智能天線在數(shù)字移動(dòng)電視接收中的應(yīng)用研究

1 引言

數(shù)字移動(dòng)電視(DMTv)是在移動(dòng)環(huán)境中接收無線電信號(hào)，其信道特性非常復(fù)雜，特別是在城市環(huán)境中快速行駛車輛上接收的電視信號(hào)在1 s內(nèi)的衰落可達(dá)數(shù)十次。這種衰落現(xiàn)象嚴(yán)重惡化接收信號(hào)的質(zhì)量，影響信號(hào)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(zhì)量，就必須采用多種抗衰落技術(shù)。

智能天線技術(shù)是一種空域信號(hào)處理技術(shù)，如將智能天線用于車載HDTV并結(jié)合時(shí)域信號(hào)處理，不僅能抗衰落、抗多徑、抗干擾，還能充分利用多徑信號(hào)極大提高信號(hào)接收的可靠性［1-2］。

2 智能天線算法

自適應(yīng)算法中最具代表性的是LMS算法和HA算法。為了實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)抗干擾，LMS算法需要有參考信號(hào)。如果直接將陣列的輸出作為誤差信號(hào)，追求均方誤差最小將導(dǎo)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(yán)格約束條件的最小功率準(zhǔn)則，該準(zhǔn)則要求在某一特定方向上的功率為一定的條件下，調(diào)節(jié)權(quán)矢量，使輸出的功率最小，從而達(dá)到自適應(yīng)的目的。最小功率準(zhǔn)則實(shí)質(zhì)上就是線性約束最小方差(LCMV)準(zhǔn)則，其數(shù)學(xué)表示式為

其意義為：在保證對有用信號(hào)s的增益為常數(shù)的條件下，使輸出總功率最小。實(shí)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(quán)系數(shù)可以調(diào)整，通過調(diào)整其他加權(quán)系數(shù)使陣元的功率輸出最小。由于有一個(gè)陣元的輸出功率恒定，所以在調(diào)整加權(quán)系數(shù)使輸出功率最小時(shí)，其物理意義為：在方向圖的干擾方向?qū)⑿纬闪阆?，并且干擾越強(qiáng)，零陷越深。

2．1算法模型的建立

設(shè)有D個(gè)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(hào)；n(t)為背景噪聲；A為陣列導(dǎo)引矢量矩陣。有

A=[a(θ1)，a(θ2)，…，a(θn)] (4)

式中：a(θn)表示第p個(gè)干擾的導(dǎo)向矢量；p∈［1，D］并有

式中：φp=πsinθp。

定義輸入信號(hào)的協(xié)方差矩陣為

式中：P=E{s(t)sH(t)}為信號(hào)的相關(guān)矩陣，σ2為噪聲功率，［?］H表示矩陣的共軛轉(zhuǎn)置。2．2算法的推導(dǎo)
功率倒置自適應(yīng)算法實(shí)質(zhì)是一種具有嚴(yán)格約束條件的自適應(yīng)算法。其約束條件為WTSo=1，即是要求自適應(yīng)陣在任何時(shí)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(shí)要求第一支路的加權(quán)系數(shù)為1。這種自適應(yīng)陣列如圖1所示。圖中xi(t)為每個(gè)陣元接收的信號(hào)，矢量表示為

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