双天线系统中基带接收机的自适应分集合并方法

摘要

本发明一种双天线系统中基带接收机的自适应分集合并方法，包括(1)计算双天线接收到各信号的电平值、信道参数估计值的能量和及噪声方差估计值；(2)判断各信号电平值与设定阈值的大小，若两电平值大于设定阈值，转步骤(3)；若其中之一大于设定阈值，仅对大于阈值的信号进行解调均衡处理；若两电平值均小于阈值，步骤结束；(3)比较两信号的信道参数估计值的能量和之商是否在设定范围内，若在，转步骤(4)，否则仅对其值较大的信号进行解调均衡处理；(4)判断两信号噪声方差估计值是否均小于阈值，若是则对两信号进行等增益合并再对其进行解调均衡处理；否则对其进行最大比合并再对其进行解调均衡处理。本发明实现简单、处理效率高。

说明书

技术领域

本发明涉及无线移动通信系统中分集合并方法，尤其涉及一种双天线系统中基带接收机的自适应分集合并方法。

背景技术

在移动通信过程中，无线信道的信道特性是非常恶劣的，主要表现为多径衰落和多普勒衰落。这将导致无线信号接收电平下降到热噪声电平附近，相位亦随时间产生随机变化，从而导致通信质量下降。针对此问题，一般可以采用分集接收技术减轻衰落的影响，获得分集增益，提高接收灵敏度。分集的方法有很多种，主要有空间分集、频率分集、极化分集、角度分集、时间分集和分量分集等。由于空间分集接收具有实现简单以及分集增益高等优点，在移动通信系统中通常采用空间分集技术。

空间分集接收是利用多副接收天线来实现的。在发射端采用一副天线发射，而在接收端采用多副天线接收。接收端多副天线各自之间的距离d≥λ/2(λ为工作波长)，以保证接收天线输出信号的衰落特性是相互独立的，也就是说，当某一副接收天线的输出信号很低时，该时刻其他接收天线的输出则不一定也出现幅度低的现象，经相应的合并电路从中选出信号幅度较大、信噪比最佳的某几路，得到一个总的接收天线输出信号。这样就能降低信道衰落的影响，从而改善传输性能。

一般来说，在移动通信系统中，信号接收机将射频信号进行模拟下变频，输出中频信号。然后对该中频信号进行A/D变换，将其转变为数字信号，再由数字下变频模块(Digital Down Conversion)将数字化的中频信号下变频，输出基带数字IQ信号到基带处理器进行处理。如果采用分集技术，则需要将多天线的分集信号送入到基带处理器进行处理。基带处理器将接收到的多路信号采用分集合并的技术把信号合并起来，获得最大的信噪比收益。目前常用的合并方法有选择性合并、切换合并、最大比合并、等增益合并等。

专利号为WO98/53560的题为“Selective Diversity Combining”的国外专利中，提出了一种可控制的实现分集合并的方法和装置。此装置首先根据干扰分析器得到接收信号的干扰强度，然后判断此干扰强度是否超过一预先确定的阈值，如果超过了该阈值，则采用干扰抑制合并IRC(Interference Rejection Combining)的方法来进行分集合并，否则采用最大比合并的方法来进行分集合并。此发明需要一个干扰分析器来确定两路信号的相关性和干扰，这样增加了软件的开销。另外，当其中一路信号为纯噪声信号，采用此方法不仅不会带来分集增益，还会恶化基带接收机的性能。

申请号为99109577.4申请日为1999年7月9日题为“分集合并接收机”中国专利中提出了一种通过监视接收数据的帧差错率来控制多路接收单元的权重的方法。由每路信号的接收电平值作为权重，当帧差错率大于规定的门限时，分集预处理单元确定出错的接收单元，使错误接收单元的权重等于0，这样可以使分集合并接收机的一个或多个接收单元接收信号质量较差时保持通信质量。在此技术方案中，权重的确定并不是根据多路信号的信噪比得到的，而是通过接收电平值来确定权重。这样不能保证最大比分集合并所能获得的最大增益。此技术方案的另外一个缺点是需要一个差错率检测器来计算帧差错率，增加了额外开销。

申请号为01131668.3申请日为2001年12月31日题为“实现数字选择分集的方法及装置”提出了一种数字选择分集的方法和装置。此装置对读入的两路接收信号的强度指示检测值作处理，选出一路强度指示大的信号作为暂时信号源，对暂时信号源的接收信号数据进行质量检测，根据检测的结果选择天线信号。此方法可以实时地从多路分别解调的接收信号中选择一路接收信号质量好的信号并用于后续处理，使系统不易受到孤立噪声脉冲的影响而产生误切换。这种方法的缺点是只采用了选择一路信号的方法，而没有利用到多路信号分集合并所带来的增益。

可见，上述的分集接收技术方案并不成熟，或多或少都存在有问题。采用上述的分集接收技术得到的信号并不是最佳的接收信号。

发明内容

针对上述现有的无线移动通信系统中分集合并方法所存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种兼容性好、实现简单、稳定性较高的双天线系统中基带接收机的自适应分集合并方法。

本发明是这样实现的：一种双天线系统中基带接收机的自适应分集合并方法，包括以下步骤：

(1)分别计算所述双天线接收到的各信号的电平值、信道参数估计值的能量和及噪声方差估计值；

(2)分别判断各接收信号电平值与设定阈值的大小，若两接收信号电平值均大于设定阈值，则进入步骤(3)；若其中之一大于设定阈值，则仅保留该大于设定阈值的一路信号作为有效信号，进行解调均衡处理；若两接收信号电平值均小于设定阈值，则两路信号均为无效信号，步骤结束；

(3)比较两路信号的信道参数估计值的能量和之商是否在设定数值范围内，若在，则进入步骤(4)，否则保留具有较大信道参数估计值的能量和的一路信号作为有效信号，仅对该有效信号进行解调均衡处理；

(4)判断两路信号的噪声方差估计值是否均小于设定阈值，若是则对该两路信号进行等增益合并，并对该等增益合并的信号进行解调均衡处理；否则对该两路信号进行最大比合并，各路信号的信道参数估计值的能量和及其噪声方差估计值的比值作为最大比合并算法中该路信号的权重，并对该最大比合并的信号进行解调均衡处理。

本发明基于两路接收信号电平值RSSI(Receive Signal Strength Indicator)、噪声方差估计值以及信道参数估计值的能量和来自适应地选择双天线接收信号的合并方式。以保证接收信号质量到达最佳。本发明在满足移动通信系统协议规范的前提下，可防止由于两路接收信号中某一路噪声过大或者由于双天线中一路天线损坏而影响整个接收信号的质量，本发明同时保证了基带系统的性能和稳定性。本发明兼容性好、实现简单。

附图说明

图1是移动通信双天线系统的基站接收机结构示意图；

图2是本发明信令流程示意图；

图3是EDGE通信系统中常规突发脉冲格式示意图；

图4是EDGE系统的双天线8PSK均衡解调实现结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，移动通信系统包括发射系统和接收系统，接收系统是通过双天线系统来实现信号接收的，两路天线将接收到的信号发送至基带接收机。基带接收机首先由解调模块对接收到的基带信号(I，Q)进行分集合并和解调，解调后的结果经过解交织之后，发送至信道译码模块进行信道的译码，然后再通过解码器解码该信号并得到源端发送的信息。

当双天线系统接收到两路信号(I，Q)之后，基带接收机按以下步骤进行处理：

1、分别计算两路接收信号的电平值RSSI、两路信道参数估计值的能量和以及两路信号噪声方差的估计值。

本发明可首先计算两路接收信号的电平值RSSI。计算RSSI的方法有很多，比较常见的方法是根据训练序列或者导频序列部分信号的能量和，根据查表的方法来确定最终的RSSI。

对于两路信道参数估计值的能量和，首先要计算出两路信号的信道参数估计值。对于两路接收信号来讲，信号模型可以表示为：