[发明专利]一种采用交叉极化干扰抵消技术提升MIMO系统性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用交叉极化干扰抵消技术提升MIMO系统性能的方法，特别涉及一种 在现代无线MIMO(多入多出)通信系统中，利用交叉极化干扰抵消(XPIC)技术以消除因 多径衰落及雨衰等恶劣传播环境引发的射频信号极化方向发生偏转、从而导致系统性能下降 的有效方法，属于采用多天线MIMO传输机制的微波通信领域。

背景技术

现代无线通信系统为了在有限的频带资源下支持高速、可靠的综合业务数据传输，一般 都采用诸如多进制正交幅度调制(QAM)与多入多出(MIMO)多天线传输机制相结合的技 术。鉴于采用多进制QAM的MIMO系统中两路正交的极化信号在传输过程中时常会发生去极 化现象，也即在恶劣的信道条件，如雨、雪、大风等天气条件下会导致原本两路正交发送的 极化信号不再正交，从而产生交叉极化干扰使得接收端无法接收到所期望得到的信号。在 MIMO系统中，上述“交叉极化干扰”可以用天线的“交叉极化鉴别率”来表示；所谓的交叉极化 鉴别率即指当发射天线发射一个垂直极化波T_V时，在接收天线同极化波道中接收到的极化波 R_V与水平交叉极化波道中接收到的极化波R_H之比。由于深度衰落将导致交叉极化鉴别率下 降，从而令交叉极化干扰增加，并最终导致信号抗干扰能力减弱。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种采用交叉极化干扰抵消技术提升MIMO系统性能的 方法，基于交叉极化干扰抵消数学模型，设计出一种能够在基带实现的、基于自适应滤波技 术的简单交叉干扰抵消器，从而消除天线阵元间水平极化波与垂直极化波之间的码间串扰， 改善MIMO系统的性能。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提供一种采用交叉极化干扰抵消技术提升MIMO系统性能的方法，该方法通过设 计一种交叉极化干扰抵消器，消除天线阵元间水平极化波与垂直极化波之间的码间串扰，从 而提升MIMO系统的性能。

作为本发明的进一步技术方案，所述交叉极化干扰抵消器为FIR结构的自适应横向滤波 器。

作为本发明的进一步技术方案，所述FIR结构的自适应横向滤波器的阶数根据实际需要 确定。

作为本发明的进一步技术方案，所述FIR结构的自适应横向滤波器的自适应控制模块采 用LMS自适应滤波算法来自动调节滤波器的抽头系数。

作为本发明的进一步技术方案，该方法具体为：

首先，接收端将接收到的受到交叉极化干扰的垂直接收极化信号和水平接收极化信号经 过解调处理后分别转换成两路基带信号；

其次，将水平接收极化信号的两路基带信号分别送入4个N阶滤波器中拟合出与垂直接 收极化信号中交叉极化干扰信号大小相当、极性相反的抵消信号，将该抵消信号分别与垂直 接收极化信号的两路基带信号进行叠加，即得到消除交叉极化干扰后的垂直接收极化信号；

最后，将垂直接收极化信号的两路基带信号分别送入4个N阶滤波器中拟合出与水平接 收极化信号中交叉极化干扰信号大小相当、极性相反的抵消信号，将该抵消信号分别与水平 接收极化信号的两路基带信号进行叠加，即得到消除交叉极化干扰后的水平接收极化信号。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明是一种能克服 MIMO系统中天线阵元间因存在交叉极化干扰而导致系统性能下降的有效方法。针对MIMO 系统在实际工作过程中，由于受到多径传播、以及雨衰等的不利影响从而导致原本正交设计 的极化信号失效的问题，本发明基于交叉极化干扰抵消数学模型，设计出一种能够在基带实 现的、基于自适应滤波技术的简单交叉干扰抵消器，从而消除天线阵元间水平极化波与垂直 极化波之间的码间串扰，改善MIMO系统的性能。本发明为采用多天线MIMO传输机制的 微波通信领域设计提供新的设计参考。

附图说明

图1为交叉极化干扰抵消数学模型图，其中，(a)为交叉极化干扰模型，(b)为干扰抵 消处理的模型。

图2为自适应滤波器结构图。

图3为交叉极化干扰抵消XPIC工作原理图。

图4为256QAM信号无交叉极化干扰时输出星座图。

图5为XPD＝20dB时256QAM信号未经XPIC处理输出星座图。

图6为XPD＝20dB时256QAM信号经过XPIC处理输出星座图。

图7为支持XPIC的解调系统图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：