1 引言
數字移動電視(DMTv)是在移動環境中接收無線電信號,其信道特性非常復雜,特別是在城市環境中快速行駛車輛上接收的電視信號在1 s內的衰落可達數十次。這種衰落現象嚴重惡化接收信號的質量,影響信號接收的可靠性。對于車載電視來說,在這樣的傳播條件下要保持可接受的傳輸質量,就必須采用多種抗衰落技術。
智能天線技術是一種空域信號處理技術,如將智能天線用于車載HDTV并結合時域信號處理,不僅能抗衰落、抗多徑、抗干擾,還能充分利用多徑信號極大提高信號接收的可靠性[1-2]。
2 智能天線算法
自適應算法中最具代表性的是LMS算法和HA算法。為了實現自適應抗干擾,LMS算法需要有參考信號。如果直接將陣列的輸出作為誤差信號,追求均方誤差最小將導致陣列輸出最小,這就是所謂的"功率倒置算法"[3]。功率倒置算法采用的是具有嚴格約束條件的最小功率準則,該準則要求在某一特定方向上的功率為一定的條件下,調節權矢量,使輸出的功率最小,從而達到自適應的目的。最小功率準則實質上就是線性約束最小方差(LCMV)準則,其數學表示式為
其意義為:在保證對有用信號s的增益為常數的條件下,使輸出總功率最小。實際上也等效于使輸出信噪比最大。
功率倒置法的基本思想是保持第一支路陣元的輸出功率恒定,其他陣元的加權系數可以調整,通過調整其他電感廠家加權系數使陣元的功率輸出最小。由于有一個陣元的輸出功率恒定,所以在調整加權系數使輸出功率最小時,其物理意義為:在方向圖的干擾方向將形成零陷,并且干擾越強,零陷越深。
2.1算法模型的建立
設有D個干擾分別從不同的方向θ1,θ2…,θd入射到間距為d=λ/2的M元均勻線陣,λ為工作波長,θ1,θ2為干擾入射方向。則接共模電感器收的陣列矢量為 X(t)=AS(t)+n(t) (3)
式中:X(t)為接收矢量;S(t)為接收信號;n(t)為背景噪聲;A為陣列導引矢量矩陣。有
A=[a(θ1),a(θ2),…,a(θn)] (4)電感生產
式中:a(θn)表示第p個干擾的導向矢量;p∈[1,D]并有
式中:φp=πsinθp。
定義輸入信號的協方差矩陣為
式中:P=E一體成型電感{s(t)sH(t)}為信號的相關矩陣,σ2為噪聲功率,[·]H表示矩陣的共軛轉置。2.2算法的推導
功率倒置自適應算法實質是一種具有嚴格約束條件的自適應算法。其約束條件為WTSo=1,即是要求自適應陣在任何時候均需保證θo方向的天線增益為1
So=[1,O,…,0]T (7)
則條件WT·So=1變成
[W1,W2,…,WN][1,0,…,0]T=l (8)
或W1=1 (9)
即這時要求第一支路的加權系數為1。這種自適應陣列如圖1所示。圖中xi(t)為每個陣元接收的信號,矢量表示為
X=(x1,x2,…,xM)T (10)
Wi為多加權系數,寫成
W=(Wl,W2,…,WM)
其中,W1=1,陣列輸出為
Y=WTX十XTW (12)
選擇(W2,W3…,WN)T的最佳值,使陣列輸出E[|y|]最小。因而從物理意義上就可想象出,它的波束圖將在干擾方向引入零陷,且干擾越強引人的零陷越深,其相應的最佳輸出最小。這就是功率倒置意義所在。
陣列輸出功率Poup。可表示為[3]
加上約束條件WTSo=1構成拉格朗日函數
取公式(2)~(12)的梯度,令
即得最佳加權矢量
式中:為輸入矢量X的自相關矩陣,上標*表示共軛,上標T表示矩陣轉置,入是拉格朗日乘子系數。
最小輸出功率為
式中:X'為陣列可調部分的輸入矢量,Z為X'與固定支路輸入x.的相關矢量,而R'為X'的相關矩陣,故Rxx可表示為分塊矩陣 大功率電感廠家 |大電流電感工廠