基于多径分量簇的信号处理技术研究

差变大，需要更少的射线就能使得来波方向估计误差收敛。

(2)来波多径簇角域范围对误差的影响

选取的仿真参数为：多径簇来波中心角度为30°，角域范围为5°和10°，每个簇内射线的数目为50根且服从均匀分布，每根射线的幅值服从均值为0，方差为1的复高斯分布，射线相关系数服从幅值为0.3，相位在[0，2π]内均匀分布。图2中给出一组数值计算结果。

图中结果表明，随着多径簇角域范围的增大，对多径簇中心角的估计误差随之而增大。

(3)来波多径簇角域范围内射线分布规律对误差的影响

选取的仿真参数为：多径簇来波中心角为30°，角域范围在2°～10°范围内取值，射线分布规律为均匀分布和高斯分布，每个簇内射线的数目为50根，每根射线的幅值服从均值为0，方差为1的复高斯分布，射线相关系数服从幅值为0.3，相位在[0，2π]内均匀分布。图3中给出一组数值计算结果。

图3中结果表明，多径簇内来波入射角不同的分布规律对多径簇中心角估计误差的影响不大。

(4)来波多径簇中心角度对误差的影响

选取的仿真参数为：多径簇来波中心角为10°和30°，角域范围为10°，每个簇内射线的数目为50根且服从均匀分布，每根射线的幅值服从均值为0，方差为1的复高斯分布，射线市H关系数服从幅值为0.3，相位在[0，2π]内均匀分布。利用上文的仿真方法，其仿真结果表明，多径簇的中心角度不同时，多径簇中心角估计误篾会也随着变化。

(5)采样快拍数对误差的影响

选取的仿真参数为：多径簇来波中心角为30°，角域范围为10°、20°、30°，快拍数为10、20、30、40、50、80、100，每个簇内射线的数日为50根且服从均匀分布，每根射线的幅值服从均值为0，方差为1的复高斯分布，射线相关系数服从幅值为0.3，相位在[0，2π]内均匀分布。利用上文的仿真方法，其仿真结果表明，随着快拍数的增大，来波多径簇中心角度的估计误差呈现出不断减小的规律。

综合以上分析可以看出：

①将来波多径簇作为单一来波处理，可以得到一个视在来波角度，这一角度和实际多径来波簇的中心角度存在一定偏差；

②随着多径来波簇内射线数目的增大，视在来波角度和实际多径簇中心角度的误差快速减小。这一效果同样出现在增大阵列输出采样快拍数的情形下。考虑到二者都是以更多的样本数目来实现阵列输出结果趋近于真实结果，这表明，增加处理样本的数量可以得到对来波中心角度的更准确的估计；

③相同来波簇中心角度和角域范围下，随着来波簇角域范围内射线相关性的增强，误差角度随之而增大，且误差收敛所需射线数目也随之减少；

④多径簇内来波入射方向的分布规律没有对视在来波角度和实际多径簇中心角度误差产生明显影响；

⑤不同来波簇中心角度下，随着来波簇角域范围的增大，误差角度随之而快速增大。

⑥对误差角度均方扩展的数值计算结果表明，该指标同误差角度的变化表现出相同的规律。

　　3 自适应天线技术

事实上，移动通信环境是随机变化的，从而导致来波角在不断的改变，另外，相干干扰、多径、噪声的存在，使得每个到达阵列的信号参数都在随机变化，恒加权的波束扫描无法自动改变波束方向以适应信号环境的变化，从而可能导致阵列输出中有用信号被干扰信号掩盖。要降低干扰的影响，最好的方法是使其天线方向图零点位置始终指向干扰方向，同时保持主瓣对准所需信号的来波方向。然而，干扰信号和有用信号的来向都是未知的，这就要求天线方向图能自动地改变，换句话说，天线方向性必须具有自适应能力。通常，自适应阵列的输出是对各阵元的接收信号向量X(n)在各阵元分量上的加权和，令权向量W=[w1，w2，…，wM]，即输出可写作：

可见自适应天线通过改变式(1)的权向量，便能对来自不同方向的来波多径簇做出不同的响应，从而形成不同方向的空间波束。目前，波束形成的自适应算法主要有以下6种：①最小方差无畸变响应MVDR；②采样数据协方差矩阵求逆SMI；③最陡梯度法SDM；④最小均方误差法LMS；⑤递归最小二乘法RLS；⑥恒模算法CMA。通过选用不同的波束形成算法，便可得到不同的输出信噪比。

　　4 结束语

本文利用不同的空间信号处理技术，考察将一个来波簇作为单一来波进行处理时所表现出来的现象及规律，该分析结果将为实际移动通信系统中的空时信号处理技术提供重要的参考，基于本文的仿真结果，将为研究阵列天线自适应信号处理的相关算法提供有益的帮助。