[发明专利]基于数字频域补偿的宽带时域波束成形方法

权利要求书

1.基于数字频域补偿的宽带时域波束成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、在毫米波远距离高容量通信系统接收机中，阵列接收信号首先经过T/R组件下变频到基带，然后每个阵元通道使用ADC进行采样；

S2、对基带采样信号，使用基于数字补偿的宽带时域波束成形结构进行波束成形，该结构主要包含3个模块，分别为数字移相模块、整数倍采样间隔时延对齐补偿模块和基带数字频域补偿模块，具体方法是：

S21、在数字移相模块中，对基带采样信号进行数字移相以补偿阵列时延引起的载波部分的空间相位差；假设接收机已知信号入射角度θ₀＝θ，则数字移相模块加权矢量为：

其中d表示阵元间距，f_c表示载波，M为天线个数；

S22、在整数倍采样间隔时延对齐补偿模块中补偿阵列接收基带信号的整数倍采样间隔时延；设系统接收机中ADC的采样速率为f_s＝1/T_s，T_s为采样周期，则第m个阵元通道接收信号需要补偿的基带信号时延表示为

其中，τ_m为天线时延，τ＝dsinθ/c表示相邻阵元间时延差，round(·)函数为四舍五入函数；L_m表示整数倍采样间隔时延；Δ_m∈[-0.5，0.5]表示为分数倍采样间隔时延；

S23、基带数字频域补偿模块用于对整数倍采样间隔时延对齐补偿模块处理后残余的分数倍采样间隔时延进行进一步补偿，经过整数倍采样间隔时延对齐补偿模块的初次补偿后，对各阵元通道处理后的信号进行合并，合并信号中仅残留分数倍采样间隔时延Δ₁T_s，Δ₂T_s，…，Δ_MT_s；合并信号表示为

其中，Δ_m为分数级系数，z(t)为合并信号中的噪声，其功率为Mσ²；

将合并信号变换到频域，并将残留的分数倍采样间隔时延看作等效信道：

y(f)＝H_eq(f)s(f)+z(f)

其中，s(f)为频域信号，等效信道H_eq(f)随频率变化，并且表现为频率不平坦性，从而导致了接收机误码性能降低；在数字频域补偿模块对该等效信道进行频域补偿，采用基于迫零算法的频域补偿系数选择为：

经过补偿后的最终输出频域信号为

y_out(f)＝W(f)y(f)

最终，频域输出信号经过傅里叶逆变换，变换到时域用于符号解调。