[发明专利]一种自适应波束形成方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及移动通讯领域，尤其涉及一种自适应波束形成方法及装置。

背景技术

近年来，随着无线通信用户数目的迅速增长，通信系统如GSM(Global System for Mobile communication，全球移动通信系统)的抗干扰问题受到越来 越多的关注。

智能天线技术可以利用信号和干扰的空间传播特性不同，进行空域滤波， 增强信号和抑制干扰等。智能天线技术采用空间分离的多根天线组成天线阵， 每个阵元的接收信号经过适当的加权求和，实现定向接收。加权求和实质是调 整各路信号的幅度和相位，使期望信号相干叠加得到增强，而干扰相消得到抑 制。一组加权向量对应一定的波束图案。智能天线中的自适应波束形成技术则 能够根据接收信号的特征自动调节加权向量，使波束图案的主瓣对准期望信号 方向，而波束零陷(或部分零陷)对准干扰方向，从而起到抑制干扰的作用。 对于上行接收，自适应波束形成技的性能决定了智能天线系统对通信系统的改 善程度。从20世纪90年代开始，人们对自适应波束形成技术在通讯中的应用 进行了大量理论研究。然而，由于实现复杂度以及稳健性等方面的原因，实际 应用还较少。

Alexander Kuchar提出的“一种基于DOA的实时智能天线处理器”(A Real-Time DOA-B ased Smart Antenna Processor，IEEE Transaction on Vehicular Technology，Vol.51，pp.1279-1293，Nov.2002)，该实时智能天线处理器的自适应 波束形成方法包括如下：首先对接收信号进行方位估计，接着判断各方向是期 望信号还是干扰，然后根据期望信号和干扰的方向分布设计波束形成的权值， 最后根据权值进行加权求和来形成自适应波束。该技术存在如下缺陷：计算量 大，实现复杂和稳健性差。

中国发明专利CN1797985A公开了一种智能天线自适应波束形成及数据 解调方法，该方法实质上是一种对角加载的最小二乘波束形成方法，其对角加 载量为噪声功率。该方法通过对角加载可以避免对奇异矩阵求逆，提高自适应 波束形成的稳健性，但是该方法需要估计空间协方差矩阵的条件数，增大了计 算量，并且利用噪声功率进行对角加载时，若为高信干噪比，其采用的对角加 载量较小，波束形成存在不稳健的问题。

综上可知，现有的自适应波束形成技术方案在实际使用上，显然存在不便 与缺陷，所以有必要加以改进。

发明内容

针对上述的缺陷，本发明的第一目的在于提供一种自适应波束形成方法， 该方法可以在形成自适应波束的过程中减少计算量，提高波束形成的稳健性， 并且实现简单。

本发明的第二目的在于提供一种自适应波束形成装置，该装置可以在形成 自适应波束的过程中减少计算量，提高波束形成的稳健性，并且实现简单。

为了实现上述第一目的，本发明提供一种自适应波束形成权值的方法，所 述方法包括如下步骤：

A、在接收多路采样信号后，根据所述多路采样信号得到空间协方差矩阵 估计和所述多路采样信号的信噪比；

B、根据所述信噪比获得对角加载量，并根据所述对角加载量对所述空间 协方差矩阵估计进行对角加载；

C、将训练序列进行调制以得到期望信号，并将所述多路采样信号与所述 期望信号进行相关运算以得到相关向量；

D、根据所述经过对角加载后的空间协方差矩阵估计和所述相关向量生成 自适应波束形成权值，并根据所述自适应波束形成权值对所述多路采样信号进 行加权求和以输出一路自适应波束信号。

根据本发明自适应波束形成权值的方法，所述步骤B中，根据所述信噪 比自适应获取所述对角加载量；和/或

所述信噪比为所述多路采样信号的平均信噪比。

根据本发明自适应波束形成权值的方法，所述对角加载量与平均信噪比成 线性关系或非线性关系。

根据本发明自适应波束形成权值的方法，所述对角加载量L根据公式： L＝N·SNR/得到，其中，N为阵元数，SNR为平均信噪比。

根据本发明自适应波束形成权值的方法，所述步骤B中的对角加载方法 包括：将所述对角加载量与一单位对角阵相乘得到对角阵，并将所述空间协方 差矩阵估计与所述对角阵的矩阵和赋予所述空间协方差矩阵估计。