[发明专利]一种多径信道下时域均衡波束赋形方法

说明书

本发明公开了一种多径信道下时域均衡波束赋形方法，接收机在接收到信号之后通过加权合并，预先赋形加权合并，赋形加权因子采用预存的赋形加权因子w1，w2，…wka，在有用信号上形成主波束，由于估计最佳解需要的数据是含噪声的，加权合并后同步有利于提升有用信号功率，后续同步相关能够在一个更高的SNR上进行同步的滑动处理，同步之后，根据信道的训练序列得到信道估计，用来计算最新的波束赋形加权因子，完成本次信号的合并，合并完成之后，重新确定信号的同步位置，最后启动基于导频和数据的两种时域交叉均衡处理流程，能够在接收端完成接收的波束赋形之后，更好的克服多径、随机噪声以及时间选择性衰落。

技术领域

本发明涉及无线通讯领域，具体是一种多径信道下时域均衡波束赋形方法。

背景技术

自适应天线在天线阵列的基础上，为移动通信系统设计提供空间信号处理自由度，从而可以使系统性能得到显著提高。它利用阵列天线波束的方向性，通过自适应波束控制，使波束对准目标方向，自动跟踪用户目标的移动，使零陷对准干扰方向。并可自适应电波环境的变化，优化天线阵列方向图，从而增强有效信号，抑制同信道干扰和多址干扰，达到显著提高信干噪比、增强通信系统容量.

图1是由L个阵元组成的自适应阵列的结构图。图中，假定阵元m的输出为连续基带χ_m(k)，其中m＝1，2，…，L并以阵元1为参考点，另外假定共有Q个信源存在，w_q(k)表示在时刻k对第q信号解调所加的权向量用某种准则确定，以使解调出来的第q个信号的质量在某种意义下最优。在最佳波束形成中，权向量通过代价函数的最小化确定。一般情况下，这种代价函数越小，阵列输出信号的质量也越好，因此当代价函数最小时，自适应阵列输出信号质量最好。

代价函数有两种最常用的形式，它们分别对应为在通信系统中广泛使用的两种方法：最小均方误差(MMSE)方法和最小二乘(LS)方法.在这两种方法里，都是通过求出合适的权向量w_q使输出和d_q(k)之间的差最小化，其中d_q(k)是在时刻k得到的第q个用户的期望信号的估计。

然后介绍这两种方法：

1)MMSE方法

MMSE方法准则：

就是使估计误差y(k)-d_q(k)的均方值(总体平均)最小化即代价函数取：

式中，x(k)＝[x₀(k),x₁(k),......x_M-1(k)]^T

代价函数的第q个信号的阵列输出与该信号在时刻k的期望形式之间的平方误差的数学期望值。

式2-7可以展开

由式(2-8)可以求得：

式中，R_x是数据向量x(k)的自相关矩阵：

R_x＝E{x(k)x^H(k)} (2-10)

而rxd是数据向量x(k)与期望信号q_d(k)的互相关向量：

r_xd＝E{x(k)d_q(k)^H} (2-11)

令:

则可得:

这就是用MMSE方法得到的最佳天线阵列权向量。