基于多普勒抑制波束域大规模天线正交空时编码发射方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110233688A(43)申请公布日2019.09.13(21)申请号201910433428.8(22)申请日2019.05.23(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市咸宁西路28号(72)发明人张渭乐胡志男穆鹏程王文杰(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人安彦彦(51)Int.Cl.H04B17/391(2015.01)H04B7/06(2006.01)H04B7/0408(2017.01)H04L25/02(2006.01)H04L27/00(2006.01)H04L27/26(2006.01)权利要求书4页说明书9页附图2页(54)发明名称基于多普勒抑制波束域大规模天线正交空时编码发射方法(57)摘要基于多普勒抑制波束域大规模天线正交空时编码发射方法，在发送端将待发送信号的数据进行正交空时编码，然后将待发送信号分成多路数据流；将多路数据流均进行波束域多普勒频偏补偿；然后将波束形成的角度依次分配给多路数据流进行波束形成；最后进行天线加权后将发送信号发射出去；发送信号经过收发信道到达基站接收端；在基站接收端利用最大似然译码，得到接收信号。本发明减轻了信道的时变性，使得接收端的信道等价于时不变信道。将传统的最大似然译码转变成线性加权的最大似然译码形式，大大降低了信道估计算法的复杂度。本发明可以在抑制多普勒扩展同时有效利用信道分集增益，提升了无线通信链路的可靠性。CN110233688ACN110233688A权利要求书1/4页1.基于多普勒抑制波束域大规模天线正交空时编码发射方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在发送端将待发送信号的数据进行正交空时编码，然后将待发送信号分成多路数据流；步骤二：将多路数据流均进行波束域多普勒频偏补偿；然后将波束形成的角度依次分配给多路数据流进行波束形成；最后进行天线加权后将发送信号发射出去；步骤三：收发信道假设为Jake信道模型，发送信号经过收发信道到达基站接收端；在基站接收端利用最大似然译码，得到接收信号。2.根据权利要求1所述的基于多普勒抑制波束域大规模天线正交空时编码发射方法，其特征在于，步骤一的具体过程如下：1)高速列车配备M元大规模均匀线阵ULA，基站端采用单天线接收；假设采用Nc个子载波的OFDM调制方式；高速列车移动带来的最大多普勒频率记为：fd＝v/λ，其中v和λ分别表示高速列车移动速度和射频波长；发射帧的起始为一个参考信号块，用来辅助接收端完成对波束域的信道估计；参考信号后面紧跟着发送信号；假设发送信号由两个数据块构成，即发送信号X＝[x1,x2]，其中x1,x2均为Nc×1的列矢量；参考信号块和每个数据块的信号都由Nc个符号和循环前缀CP构成；2)将发送信号进行Alamouti编码，发送信号在进行Alamouti编码时采用以下编码矩阵：发送信号的两个数据块是由Alamouti编码后的数据块构成；在发送第一个发送数据块时，第一路数据流发送数据x1，此时第二路数据流发送数据x2；在发送第二个发送数据块时，**第一路数据流发送数据-x2，此时第二路数据流发送数据x1；编码后的符号序列分成两部分数据流X1,X2发送；其中H数据流X1,X2分别经过反离散傅里叶变换后，发送的时域信号为：S1＝FX1＝[s1,1s1,2],HS2＝FX2＝[s2,1s2,2]；其中F表示归一化的DFT矩阵；然后在每个数据块前加上循环前缀；发送信号经过串并转换被发射到信道中，对应数据流X1,X2的时域信号记为：z1和z2；z1和z2均为N×1矩阵，其中N代表发送的时域信号S1和S2经过加导频序列、循环前缀和串并转换成一列之后的发送信号长度。3.根据权利要求2所述的基于多普勒抑制波束域大规模天线正交空时编码发射方法，其特征在于，循环前缀的长度大于或等于信道的冲激响应的长度。4.根据权利要求2所述的基于多普勒抑制波束域大规模天线正交空时编码发射方法，其特征在于，将第一路数据流与第二路数据流均进行波束域多普勒频偏补偿，然后将波束形成的角度记为并将这些角度分配给第一路数据流与第二路数据流进行波束形成，将波束形成的角度按照索引的奇偶方式分配给第一路数据流与第二路数据流；第一路数据流采用奇数索引的波束指向第二路数据流采用偶数索引的波束2CN110233688A权利要求书2/4页指向最后进行天线加权后将发送信号发射出去。5.根据权利要求4所述的基于多普勒抑制波束域大规模天线正交空时编码发射方法，其特征在于，步骤二的具体过程如下：1)表示由频移x引入的相位旋转矩阵，其中t表示采样时间的初始偏移位置，fs为采样频率；2)将选取的波束形成指向角度记为第q个匹配滤波波束是其中代表对应方向的阵列导向矢量矩