一种基于高速移动通信的虚拟阵列天线信号产生方法.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CN105871433A(43)申请公布日2016.08.17(21)申请号201610185640.3(22)申请日2016.03.29(71)申请人桂林电子科技大学地址541004广西壮族自治区桂林市七星区金鸡路1号(72)发明人唐智灵李思敏周相君(74)专利代理机构桂林市持衡专利商标事务所有限公司45107代理人陈跃琳(51)Int.Cl.H04B7/04(2006.01)H04B7/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种基于高速移动通信的虚拟阵列天线信号产生方法(57)摘要本发明公开一种基于高速移动通信的虚拟阵列天线信号产生方法，其将单天线接收到的单组I、Q信号，通过移相和均匀相位间隔抽样，获得了N个阵元的虚拟阵列天线信号，然后通过对虚拟的阵列信号进行波束合成，使得通信系统在不添加硬件资源的情况下获得了阵列增益，同时也补偿了多普勒频移。本发明利于实现优化高速移动通信性能，而又不需要增加硬件负担的方法，具有高增益和高抗干扰能力的特征。CN105871433ACN105871433A权利要求书1/1页1.一种基于高速移动通信的虚拟阵列天线信号产生方法，其特征是，包括步骤如下：步骤1、设定虚拟阵列天线阵元的个数N、相邻阵元信号的相位差Δψ和相邻相位点间的相位差Δφ；步骤2、将接收天线接收到的原始信号进行采样后，输入给数字锁相环进行频率跟踪，得到含有多普勒频移的载波信号的相同分量Ir(n)和正交分量Qr(n)；步骤3、根据所得的相同分量Ir(n)和正交分量Qr(n)，计算出当前采样值的瞬时相位φ(n)：步骤4、根据步骤1所设定的相邻阵元信号的相位差Δψ和步骤3所计算出的瞬时相位φ(n)，确定N个虚拟阵列天线信号的初始相位步骤5、将初始相位所对应的N个相同分量和正交分量作为N阵元的虚拟阵列天线信号的第一组抽样点；并重复以相邻相位点间的相位差Δφ为间隔，对相同分量Ir(n)和正交分量Qr(n)持续进行均匀相位间隔抽样；所有的抽样点存入缓存，最终经过均匀时间间隔读出，构成N阵元的虚拟阵列天线信号；步骤6，将所得的N阵元的虚拟阵列天线信号通过波束成形合成为一个具有阵列天线系统增益的原始信号，提供给后续使用和处理。2.根据权利要求1所述的一种基于高速移动通信的虚拟阵列天线信号产生方法，其特征是，步骤1中，设定的相邻相位点间的相位差Δφ为：式中，M为设定每个周期均匀相位间隔抽取点的个数。2CN105871433A说明书1/3页一种基于高速移动通信的虚拟阵列天线信号产生方法技术领域[0001]本发明涉及高速移动通信技术领域，具体涉及一种基于高速移动通信的虚拟阵列天线信号产生方法。背景技术[0002]多普勒频移现象被ChristianJohannDoppler发现于1842年，证明了只要辐射源与观测之间存在相对移动的时候，被观测信号的频率就会发生改变。对无线通信而言，多普勒频移使得载波频率的估计产生误差，导致通信系统性能下降，例如正交频分复用(OFDM)系统对频率偏移非常敏感。高速移动环境下多普勒频移和多普勒扩展更加显著，频率偏移使OFDM系统子载波间的正交性遭到破坏，产生子载波间干扰(ICI)，严重影响系统的性能。无线网络通信应用中，多普勒频移对通信速率的提高提出了严峻的挑战。[0003]虽然通过增加接收天线的个数能够有效降低多普勒频移对通信系统性能所产生的影响。但是基于通信设备小型化的发展趋势，对通信设备的体积有着严格的要求，常见的移动通信设备都只能采用单接收天线。可见，在高速移动通信中，如何能够在兼顾通信设备体积的前提下，降低多普勒频移，是目前亟待解决的问题。发明内容[0004]本发明所要解决的技术问题是现有高速移动通信中存在多普勒频移，从而使得通信系统性能下降的问题，提供一种基于高速移动通信的虚拟阵列天线信号产生方法。[0005]为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：[0006]一种基于高速移动通信的虚拟阵列天线信号产生方法，包括步骤如下：[0007]步骤1、设定虚拟阵列天线阵元的个数N、相邻阵元信号的相位差Δψ和相邻相位点间的相位差Δφ；[0008]步骤2、将接收天线接收到的原始信号进行采样后，输入给数字锁相环进行频率跟踪，得到含有多普勒频移的载波信号的相同分量Ir(n)和正交分量Qr(n)；[0009]步骤3、根据所得的相同分量Ir(n)和正交分量Qr(n)，计算出当前采样值的瞬时相位φ(n)：[0010][0011]步骤4、根据步骤1所设定的相邻阵元信号的相位差Δψ和步骤3所计算出的瞬时相位φ(n)，确定N个虚拟阵列天线信号的初始相位：[0012][0013]步骤5、将初始相位所对应的N个相同分量和正交分量作为