智能天线中一种抑制干扰的波束形成算法-易迪拓培训.PDF

第41卷第2期 复旦学报(自然科学版) V01．4lNo．2 of ADr 2002年4月 JournalFudan Science) 2002 University(Natural 文章编号：0427—7104(2002)02．0159．06 智能天线中一种抑制干扰的波束形成算法 林峰，倪巍，王宗欣 (复旦大学通信科学与工程系．上海200433·) 摘要：提出了一种新的用于智能天线中极大抑制干扰的波束形成箅法，在干扰信号的导向矢量矩阵的零空间 内，经过正交基矢量的线性组合，用最小二乘法求得最接近期挚信号导向矢量、并同时对各个_F扰信号零陷的杈 值与MVDR算法相比，奉算法对干扰的抑制更加有效． 美t词：智能天线；波束形成；导向矢馘；干扰抑制 中圈分类号：TN821+91；TN91953 文献标识码：A 随着信息化时代的到来，无线通信的信号频谱密度越来越高，如何充分有效地利用有限的频谱资源已 经成为人们普遍关心的关键问题之一频分多址(FDMA)和时分多址(TDMA)这二种通信体制，是传统 的频域和时域的频谱管理方法．针对这二种体制的不足，码分多址(CDMA)的通信体制，能较大地提高频 谱的利用效率，所以第三代移动通信系统都采用了CDMA的通信体制．但是由于各用户特征码之间的不 完全正交性以及远近效应的存在，CDMA系统的容量和通信质量仍然无法满足人们日益增长的需求．为 此提出了由空域上来分离用户，从而提高频谱利用率的设想，即在原来的CDMA或TDMA基础上再加上 空分多址(SDMA)，它是通过电磁信号的空间分离来消除用户之问的干扰智能天线就是在SDMA设想 下提出来的一种新型的天线系统，它通过对多个天线阵元所接收的信号进行幅相加权来获得所需要的天 线波束指向以实现空间分离．对于在空间上隔离的多个用户，可以分配给它们相同的时隙、频率及用户特 征码。从而可以大大地提高频谱利用率和通信的容量，而且还可以提高输出的信噪比，大大改善通信质量、 提高系统容量、增大基站覆盖范围””1． 智能天线的核心技术是波束形成算法，近年来已报道了多种波束形成算法，如MMsE、MAxsNR、 MVDR等波束形成算法【3-51．波束形成算法的主要目的是尽量使期望信号方向上的增益增大，同时使干 扰信号方向上的增益减小由于CDMA系统是一个白干扰系统，所以在多用户的条件下，必须要抑制其 他用户的干扰，需要波束形成算法所形成的波束能较大地抑制干扰信号，或者设法使得波束的零陷位于干 扰信号方向上 本文提出了一种极大抑制干扰的波束形成算法，是在干扰信号的导向矢量矩阵(去除期望信号的导向 矢量的导向矢量矩阵)的零空间内，寻找对期望信号导向矢量的最小二乘意义上的权矢量．由于该权矢量 位于干扰信号的导向矢量矩阵的零空间内，波束形成器能够在完全抑制掉(或是极大抑制掉)各个干扰信 Io 号的前提下，提取期望信号，从而较大地提高接收信号的信扰比(SINR：Signal Ratio)，改善通信质量 1抑制干扰的波束形成算法 1．1信号模型 设系统中采用M个天线元的天线阵列，共有N个信号入射到阵列上(MN)，它们的来渡方向 05．09 收稿日期：2001 基金项目：国家自然科学基金资助项目 作者简介：林峰(1978一)．男．硕士研究生；通讯联系人王宗欣教授 万方数据 复旦学报(自然科学版 第41卷 0f (DOA：Direction 的接收信目矢量为 A(目)BS(，)+(f)． (1) 的DOA所对应的导向