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智能天线在数字移动电视接收中的应用研究

发布时间:2020-07-21 17:17:19 阅读: 来源:调速器厂家

1 引言

本文引用地址:数字移动电视(DMTv)是在移动环境中接收无线电信号,其信道特性非常复杂,特别是在城市环境中快速行驶车辆上接收的电视信号在1 s内的衰落可达数十次。这种衰落现象严重恶化接收信号的质量,影响信号接收的可靠性。对于车载电视来说,在这样的传播条件下要保持可接受的传输质量,就必须采用多种抗衰落技术。

智能天线技术是一种空域信号处理技术,如将智能天线用于车载HDTV并结合时域信号处理,不仅能抗衰落、抗多径、抗干扰,还能充分利用多径信号极大提高信号接收的可靠性[1-2]。

2 智能天线算法

自适应算法中最具代表性的是LMS算法和HA算法。为了实现自适应抗干扰,LMS算法需要有参考信号。如果直接将阵列的输出作为误差信号,追求均方误差最小将导致阵列输出最小,这就是所谓的功率倒置算法[3]。功率倒置算法采用的是具有严格约束条件的最小功率准则,该准则要求在某一特定方向上的功率为一定的条件下,调节权矢量,使输出的功率最小,从而达到自适应的目的。最小功率准则实质上就是线性约束最小方差(LCMV)准则,其数学表示式为其意义为:在保证对有用信号s的增益为常数的条件下,使输出总功率最小。实际上也等效于使输出信噪比最大。

功率倒置法的基本思想是保持第一支路阵元的输出功率恒定,其他阵元的加权系数可以调整,通过调整其他加权系数使阵元的功率输出最小。由于有一个阵元的输出功率恒定,所以在调整加权系数使输出功率最小时,其物理意义为:在方向图的干扰方向将形成零陷,并且干扰越强,零陷越深。

2.1算法模型的建立

设有D个干扰分别从不同的方向θ1,θ2…,θd入射到间距为d=λ/2的M元均匀线阵,λ为工作波长,θ1,θ2为干扰入射方向。则接收的阵列矢量为 X(t)=AS(t)+n(t) (3)

式中:X(t)为接收矢量;S(t)为接收信号;n(t)为背景噪声;A为阵列导引矢量矩阵。有

A=[a(θ1),a(θ2),…,a(θn)] (4)

式中:a(θn)表示第p个干扰的导向矢量;p∈[1,D]并有

式中:φp=πsinθp。

定义输入信号的协方差矩阵为

式中:P=E{s(t)sH(t)}为信号的相关矩阵,σ2为噪声功率,[?]H表示矩阵的共轭转置。2.2算法的推导 功率倒置自适应算法实质是一种具有严格约束条件的自适应算法。其约束条件为WTSo=1,即是要求自适应阵在任何时候均需保证θo方向的天线增益为1

So=[1,O,…,0]T (7)

则条件WT?So=1变成

[W1,W2,…,WN][1,0,…,0]T=l (8)

或W1=1 (9)

即这时要求第一支路的加权系数为1。这种自适应阵列如图1所示。图中xi(t)为每个阵元接收的信号,矢量表示为

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TypeScript 字面量类型

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