智能天線在數字移動電視接收中的應用研究

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)

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{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

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