驟8,合并

信號合并處理模塊的信號合并單元根據合并準則計算合并系數。合并準則可以采
用最大比合并、等增益合并、選擇式合并。

最大比合并是根據下式計算合并系數:

c p = H p Σ i = 1 P | H i | 2 ]]>

其中,cp表示計算出的第p個射頻拉遠模塊RRU信號的合并系數,p表示射頻
拉遠模塊RRU標號,Hp表示估計得到的第p個射頻拉遠模塊RRU信號的信道頻域
特性,Hi表示估計得到的第i個射頻拉遠模塊RRU信號的信道頻域特性,i表示射頻
拉遠模塊RRU標號,∑(·)表示求和操作,|·|表示求絕對值操作,[·]2表示求平方操
作,P表示同時接收的全部射頻拉遠模塊RRU的數目。

等增益合并根據下式計算系數:

c p = 1 P , p = 1,2 , · · · , P ]]>

其中,cp表示計算出的第p個射頻拉遠模塊RRU信號的合并系數,p表示射頻
拉遠模塊RRU標號,P表示同時接收的全部射頻拉遠模塊RRU的數目。

選擇式合并根據下式計算系數:


其中,cp表示計算出的第p個射頻拉遠模塊RRU信號的合并系數,p表示射頻
拉遠模塊RRU標號。

信號合并處理模塊的信號合并單元對均衡后的各個頻域信號按下式進行合并操
作:

M = Σ p = 1 P c p Z p ]]>

其中,M表示合并后頻域信號,∑(·)表示求和操作,cp表示第p個射頻拉遠模
塊RRU信號的合并系數,p表示射頻拉遠模塊RRU標號,Zp表示第p個射頻拉遠
模塊RRU均衡后的頻域信號,P表示同時接收的全部射頻拉遠模塊RRU的數目。

步驟9,后處理

信號合并處理模塊的解調譯碼單元對合并后的頻域信號進行解調、譯碼,恢復原
始發送數據。

下面結合附圖3、附圖4對本發明的效果作進一步闡述。

附圖3、附圖4的仿真條件為:采用基于長期演進計劃LTE傳輸標準的仿真系統,
系統采樣頻率為15.36MHz,載波頻率為2.3GHz,列車速度考慮350km/h,子載波個
數為1024,系統有用子載波個數為600,循環前綴長度為128,數據采用16正交幅
度調制QAM(Quadrature?Amplitude?Modulation)調制方式,天線配置為4個和8個
天線陣元的均勻線陣,仿真信道采用空間信道模型SCM(Spatial?channel?model),
信道第一徑服從萊斯分布,其他徑均服從瑞利分布,萊斯因子為5和10。仿真中的
理想條件是指頻偏補償采用理想頻偏值、信道估計采用理想信道估計方法;非理想條
件是指頻偏補償采用估計頻偏值、信道估計采用最小二乘法LS(Least?Square)和線性
內插的方法。

在附圖3中,圓圈虛線表示萊斯因子為10非理想條件下傳統接收方案的系統誤
碼率性能,圓圈實線表示萊斯因子為10理想條件下傳統接收方案的系統誤碼率性能,
方框虛線表示萊斯因子為10非理想情況下本發明方案天線陣元數為4的系統誤碼率
性能,方框實線表示萊斯因子為10理想情況下本發明方案天線陣元數為4的系統誤
碼率性能,三角虛線表示萊斯因子為10非理想情況下本發明方案天線陣元數為8的
系統誤碼率性能,三角實線表示萊斯因子為10非理想情況下本發明方案天線陣元數
為8的系統誤碼率性能。

從附圖3可以看出:無論是在理想條件下還是非理想條件下,利用本發明得到的
系統誤碼率性能均優于利用傳統接收方案得到的誤碼率性能,且天線陣元數目越多,
本發明得到的系統性能越好。

在附圖4中,方框虛線表示萊斯因子為5非理想情況下本發明方案天線陣元數為
8的系統誤碼率性能,方框實線表示萊斯因子為5理想情況下本發明方案天線陣元數
為8的系統誤碼率性能,圓圈虛線表示萊斯因子為10非理想情況下本發明方案天線
陣元數為8的系統誤碼率性能,圓圈實線表示萊斯因子為10理想情況下本發明方案
天線陣元數為8的系統誤碼率性能

從附圖4可以看出:本發明的性能均與信道的萊斯因子大小有關系,信道萊斯因
子越大,本發明方案的系統性能越好。

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