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频选时变信道下的一种Pro．FFT自适应波束形成器 樊凌雁何晨车小林 上海交通大学 电子工程系 上海200030 摘要：宽带无线通信系统采用OFDM调制和智能天线技术来克服影响系统性能的符号间干 成器。其基本思想是利用导频信号：采用RLS自适应算法在时域中进行波束形成，以跟踪信 道的变化，抑制干扰，提高系统性能。仿真结果给出了在频选时变信道的条件下，该波束形成 器的BER和收敛性能，表明该接收机可克服多径信道和干扰的影响，并对信道的时变具有较 好的鲁棒性。 关键词：智能天线；波束形成；砌鉴；正交频分复用(OFDM)；最小均方误差 1 引言 目前，适于高速率、大容量、可靠灵活的数据传输的宽带无线通信系统的研究受到了众 多人的关注。对于宽带无线通信来说，限制其性能和容量的原因主要有三个：系统中存在的 存在的多径衰落和时延扩展对系统性能的影响，因此，OFDM技术被认为是下一代无线高速 通信的关键技术之一【2】。智能天线是解决CCI问题的一种重要技术【3】，通过智能天线技术能 够有效抑制、降低通信误码率，提高系统性能，扩大系统容量。因此，在宽带无线通信系统 中，需要把OFDM信号传输技术和智能天线空间信号处理技术结合起来实现高速可靠的数据 传输。 ‘ 、波束形成技术，也就是接收端信号的空间处理技术，是实现OFDM无线通信系统中智能 天线的一个关键技术。波束形成的主要方法有时域和频域处理[4】两种方式，即在FFF变换之 的单载波智能天线系统波束形成算法近似，针对每个子载波在频域加权，这在最大化输出SNR 意义_Ut最优的，但是因为每个天线后要接一个FFT处理器，实现复杂度高。Pre．FFT波束形 成器只需—个FFT处理器，比Post-FbT波束形成器复杂度大大降低，但是性能有损失。基于 实际应用的需要，目前Pre．FFr波束形成器受到了广泛的重视【5．7】，其中的自适应算法主要是 采用LMS算法f6】，该算法计算简单，实现容易，但是收敛速度慢，不适合用于时变信道。文 献【7】提出了RLS算法，但是在通信过程中采用训练与通信过程分开的结构，在传输信号时采 用自适应盲方法跟踪信道，没有充分利用OFDM系统的导频信号，在信道时变时，性能下降。 本文提出了一种利用导频信号的自适应RLS波束形成器，能够快速收敛，在时变信道下有较 好的性能。同时，本文提出的算法比文献【71中的方法计算复杂度要低。 ·203· 2 OFDM系统下的Pre-FFT自适应波束形成器模型 本文主要介绍有关OFDM无线通信系统上行链路中智能天线的算法研究，我们的分析主 要涉及基带信号处理。首先，我们设发射端包括U个用户，各个用户的信号使用单天线发射。 其次，假设用户1为期望信号，其他的U—1个用户为干扰信号，期望用户和干扰信号之间是 独立的，每个用户均发射M个OFDM符号．每个OFDM符号被复用成K个子流发射。第U 个用户在第m个OFDM符号中被调制到第k个子信道的信号为 1 鬈一l 气．研@)=]告∑咒．。(七)P皿石破膳，o≤咒≤K一1， (1) NAk=0 这里咒．。(七)和屯．。O)分别表示第U个用户在第m个OFDM符号中的第七个频域信号 和第n个时域信号。在接收端采用阵元数为S的均匀线性阵列，如图1，各阵元间距为d。用 户信号通过多径衰落信道到达基站。在发射第m个OFDM符号时，第S个阵元上接收到的第 n个时域信号为 ，。u，．L．一-I 1≤s≤S (2) V，，。(，1)=∑∑a(吼(z))吒(z，，z)屯，。(，l—f。(z))+，z，．。(，!)． 图1基站接收机结构图 上式中，a(吼(z))表示导引向量，是阵列结构和各用户的各个多径对应波达角的函数。 多径分量的波达角、幅值、载波相移和时延【8】，厶为信道多普勒频移。U．。(，1)是矩阵圪的 第s行第k列元素，K∈C5斌是第m个OFDM符号通过信道后被