的值，對信號進(jìn)行濾波、誤差估計和變步長，求出權(quán)值更新向量。并判斷其 是否收斂，若不收斂，則返回對輸出進(jìn)行濾波處理，若收斂，則算法結(jié)束。每次返回后需要更 新X (η)，參考信號d (η)也應(yīng)當(dāng)根據(jù)需要進(jìn)行微調(diào)。
[0027] 圖2是基于快速LMS算法的智能天線自適應(yīng)波束形成器的結(jié)構(gòu)框圖。來自天線 1，…天線η的信號Χ(η)經(jīng)過快速LMS算法后分別產(chǎn)生權(quán)向量I，. . .，Wn。輸入信號X然 后經(jīng)過權(quán)向量W進(jìn)行濾波后產(chǎn)生輸出信號y (η)，參考信號和輸出信號之差即是誤差信號， 快速LMS算法根據(jù)誤差信號更新權(quán)向量，該波束形成器是一個閉環(huán)反饋系統(tǒng)。圖中d(n)是 期望輸出值，e(n)是誤差，v(n)稱為主輸入端干擾，它可以具體化為測量噪聲等。
[0028] 具體處理過程如下：
[0029] (1)權(quán)值的初始化設(shè)置。權(quán)向量W(η) (η = 1，2......，Ν)可為任意值，一般取值可 以為零。
[0030] (2)計算天線陣接收的信號X (η);
[0031] (3)計算天線陣的輸出y (n) = WH(n)X(n)
[0032] (4)計算天線陣的誤差 e(n) = d(n)_XT(n)W(n);
[0033] (5)變步長 μ (η) = β (l_exp (-α I e (n) e (n_l) I)) *arcsinh (I e (η) 12);
[0034] (6)更新天線陣的N個權(quán)向量系數(shù)W(n+1) = W(n)+2y (n)e(n)X(n);
[0035] 其中，X(n)是輸入信號，d(n)是參考信號，y(n)是輸出信號，e(n)是誤差信號， W(n)是權(quán)向量信號，μ (η)是變步長，α>0是控制函數(shù)形狀的常數(shù)，β>0是控制函數(shù)范圍 的常數(shù)。其中（4)、（5)、（6)三式組成了改進(jìn)的算法的迭代公式。
[0036] 步長因子對算法的收斂速度影響很大。它的取值大小決定著算法的性能，太大或 者太小都不可取。步長因子取值過小，算法的收斂速度慢，跟不上信號的移動；步長因子取 值較大的話，會帶來很大的噪聲，直接影響系統(tǒng)的性能。因此，本專利步長因子的選擇， 從接收到的信號的統(tǒng)計特性分析估算一個值，按照最優(yōu)解的方向，由粗到細(xì)調(diào)整權(quán)值，步 長因子由大到小逐漸變化。該自適應(yīng)LMS算法的核心是采用如上述步驟（4)的步長因子迭 代公式。
[0037] 按照本發(fā)明提供的應(yīng)用于60GHz無線通信系統(tǒng)的自適應(yīng)波束形成快速LMS計算方 法，所述自適應(yīng)波束形成快速LMS計算方法還包括對計算出來的信號的誤碼率采取抑制。
[0038] 按照本發(fā)明提供的自適應(yīng)波束形成快速計算方法，所述自適應(yīng)波束形成快速計算 方法應(yīng)用在超高帶寬60GHz智能無線收發(fā)器芯片的控制程序中。
[0039] 本發(fā)明采用的波束形成技術(shù)的基本思想是：通過將各陣元接收到的信號進(jìn)行加權(quán) 求和，把天線陣列形成的波束"導(dǎo)向"到一個方向上，使期望用戶信號方向得到最大的輸出 功率，并相應(yīng)的對干擾信號進(jìn)行抑制。
[0040] 本發(fā)明提供的自適應(yīng)波束形成快速LMS計算方法，其基本思想就是在經(jīng)典的LMS 算法基礎(chǔ)上，采用可變步長，且增加權(quán)值更新迭代部分。從而降低計算復(fù)雜度，大幅度縮短 了自適應(yīng)波束形成計算耗時，同時對干擾信號有比較好的抑制作用。
[0041] 本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替 代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
[0042] 盡管本文較多地使用了權(quán)向量、步長等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。 使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加 的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
【主權(quán)項】
1. 一種快速LMS自適應(yīng)波束形成的方法，其特征在于，包括以下步驟： 501、 天線陣接收原始信號X(n)，n= 1，2，……，N; 502、 對權(quán)向量W(n)進(jìn)行初始化設(shè)置； 503、 計算天線陣的輸出y(n) =WH(n)X(n); 504、 計算天線陣的誤差e(n) =d(n)-XT(n)W(n); 505、 變步長μ(η) =β(l_exp(_a|e(n)e(n_l) |))*arcsinh(|e(n) |2); 506、 更新天線陣的N個權(quán)向量W(n+1) =W(n)+2y(n)e(n)X(n); 507、 判斷是否收斂，如果不收斂，則挑轉(zhuǎn)到步驟S01，如果收斂則算法結(jié)束，天線陣將處 理后的信號輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器； 其中，N為天線陣元數(shù)量，X(n)是輸入信號，d(n)是參考信號，y(n)是輸出信號，e(n) 是誤差信號，W(n)是權(quán)向量信號，μ(η)是變步長，μ(η)是e(n)的變步長函數(shù)，α是控制 變步長函數(shù)形狀的常數(shù)，β是控制變步長函數(shù)范圍的常數(shù)，Η為矩陣共輒轉(zhuǎn)置符號，Τ為矩 陣轉(zhuǎn)置符號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快速LMS自適應(yīng)波束形成的方法，其特征在于，所述收斂 的判定方法為：其中，λ_是輸入信號向量自相關(guān)矩陣的最大特征值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種快速LMS自適應(yīng)波束形成的方法，其特征在于，所述 步驟S02中，對權(quán)向量進(jìn)行初始化設(shè)置為將所有W(n)置為零。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種快速LMS自適應(yīng)波束形成的方法，其特征在于，天線陣的 波束形成器對輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行誤碼率抑制以后，再輸入到模數(shù)轉(zhuǎn)換器，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器后 再傳送到功率放大器，經(jīng)過功率放大器再通過天線輸出。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快速LMS自適應(yīng)波束形成的方法，旨在公開一種計算快速、穩(wěn)態(tài)失調(diào)小的波束形成方法，其算法為首先進(jìn)行權(quán)值的初始化設(shè)置，確定算法初始化條件；然后程序開始獲取輸入信號以及參考信號的值，對信號進(jìn)行濾波、誤差估計和變步長，求出權(quán)值更新向量。并判斷其是否收斂，若不收斂，則返回對輸出進(jìn)行濾波處理，若收斂，則算法結(jié)束。此方案適用于60GHz無線通信系統(tǒng)。
【IPC分類】H04B7/08
【公開號】CN105262529
【申請?zhí)枴緾N201510604711
【發(fā)明人】梁海浪, 賀向陽, 周建榮
【申請人】梁海浪, 周建榮
【公開日】2016年1月20日
【申請日】2015年9月21日