本发明专利技术公开了一种高速毫米波多重复用方法，涉及通信技术领域。针对空中平台天线阵列布局受限，传统MIMO极化复用中存在极化干扰等难题，建立视距MIMO空间复用和极化复用联合信道模型，突破视距MIMO信道下天线阵列优化布局、超宽带信号交叉极化干扰消除、进行空间多流复用系统的低复杂度校测技术。该方案能通过空间复用和极化复用结合的方式来实现空间多流重复用技术提高复用增益，并实现全接收分集以保证信号接收的良好性。以保证信号接收的良好性。以保证信号接收的良好性。
【技术实现步骤摘要】
一种高速毫米波多重复用方法
[0001]本专利技术涉及通信
，尤其涉及一种高速毫米波多重复用方法。
技术介绍
[0002]在空天地大跨度极高速通信传输需求中，存在着通信速率极高、通信距离远和硬件资源受限等难点，开展远距离极高速毫米波传输空间多流复用技术研究是必然趋势。
[0003]空空/空地的毫米波视距MIMO信道具有较少的散射和反射分量，天线阵列天线之间的相关性较强，信道矩阵的条件数较大，降低了MIMO通信系统的性能。此外，飞行姿态通常处于不断地变化当中，这也会对MIMO信道特性产生影响。双极化复用系统作为提高通信速率的有效手段之一，面临着信道特性不理想以及天线隔离度不佳而引入交叉极化干扰的问题。
[0004]空间多流复用系统还可以通过利用自由空间的多径效应获得同一传输信号的不同副本，这就带来了接收分集增益。接收分集的好处在于可以有效地提高通信传输的信息质量，保证信息接收的可靠性。常规的多流复用检测算法会增强噪声的影响，在高信道相关性下，这种噪声增强更加严重，将会大大降低多流复用系统的性能。而最优的最大似然检测(ML)算法，受硬件性能的限制，很难实际应用于空中平台。因此，需突破多流复用系统低复杂度检测算法实现全接收分集以保证信号接收的良好性能。
技术实现思路
[0005]本专利技术所要解决的技术问题在于针对毫米波超高速信号处理需求，提出了一种高速毫米波多重复用方法，建立视距MIMO空间复用和极化复用联合信道模型，突破视距MIMO信道下天线阵列优化布局、超宽带信号交叉极化干扰消除、进行空间多流复用系统的低复杂度校测技术，实现全接收分集以保证信号接收的良好性能。
[0006]本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一种高速毫米波多重复用方法，包括以下步骤：
[0008]步骤1、构建收发天线空间复用和极化复用结合的视距MIMO信道模型；
[0009]步骤2、分析信道特性，利用视距MIMO信道下最优天线阵列的布局表达式，进行天线阵列布局优化；
[0010]步骤3、利用优化后的天线阵列进行收发信号，接收端针对极化复用中极化干扰的问题，对接收信号进行交叉极化干扰消除；
[0011]步骤4、对交叉极化干扰消除后的接收信号进行空间多流复用的低复杂度信号检测。
[0012]进一步的，所述步骤1的具体过程为：
[0013]对于空间复用和极化复用结合的视距MIMO信道，信道模型是莱斯信道，是视距分量和非视距分量的和，表示为：
[0014][0015]式中，是发送信号向量，是接收信号向量，N是服从循环对称复高斯分布的噪声向量，N
t
表示发送天线数目，N
r
表示接收天线数目，符号表示Kronecker积，为天线对的极化复用干扰矩阵，H是信道矩阵，如下式所示：
[0016][0017]式中，H
LoS
为视距分量的信道矩阵，H
NLoS
为非视距分量的信道矩阵，视距分量和非视距分量功率之间的比值为莱斯因子K，当K
→
∞时，空空MIMO信道趋向于纯的视距MIMO信道。
[0018]进一步的，所述步骤2中，视距MIMO信道下最优天线阵列的布局表达式为：
[0019][0020]式中，ASP
opt
是天线阵列间隔，λ是信号波长，d
t
是发射端天线之间的间隔，d
r
是接收端天线之间的间隔，最小d
t
和d
r
的乘积为最优天线间距乘积，R是收发端天线阵列之间的距离，N
t
表示发送天线数目，N
r
表示接收天线数目，θ
r
、θ
t
分别为收发天线阵列的角度。
[0021]进一步的，所述步骤3的具体过程为：
[0022](301)利用接收端接收到的信号建立信号函数模型，接收信号为
[0023][0024]其中，R和L分别表示交叉极化的左旋圆极化通道和右旋圆极化通道，y
1,L
和y
1,R
分别表示第1根接收天线的左旋圆极化通道和右旋圆极化通道的信号，和分别表示第N
t
根接收天线的左旋圆极化通道和右旋圆极化通道的信号，x
1,L
和x
1,R
分别表示第1根发送天线的左旋圆极化通道和右旋圆极化通道的信号，和分别表示第N
t
根发送天线的左旋圆极化通道和右旋圆极化通道的信号，表示联合信道矩阵，
[0025](302)将一段已知内容的符号序列作为训练序列，利用索引集波束色散模式捕获信道的功率来检测物理信道方向，得到物理信道方向指数，然后通过扩展波束色散模式生成支持检测窗口，恢复由物理信道方向指数决定的稀疏信道支撑度，最后基于稀疏信道支撑度得到联合信道参数矩阵
[0026](303)建立干扰消除模型得到干扰消除输出信号为
[0027][0028]其中G为干扰消除矩阵，，y
1,L
和y
1,R
分别表示第1根接收天线的左旋圆极化通道和右旋圆极化通道的信号，和分别表示第N
t
根接收天线的左旋圆极化通道和右旋圆极化通道的信号，s
1,L
和s
1,R
分别表示干扰消除后得第1根发送天线的左旋圆极化通道和右旋圆极化通道的信号，和分别表示干扰消除后第N
t
根发送天线的左旋圆极化通道和右旋圆极化通道的信号；
[0029]若接收信号所包含的干扰和噪声被完全消除，则有
[0030][0031]因此联合信道矩阵和干扰消除器G的乘积为一个对角阵，即非对角线上的干扰元素均为0，通过联合信道矩阵计算出G，对接收信号中的天线间干扰和交叉极化干扰进行消除,得到干扰消除后的信号S。
[0032]本专利技术的有益效果包括：
[0033]本专利技术提供的一种高速毫米波多重复用方法，针对空中平台天线阵列布局受限，传统MIMO极化复用中存在极化干扰等难题，通过双天线空间复用和双极化复用结合的方式来实现空间多流重复用技术：
[0034]本专利技术建立视距MIMO空间复用和极化复用联合信道模型，突破视距MIMO信道下天线阵列优化布局、超宽带信号交叉极化干扰消除、进行空间多流复用系统的低复杂度校测技术，实现全接收分集以保证信号接收的良好性能。
附图说明
[0035]图1是本专利技术的空间多流复用流程图。
[0036]图2是本专利技术的极化和空间复用联合信道模型图。
[0037]图3是本专利技术的信号交叉极化干扰消除的流程图。
具体实施方式
[0038]下面将结合附图1
‑
3及实施例来对本专利技术的实施方式进行清楚完整的描述，应理解实施例仅用于说明本专利技术而不用与限制本专利技术的范围，在阅读了本专利技术之后，本领域技术人员对本专利技术的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种高速毫米波多重复用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、构建收发天线空间复用和极化复用结合的视距MIMO信道模型；步骤2、分析信道特性，利用视距MIMO信道下最优天线阵列的布局表达式，进行天线阵列布局优化；步骤3、利用优化后的天线阵列进行收发信号，接收端针对极化复用中极化干扰的问题，对接收信号进行交叉极化干扰消除；步骤4、对交叉极化干扰消除后的接收信号进行空间多流复用的低复杂度信号检测。2.根据权利要求1所述的一种高速毫米波多重复用方法，其特征在于，所述步骤1的具体过程为：对于空间复用和极化复用结合的视距MIMO信道，信道模型是莱斯信道，是视距分量和非视距分量的和，表示为：式中，是发送信号向量，是接收信号向量，N是服从循环对称复高斯分布的噪声向量，N
t
表示发送天线数目，N
r
表示接收天线数目，符号表示Kronecker积，为天线对的极化复用干扰矩阵，H是信道矩阵，如下式所示：式中，H
LoS
为视距分量的信道矩阵，H
NLoS
为非视距分量的信道矩阵，视距分量和非视距分量功率之间的比值为莱斯因子K，当K
→
∞时，空空MIMO信道趋向于纯的视距MIMO信道。3.根据权利要求1所述的一种高速毫米波多重复用方法，其特征在于，所述步骤2中，视距MIMO信道下最优天线阵列的布局表达式为：式中，ASP
opt
是天线阵列间隔，λ是信号波长，d
t
是发射端天线之间的间隔，d
r
是接收端天线之间的间隔，最小d
t
和d
r
的乘积为最优天线间距乘积，R是收发端天线阵列之间的距离，N
t
表示发送天线数目，N
r
表示接收天线数目，θ
r
、θ
t
分别为收发天线阵列的角度。4.根据权...
【专利技术属性】
技术研发人员：巩乃成，张金波，刘丽哲，国晓博，王斌，焦利彬，杜昊阳，王皓月，乔健，庞亚闪，宋祥宇，张延洞，张豪，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。