基於反相對稱法的分集接收方法
2023-05-18 01:59:46
專利名稱：基於反相對稱法的分集接收方法
技術領域：
本發明屬於無線電通信系統中的信號傳輸方法，特別是在電信號傳輸中基於反相對稱法的一種分集接收方法。
背景技術：
在以往的無線通信系統中常採用分集接收技術來克服信道的衰落現象和改善系統性能。其中有空間分集、頻率分集等。空間分集是用多個收、發天線傳送同一信號；頻率分集是用多個載頻傳送同一信號。為了確保各信道統計獨立，天線的間距必須足夠遠或各載頻的間隔必須足夠大。在接收端獲得多個信號副本，利用各種合併準則，使接收端的信噪比(SNR)最大。上述方法對信噪比的改善率r隨著傳送路數m的增加而增加，即rm.]]>然而無論是天線間隔的增加還是傳送路數的增加，都會增大系統費用和複雜度。
發明內容
本發明的目的是提供一種基於反相對稱法的分集接收方法。該方法是將同一信號分兩路傳輸(即m＝2)，並利用兩路噪聲的相關性提高系統的信噪比，以解決上述方法中天線間隔和傳送路數的增加所帶來的系統複雜和費用的增加問題。
本發明的基本構思是在發送端同時發送兩路互反的信號，在接收端分別將這兩路信號解調後再相減，從而獲得較大的輸出信噪比。反相對稱法簡稱PISM(Phase Inversion Symmetric method)。
本發明的具體技術方案是將兩路互反的信號s1(t)和s2(t)分別用兩個信道CH1和CH2傳輸，其中s2(t)＝-s1(t)。反相對稱法基本原理框圖詳見附圖1。
附圖1中的ξ1(t)和ξ2(t)分別為信道CH1和CH2中具有零均值的加性噪聲，為便於分析，設信道增益為1，因此在接收端，CH1和CH2的輸出分別為r1(t)＝s1(t)+ξ1(t)r2(t)＝s2(t)+ξ2(t)附圖1中減法器的輸出為r(t)＝r1(t)-r2(t)＝[s1(t)+ξ1(t)]-[s2(t)+ξ2(t)]＝[s1(t)-s2(t)]+[ξ1(t)-ξ2(t)]＝s(t)+ξ(t)式中s(t)＝s1(t)-s2(t)ξ(t)＝ξ1(t)-ξ2(t)當CH1和CH2的傳輸特性相近時，容易求出輸出信號功率為S0＝E[(s1(t)-s2(t))2]≈4E[s12(t)]＝4S1(1)式中S1和S2分別為CH1和CH2的輸出信號功率，且S1≈S2。
同時還可以求得加法器的輸出噪聲功率為N0＝E[ξ2(t)]＝E[(ξ1(t)-ξ2(t))2]＝E[ξ12(t)]+E[ξ22(t)]-E[2ξ1(t)ξ2(t)]設N1和N2分別為CH1和CH2的輸出噪聲功率，ρ為兩路噪聲的相關係數，即N1＝E[ξ12(t)]，N2＝E[ξ22(t)]，ρ＝E[ξ1(t)ξ2(t)/(N1N2)1/2]代入上式可得N0＝N1+N2-2ρ(N1N2)1/2(2)再假定這兩路噪聲的數字特徵也相近即N1≈N2代入(2)式可得N0≈2(1-ρ)N1(3)從而求得輸出信噪比為S0/N0≈2S1/((1-ρ)N1) (4)從而得到了PISM的信噪比改善率為r＝GPISM＝(S0/N0)/(S1/N1)≈2/(1-ρ) (6)
它只和兩路噪聲的相關係數ρ有關，而與原來的信噪比無關。
實際的通信系統大都滿足0＜ρ＜1，此時r≈2/(1-ρ)＝2～∞。可見ρ越大對信噪比的改善程度就越大。例如，當ρ＝0.9時，r≈20；當ρ＝0.99時，r≈200。並且這種改善程度只取決於相關係數ρ，而不管原來的信噪比S1/N1有多麼小。這就為我們從強噪聲中提取弱信號提供了可能性。
將PISM用於分集接收技術中，如附圖2所示，將兩路互反的信號s1(t)和s2(t)，分別調製在兩個載頻f1、f2上，這兩個載頻的間隔為信號帶寬fm的1～6倍，即|f1-f2|＝(1～6)fm在接收端用兩個間距為(0～3)λ0的接收天線接收這兩路信號。其中λ0≈2/f1+f2)注當間距為0時表示只用一個天線接收。
接收機分別對這兩路信號解調，再將解調後的信號相減或將其中的一路反相後與另一路相加，從而把有用信號提取出來，並使噪聲得到抑制。
本發明將PISM用於分集接收技術中，是將同一信號分兩路傳輸(即m＝2)，可以使信噪比的改善率r≈2/(1-ρ)，這裡的ρ為兩路噪聲的互相關係數。而按以往的分集接收技術，r≈。在實際系統中，通常可取ρ＝0～1。當ρ＝0時，本發明也能使r≈2，好於以往的分集接收技術。而當兩路噪聲相關性很強時，相關係數ρ接近於1，此時改善率r將會很大。
在本發明中由於天線數目少、間距小而且載頻個數少、頻差小，從而降低了系統費用和複雜度。
圖1是本發明反相對稱法基本原理框圖。
圖2是本發明將反相對稱法用於分集接收方法的基本框圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例能夠對本發明作出進一步的詳細說明。
實施例1本發明將反相對稱法用於分集接收技術中，在發送端同時發送兩路互反的信號，在接收端分別將這兩路信號解調後再相減或將其中的一路反相後與另一路相加。
實施例2如附圖2所示，將兩路互反的信號s1(t)和s2(t)，分別調製在兩個載頻f1、f2上，這兩個載頻的間隔為信號帶寬fm的1～6倍，即|f1-f2|＝(1～6)fm在接收端用兩個間距為(0～3)λ0的接收天線接收這兩路信號。其中λ0≈2/(f1+f2)注當間距為0時表示只用一個天線接收。
接收機分別對這兩路信號解調，再將解調後的信號相減或將其中的一路反相後與另一路相加，從而把有用信號提取出來，並使噪聲得到抑制。
權利要求
1.基於反相對稱法的分集接收方法，其特徵是在發送端同時發送兩路互反的信號，在接收端分別將這兩路信號解調後再相減或者將其中的一路反相後與另一路相加。
2.如權力要求1所述的基於反相對稱法的分集接收方法，其特徵是將兩路互反的信號s1(t)和s2(t)，分別調製在兩個載頻f1、f2上，這兩個載頻的間隔為信號帶寬fm的1～6倍，即|f1-f2|＝(1～6)fm在接收端用兩個間距為(0～3)λ0的接收天線接收這兩路信號。其中λ0≈2/(f1+f2)接收機分別對這兩路信號解調，再將解調後的信號相減或者將其中的一路反相後與另一路相加，提取有用信號即可。
全文摘要
本發明公開了一種基於反相對稱法的分集接收方法，該方法是在發送端同時發送兩路互反的信號，在接收端分別將這兩路信號解調後再相減或將其中的一路反相後與另一路相加，從而有效地改善了信噪比。本發明由於天線數目少、間距小而載頻個數少、頻差小，從而降低了系統費用以及信號傳輸的複雜度。本發明適用於各種無線電信號傳輸領域。
文檔編號H04L1/02GK1976251SQ200610102269
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月13日 優先權日2006年12月13日
發明者蕭寶瑾, 郗繡錦, 郎強 申請人:太原理工大學