专利名称：一种交叉极化天线系统接收合并方法及装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及无线通信技术领域，更具体的说，是涉及一种交叉极化天线系统接收合并方法及装置。
背景技术：
分集接收是MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)的关键技术之一，主要指多个天线接收来自多个信道的承载同一信息的多个独立信号副本，由于上述独立信号副本不可能同时处于深衰落情况中，因此在任一给定的时刻至少可以保证有一个强度足够大的信号副本提供接收机使用，从而提高了接收信号的信噪比。上述多个独立信号副本由交叉极化天线系统进行分集接收合并。交叉极化天线系统中包括多个交叉极化天线，当上述交叉极化天线数目较多时，硬件需进行的运算量较大， 处理效率低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种交叉极化天线系统接收合并方法及装置，以克服现有技术中，硬件运算量大，处理效率低的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种交叉极化天线系统接收合并方法，包括将所述交叉极化天线系统中的交叉极化天线按极化方向分成天线子阵，每一天线子阵中包括极化方向相同的阵元；分别对每一天线子阵进行权值矩阵计算，以及利用所述权值矩阵对相应的天线子阵进行归一化系数计算；利用所述权值矩阵对相应的天线子阵接收的非导频信号进行信道均衡，得到均衡
结果；根据所述天线子阵的均衡结果和归一化系数，进行天线阵合并和归一化系数调整，得到非导频信号的合并结果。一种交叉极化天线系统接收合并装置，包括交叉极化天线，用于接收上行信号；天线子阵分配单元，用于将所述交叉极化天线按极化方向分成天线子阵，每一天线子阵中包括极化方向相同的阵元；权值计算单元，用于分别对每一天线子阵进行权值矩阵计算；归一化系数计算单元，用于利用所述权值计算单元计算得到的权值矩阵，对相应的天线子阵进行归一化系数计算；天线子阵均衡计算单元，用于利用所述权值矩阵对相应的天线子阵接收的非导频信号进行信道均衡，得到均衡结果；调整单元，用于根据所述天线子阵的均衡结果和归一化系数，进行天线阵合并和归一化系数调整，得到非导频信号的合并结果。经由上述的技术方案可知，在接收合并时，本发明实施例将交叉极化天线按极化方向分成天线子阵，避免了对高维数矩阵进行求逆运算，而是采用对低维数矩阵进行矩阵分解。此时，硬件可分别对各个子阵进行相同的计算处理，从而降低了运算量，提高了处理效率。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本发明实施例提供的交叉极化天线系统接收合并方法流程图；图2为本发明实施例提供的交叉极化天线系统接收合并方法另一流程图；图3为本发明实施例提供的交叉极化天线系统接收合并装置结构示意图；图4为本发明实施例提供的交叉极化天线系统接收合并装置另一结构示意图；图5为本发明实施例提供的交叉极化天线系统接收合并装置又一结构示意图；图6为本发明实施例提供的八天线系统的结构示意图；图7为本发明实施例提供的八天线系统的划分天线子阵示意图；图8为本发明实施例提供的基于八天线系统的原理图；图9为本发明实施例提供的交叉极化天线系统接收合并方法又一流程图；图10为基于图9的天线子阵内的计算示意图；图11为本发明实施例提供的交叉极化天线系统接收合并装置又一结构示意图。
具体实施例方式为了引用和清楚起见，下文中使用的技术名词的说明、简写或缩写总结如下PRB =Physical Resource Block,物理资源块；LTE =Long Term Evolution，长期演进；OFDM Orthogonal Frequency Division Multiplexing, WA-M^ ；ΜΙΜΟ :Multiple-Input Multiple—Output，多进多出。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。3GPP LTE 采用 OFDM、MIMO (Multiple-Input Multiple-Output)等先进的无线传输技术、扁平化网络结构和全IP系统架构，是具有更高的峰值速率、更短的传输时延的新一代移动通信技术。在高速数据传输的同时，对可靠性要求也显著提高，尤其在恶劣的自然环境下，也要求较高的数据传输可靠性。MIMO技术的基本出发点是将用户数据分解为多个并行的数据流，在指定的带宽内由多个发射天线同时刻发射，后由多个接收天线接收。然后根据各个并行数据流的空间特性，利用解调技术，最终恢复出原数据流。为了对抗更大的时变衰落和多径干扰，提高传输可靠性，通常使用分集接收技术。 分集接收是MIMO的关键技术之一，主要指多个天线接收来自多个信道的承载同一信息的多个独立信号副本，由于上述独立信号副本不可能同时处于深衰落情况中，因此在任一给定的时刻至少可以保证有一个强度足够大的信号副本提供接收机使用，从而提高了接收信号的信噪比。上述多个独立信号副本由交叉极化天线系统进行分集接收合并。交叉极化天线系统中包括多个交叉极化天线，当上述交叉极化天线数目较多时，硬件须进行的运算量较大， 处理效率低。为解决上述问题，本发明实施例提供了一种交叉极化天线系统接收合并方法，参见图1和图2，该方法至少包括Si、将交叉极化天线系统中的交叉极化天线按极化方向分成天线子阵，每一天线子阵中包括极化方向相同的阵元；S2、分别对每一天线子阵进行权值矩阵计算，以及利用所述权值矩阵对相应的天线子阵进行归一化系数计算；在具体实现时，步骤S2可细化为S21、通过将权值矩阵的共轭转置与通过信道估计得到的信道系数矩阵相乘，得到归一化系数。S3、利用所述权值矩阵对相应的天线子阵接收的非导频信号进行信道均衡，得到均衡结果；需要注意的是，上述非导频信号可由非导频子载波数据矩阵构成。因此，在具体实现时，步骤S3可细化为S31、将权值矩阵的共轭转置与天线子阵接收到的非导频子载波数据矩阵相乘，得到上述均衡结果。S4、根据所述天线子阵的均衡结果和归一化系数，进行天线阵合并和归一化系数调整，得到非导频信号的合并结果。该非导频信号的合并结果即为最终接收合并的信号。在本发明其他实施例中，步骤S4可具体包括如下步骤S41、对各天线子阵的均衡结果求和，得到总均衡结果；S42、对各天线子阵的归一化系数求和，得到总归一化系数；S43、将总均衡结果除以总归一化系数，得到所述非导频信号的合并结果。在本发明其他实施例中，如果按照最大比合并(MRC)算法，上述实施例中的权值矩阵可通过将上述通过信道估计得到的信道系数矩阵的共轭转置作为权值矩阵的共轭转置来得到。而如果按照干扰抑制合并(IRC)算法，则上述实施例中的权值矩阵可通过将上述通过信道估计得到的信道系数矩阵的共轭转置与对应的天线子阵的干扰加噪声信号的协方差矩阵的逆矩阵相乘，得到权值矩阵的共轭转置来得到。上述干扰加噪声信号的协方差矩阵又可通过将干扰加噪声信号矩阵与其自身的共轭转置相乘后计算统计平均得出。至于干扰加噪声信号矩阵既可通过现有技术获得，也可通过如下方式获得
利用天线子阵接收的导频信号作为参考信号与本地参考信号进行复相关后，得到含有干扰加噪声信号的信道系数矩阵；将所述含有干扰加噪声信号的信道系数矩阵与通过信道估计得到的信道系数矩阵相减，得到所述干扰加噪声信号矩阵。与之相对应，本发明实施例还提供了一种交叉极化天线系统接收合并装置，图3 示出了其一种结构，包括交叉极化天线1，用于接收上行信号；天线子阵分配单元2，用于将交叉极化天线系统中的交叉极化天线按极化方向分成天线子阵，每一天线子阵中包括极化方向相同的阵元；权值计算单元3，用于分别对每一天线子阵进行权值矩阵计算；归一化系数计算单元4，用于利用权值计算单元3计算得到的权值矩阵，对相应的天线子阵进行归一化系数计算；天线子阵均衡计算单元5，用于利用上述权值矩阵对相应的天线子阵接收的非导频信号进行信道均衡，得到均衡结果；调整单元6，用于根据上述天线子阵的均衡结果和归一化系数，进行天线阵合并和归一化系数调整，得到非导频信号的合并结果。在本发明其他实施例中，参见图4，上述调整单元6可包括均衡结果合并单元7，用于对各天线子阵的均衡结果求和，得到总均衡结果；归一化系数合并单元8，用于对各天线子阵的归一化系数求和，得到总归一化系数；除法计算单元9，用于将所述总均衡结果除以所述总归一化系数，得到所述非导频信号的合并结果。如前所述，根据算法不同，权值矩阵计算可通过将通过信道估计得到的信道系数矩阵的共轭转置作为权值矩阵的共轭转置；或者，将通过信道估计得到的信道系数矩阵的共轭转置与对应的天线子阵的干扰加噪声信号的协方差矩阵的逆矩阵相乘，得到权值矩阵的共轭转置；所述干扰加噪声信号的协方差矩阵通过将干扰加噪声信号矩阵与其自身的共轭转置相乘后计算统计平均得出。而在按照IRC算法时，参见图5，以上所有实施例中的装置还可包括干扰加噪声信号计算单元10和信道系数矩阵计算单元11，其中信道系数矩阵计算单元10，用于利用天线子阵接收的导频信号作为参考信号与本地参考信号进行复相关后，得到含有干扰加噪声信号的信道系数矩阵；干扰加噪声信号计算单元11，用于将所述含有干扰加噪声信号的信道系数矩阵与所述通过信道估计得到的信道系数矩阵相减，得到所述干扰加噪声信号矩阵。为便于理解，现以基站接收端的八天线系统为例，对本发明的技术方案作进一步的描述。图6示出了八天线系统的一种结构，其包括阵元1-8。假设发送端为1根天线，接收端为N(在本实施例中，N为8)天线系统，则接收信号模型可以表示为
r = hx+n其中r为NXl的接收信号，χ表示传输信号，h为NXl的信道系数，η为NXl的干扰加噪声信号。而接收端合并信号可以表示为y = wHr，g卩y = wH (hx+n)，y表示合并的信号，w表示权值向量，上标H表示共轭转置。在求解w时，IRC算法基于根据信号与干扰加噪声信号功率比最大(MSINR)准贝U。 根据该准则如下公式
EUwh hx){wH hxf λ wHhhHwSINR - LV 八 7 J -
E[(wH n)(wH n)H ] wH E[nnH]w这里假设传输信号能量归一化，即E[xxh] = I，I为单位矩阵。R = E[nnH]为干扰加噪声信号的协方差矩阵。其中，E[ ·]表示对矩阵计算统计平均。则上述公式可化为 r η DTllm wHhhH WSINR = ~Ti——
whRw由广义瑞利商定理可知，当w为矩阵fhh11的最大特征值对应的特征向量时，SINR 最大，最后可以得到权值矩阵为/ = hY1 (上标-1表示矩阵求逆操作)。对于八天线系统来说η为8X1的矩阵，R为8X8的矩阵。在存在有色干扰时，干扰抑制合并算法能有效的抑制干扰，但是现有技术，还存在干扰加噪声信号的协方差矩阵很难估计准确(现有技术直接采用接收信号的自相关矩阵近似估计干扰加噪声信号的协方差矩阵)，同时当八天线矩阵维数为8时，矩阵求逆操作运算量大。而本发明的技术方案可解决上述问题，详情请参见后续内容。在求解w时，如根据MRC算法，则不考虑干扰或者将干扰当做是白噪声处理，此时协方差矩阵R只有对角线上的元素，其它元素为0，R= ο2Ι(σ2为噪声功率)。忽略系数可以将权值简写为/ = hH。在介绍完IRC算法和MRC算法后，现介绍基于八天线系统的技术方案的核心思相.根据IRC算法，忽略不同极化方向间的干扰，干扰加噪声协方差矩阵R可简化成块
对角矩阵，即:
(上标h，ν分别表示极化方面)，之后可推导得到
权利要求
1.一种交叉极化天线系统接收合并方法，其特征在于，包括将所述交叉极化天线系统中的交叉极化天线按极化方向分成天线子阵，每一天线子阵中包括极化方向相同的阵元；分别对每一天线子阵进行权值矩阵计算，以及利用所述权值矩阵对相应的天线子阵进行归一化系数计算；利用所述权值矩阵对相应的天线子阵接收的非导频信号进行信道均衡，得到均衡结果；根据所述天线子阵的均衡结果和归一化系数，进行天线阵合并和归一化系数调整，得到非导频信号的合并结果。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述天线子阵的均衡结果和归一化系数，进行天线阵合并和归一化系数调整，得到非导频信号的合并结果具体实现包括对各天线子阵的均衡结果求和，得到总均衡结果；对各天线子阵的归一化系数求和，得到总归一化系数；将总均衡结果除以总归一化系数，得到所述非导频信号的合并结果。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述权值矩阵对相应的天线子阵进行归一化系数计算的具体实现包括 将权值矩阵的共轭转置与通过信道估计得到的信道系数矩阵相乘，得到归一化系数。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述权值矩阵计算的具体实现包括 将通过信道估计得到的信道系数矩阵的共轭转置作为权值矩阵的共轭转置；或者， 将通过信道估计得到的信道系数矩阵的共轭转置与对应的天线子阵的干扰加噪声信号的协方差矩阵的逆矩阵相乘，得到权值矩阵的共轭转置；所述干扰加噪声信号的协方差矩阵通过将干扰加噪声信号矩阵与其自身的共轭转置相乘后计算统计平均得出。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述干扰加噪声信号矩阵具体通过如下方式获得利用天线子阵接收的导频信号作为参考信号与本地参考信号进行复相关后，得到含有干扰加噪声信号的信道系数矩阵；将所述含有干扰加噪声信号的信道系数矩阵与所述通过信道估计得到的信道系数矩阵相减，得到所述干扰加噪声信号矩阵。
6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，所述利用所述权值矩阵对相应的天线子阵接收的非导频信号进行信道均衡，得到均衡结果的具体实现方式包括将权值矩阵的共轭转置与天线子阵接收到的非导频子载波数据矩阵相乘，得到所述均衡结果，所述非导频子载波数据矩阵构成所述非导频信号。
7.一种交叉极化天线系统接收合并装置，其特征在于，包括 交叉极化天线，用于接收上行信号；天线子阵分配单元，用于将所述交叉极化天线按极化方向分成天线子阵，每一天线子阵中包括极化方向相同的阵元；权值计算单元，用于分别对每一天线子阵进行权值矩阵计算； 归一化系数计算单元，用于利用所述权值计算单元计算得到的权值矩阵，对相应的天线子阵进行归一化系数计算；天线子阵均衡计算单元，用于利用所述权值矩阵对相应的天线子阵接收的非导频信号进行信道均衡，得到均衡结果；调整单元，用于根据所述天线子阵的均衡结果和归一化系数，进行天线阵合并和归一化系数调整，得到非导频信号的合并结果。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调整单元包括均衡结果合并单元，用于对各天线子阵的均衡结果求和，得到总均衡结果； 归一化系数合并单元，用于对各天线子阵的归一化系数求和，得到总归一化系数； 除法计算单元，用于将所述总均衡结果除以所述总归一化系数，得到所述非导频信号的合并结果。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述权值矩阵计算的具体实现包括 将通过信道估计得到的信道系数矩阵的共轭转置作为权值矩阵的共轭转置；或者， 将通过信道估计得到的信道系数矩阵的共轭转置与对应的天线子阵的干扰加噪声信号的协方差矩阵的逆矩阵相乘，得到权值矩阵的共轭转置；所述干扰加噪声信号的协方差矩阵通过将干扰加噪声信号矩阵与其自身的共轭转置相乘后计算统计平均得出。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括干扰加噪声信号计算单元和信道系数矩阵计算单元，其中信道系数矩阵计算单元，用于利用天线子阵接收的导频信号作为参考信号与本地参考信号进行复相关后，得到含有干扰加噪声信号的信道系数矩阵；干扰加噪声信号计算单元，用于将所述含有干扰加噪声信号的信道系数矩阵与所述通过信道估计得到的信道系数矩阵相减，得到所述干扰加噪声信号矩阵。
全文摘要
本发明实施例提供了一种交叉极化天线系统接收合并方法及装置，以克服现有技术中，硬件运算量大，处理效率低的问题。该方法包括将交叉极化天线按极化方向分成天线子阵；分别对每一天线子阵进行权值矩阵计算，以及利用权值矩阵对相应的天线子阵进行归一化系数计算；利用权值矩阵对相应的天线子阵接收的非导频信号进行信道均衡，得到均衡结果；根据天线子阵的均衡结果和归一化系数，进行天线阵合并和归一化系数调整，得到非导频信号的合并结果。可知，在接收合并时，本发明实施例将交叉极化天线按极化方向分成天线子阵，避免了对高维数矩阵进行求逆运算。硬件可分别对各个子阵进行相同的计算处理，从而降低了运算量，提高了处理效率。
文档编号H04B7/08GK102315873SQ20111026361
公开日2012年1月11日 申请日期2011年9月7日 优先权日2011年9月7日
发明者姜韬, 解东瑞 申请人:北京北方烽火科技有限公司