[发明专利]一种基于凸组合的自适应波束形成方法

说明书

技术领域

本发明属于移动通信系统中的自适应波束形成方法。

背景技术

近年来，随着移动通信系统技术的快速发展，智能天线成为了移动通信的热点。智能天线技术已经从时间域、频域、码域扩展到了空间域，在非常有限的频谱资源上尽可能地增大了系统的容量。智能天线在空间域的智能技术是运用自适应波束的形成算法产生天线阵列信号中（各个天线）子信号的相应权重，通过权重增益使准期望信号在信号输出中得到增强，并通过权重的衰减使干扰信号收到抑制，从而提高天线输出的信噪比。

智能天线波束形成的核心是自适应算法，自适应算法的性能由收敛速度和稳态误差来衡量。传统的最小二乘算法的系统辨识原理是：利用最陡梯度法来寻找滤波器抽头权向量w(n)，系统的输入信号为x(n)，d(n)为期望输出信号，y(n)为最小二乘滤波器实际输出，通过使d(n)与y(n)的误差最小，使得自适应滤波器算法的输出尽可能逼近未知系统的输出，当滤波器收敛后，我们认为两者的传输特性基本一致时，即未知系统得到辨识，基于最小二乘算法的系统辨识问题公式如下：

滤波器输出：y(n)=w(n)^Hx(n)        （1）

输出误差：e(n)=d(n)-y(n)        （2）

权系数更新：w(n+1)=w(n)+μe^*(n)x(n)         （3）

其中：w(n)为n时刻的滤波器抽头权向量。μ被称作步长因子，它与最终性能直接相关，μ过大收敛速度快稳态误差大；μ过小收敛速度慢稳态误差小。

在目前的自适应波束形成算法中，较成熟的方法有以下二种：

（1）最小二乘自适应波束形成算法

参考文献“Analysis of Improved and Traditional最小二乘Beamforming Algorithm for Smart Antenna（Prof Hogade International Journal of Engineering Research and Applications(IJERA),May-Jun2012，pp.1816-1820）。此文献是一种基于最小二乘自适应波束形成算法，文中巧妙的用GUI面板可以自由的改变步长，最小二乘自适应波束形成是一种经典的波束形成器。最小均方算法相比于其他算法相对简单，它不需要用到相关函数的计算，也不需要对矩阵求逆。但是仍就不能避免传统最小二乘自适应波束形成算法的弊端，收敛速度和稳态误差无法兼顾。

（2）VSSCS-最小二乘自适应波束形成算法