專利名稱：在無線通信中系統(tǒng)減少干擾降低噪聲影響的信號處理裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于無線通信系統(tǒng)中的信號處理技術，特別是涉及在無線通信系統(tǒng)中通過實時地調(diào)整方向圖并使干擾最小以及減小噪聲的影響，而提高通信品質(zhì)的信號處理裝置及方法。
一般，在進行無線通信時，所需要的信號(原信號)和干擾信號同時存在于所接收的信號中，通常，對于一個原信號，存在多個干擾信號。這樣的干擾信號所產(chǎn)生的通信失真的程度由相對于原信號功率的全部的干擾信號功率的組合所決定，因此，在原信號的電平顯著高于干擾信號的各個電平時，如果干擾信號的數(shù)量較多，干擾信號的整體功率變大而使通信失真產(chǎn)生。在現(xiàn)有的情況下，存在因這樣的失真而使原信號的信息重放變得非常難這樣嚴重的問題。特別是，由于在干擾信號的個數(shù)較多的情況下，難于重放原信號的信息，則在提供的頻率的帶寬下，使在應對多個加入者進行服務的通信環(huán)境下在容量上的限制的通信品質(zhì)上的問題變得嚴重。
這樣，作為用于改善上述問題的一環(huán)，在現(xiàn)有技術中，利用陣列天線而降低干擾信號的影響的嘗試已由多人進行了，但是，由于迄今為止所開發(fā)的大部分技術都是以固有值分離(Eigen Decomposition以下簡稱為“ED”)方法為根據(jù)，因系統(tǒng)的復雜性及其處置時間上的問題而實際上未適用于無線通信領域中，因此，在下列參考文獻中詳細地介紹了這樣的現(xiàn)有技術〔1〕M.Kaveh and A.J.Barabell，″The Statistical Performance of the MUSIC and Minimun-Norm Algorithms for Resolving Plane Waves in Noise，″IEEE Trans.，Acoust.，speech and signal process.，vol.ASSP-34，pp.331-341，April 1986.〔2〕T.Denidni and G.γ.Delesle，″A Nonlinear Algorithrm for output PowerMaximization of an Indoor Adaptive Phased Array，″IEEE Electronmagnetic Compatibility，vol.37，no.2，pp.201-209，May，1995.
但是，現(xiàn)有的方法等即使為任一種形態(tài)，不僅需要對于所需要的信號的事前信息，而且，當用于實際的通信環(huán)境時，存在問題之處是要求過多的計算，特別是當不知道原信號的方向或干擾信號的個數(shù)時，要求更多的計算，而實際上不可能用于移動通信系統(tǒng)。
這樣，本發(fā)明是為了解決上述現(xiàn)有技術的問題而提出的，本發(fā)明的目的是提供信號處理裝置及方法，不僅能夠根據(jù)簡化的計算過程而實際上容易地在通信領域中實現(xiàn)，而且，通過實時地調(diào)整理想的方向圖(在原信號方向上具有最大增益而在其他方向上具有最小增益的方向圖)而使干擾最小及降低噪聲的影響，來提高通信品質(zhì)并增大通信容量。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的信號處理裝置，用于在接收系統(tǒng)中實時地調(diào)整方向圖而使干擾最小及降低噪聲的影響，其特征在于，包括伽瑪值(γ)合成裝置(11)，輸入預先規(guī)定從陣列天線的接收裝置輸出給每個抽點的信號矢量(x)和在現(xiàn)在的抽點中的陣列天線的最終輸出值(y)的適當增益值(μ)，把伽瑪值(γ)與每個抽點進行合成而輸出；增益矢量更新裝置(12)，輸入來自上述伽瑪值合成裝置(11)的伽瑪值(γ)、在現(xiàn)在抽點下的增益矢量(w)、上述適當增益值(μ)、上述接收信號矢量(x)和上述陣列天線的輸出值(y)，對每個抽點更新上述增益矢量(w)。
本發(fā)明的信號處理方法，用于在接收系統(tǒng)中實時地調(diào)整方向圖而使干擾最小及降低噪聲的影響，其特征在于，包括伽瑪值合成步驟，輸入預先規(guī)定從陣列天線的接收裝置輸出給每個抽點的信號矢量(x)和在現(xiàn)在的抽點中的陣列天線的最終輸出值(y)的適當增益值(μ)，把伽瑪值(γ)與每個抽點進行合成而輸出；增益矢量更新步驟，輸入上述伽瑪值(γ)、在現(xiàn)在抽點下的增益矢量(w)、上述適當增益值(μ)、上述接收信號矢量(x)和上述陣列天線的輸出值(y)，對每個抽點更新上述增益矢量(w)。
本發(fā)明的信號處理方法，用于在接收系統(tǒng)中實時地調(diào)整方向圖而使干擾最小及降低噪聲的影響，其特征在于，包括自己相關行列更新步驟，輸入從陣列天線的接收裝置輸出給每個抽點的信號矢量(x)和上述接收信號矢量(x)，對每個抽點更新上述接收信號的自己相關行列
；伽瑪值(γ)合成步驟，輸入預先規(guī)定上述自己相關行列
和現(xiàn)在抽點下的增益矢量(w)的上述適當增益值(μ)，把伽瑪值(γ)與每個抽點進行合成而輸出；更新步驟，輸入上述自己相關行列
上述伽瑪值(γ)、上述現(xiàn)在抽點下的增益矢量(w)和上述適當增益值(μ)，對每個抽點更新上述增益矢量(w)。
下面參照附圖來詳細說明本發(fā)明的實施例。
在本發(fā)明中所涉及的信號處理裝置其目的是為了最終得到使所需要的信號方向上的增益最大而使其他方向上的增益最小的方向圖。
即，本發(fā)明通過決定復數(shù)增益矢量“w”的值以形成所需要的方向圖，而使作為在結局天線元件中所感應的信號等和上述復數(shù)增益矢量w的內(nèi)積(Euclidean inner product)結果的陣列天線的輸出(y(t))接近所需值。
當把上述復數(shù)增益矢量w的全部的要素(element)的大小正規(guī)化為1時，用上述復數(shù)增益矢量w乘以各個天線元件中所感應的信號值，在該信號上施加復數(shù)增益矢量w的相位這樣的相位延遲。這樣，最終決定附加在構成陣列天線的各個天線元件上的相位延遲的值。
當附加在第i號天線元件上的相位延遲為φi時，通過附加以載波頻率的2π倍分配φi的值這樣的時間延遲，而得到相同的效果。
在信號源的個數(shù)為M個的信號環(huán)境下，在天線元件的個數(shù)為N，把相鄰天線元件間的距離定為λc/2(其中，λc是輸入信號的載波頻率的波長)的線形陣列天線的情況下，在第k號的天線元件中所感應的信號按下面這樣表示在頻率的低頻遷移后。Xk(t)=Σm=1MSm(t)ej(k-1)πsin(θm)+nk(t)]]>式2其中，θm是第m號信號的入射角，Sm(t)是從接收端所見的第m號的發(fā)送信號。在式2中，下標字k是把由后續(xù)頁所定義的基準天線的情況作為k＝1而按照接收或發(fā)送信號的相位的速度的順序附加k＝2、3、…N這樣的編號。
在上述式2中，在M個信號成分中，任一個為源信號(在本發(fā)明中，為了方便把第一號的信號S1(t)作為“源信號”，源信號的入射角為“θ1”)，作為剩余的M-1個信號作為干擾信號而與噪聲nk(t)一起成為危害通信的因素。
上述式2用于均等間距(λc/2)的線形陣列天線的情況，但是，由本發(fā)明所提供的技術是適用于天線間的距離不均等以及不是線形陣列的情況的技術。
當使某個天線(第k號的天線)和基準天線的距離為dk時，該天線的信號與基準天線的信號產(chǎn)生了2πdkλcsinθm]]>式3這樣的相位差。
這樣，在非均等間隔及非線形陣列的情況下，在第k號的天線中所感應的信號為下列這樣Xk(t)=Σm=1MSm(t)ej2πdkλcsin(θm)+nk(t)]]>式4在本發(fā)明中，在接收方式下，把相位最慢的信號所感應的天線元件作為基準天線元件，在發(fā)送方式下，把從信號的傳輸方向相反的相位最快的天線元件作為基準天線元件。
若這樣來定義基準天線元件，在實際設計陣列天線時，總是在上述基準天線元件中所感應的信號上施加0相位(意思是指不施加變化)，在除此之外的天線元件上施加全部正的相位(或把相位延遲分為載波頻率的2π倍的時間延遲)，這樣就能易于設計。
如果上述陣列天線用N個天線元件構成，對每個抽點施加N-by-1信號矢量(一般，把要素的個數(shù)為N個的矢量稱為“N-by-1矢量”)，用第J號的抽點就能構成下面這樣的自己相關行列(參照式5)。
其中，所謂“抽點”是指觀測入射到陣列天線中的信號并計算新的增益矢量w(或相位延遲矢量)的時間，在本發(fā)明中，通過對每個抽點算出與新的入射的信號值配合的增益矢量(或相位延遲矢量)，就能對每個抽點設計適合于現(xiàn)在所入射的信號值的陣列天線。R-x(J)=1JΣI=1Ix(t+1Ts)x-H(t+1Ts)]]>式5其中，在上述式5中，雙下劃線(double underline)表示行列，單下劃線表示矢量，Ts為抽點的周期，上標字H是厄米特(Hermitiam)算子，要素的個數(shù)為N個的N-by-1信號矢量x(t)按下列這樣構成為在上述式2中所說明的輸入信號xk(t)，k＝、1、3、…、N。
x(t)＝[x1(t)x2(t)…xN(t)]T式6(其中，上標字T是轉(zhuǎn)置(transpose)算子)但是，上述式5僅在M個信號成分的入射角不變時才有效，當各個信號源在通信過程中移動時而成為時變(time-variant)環(huán)境及移動通信環(huán)境時，由于在每個抽點上不同，則就不能用上述式5構成正確的自己相關行列。
這樣，在時變的環(huán)境中，按下列這樣通過導入忘卻因子而重復的方法，希望近似地計算自己相關行列。R=x(J+1)=f·R=x(J)+(1-f)x-(J+1)Ts)x-H((J+1)Ts)]]>式7(其中，
和
分別是第J+1號和第J號的抽點的自己相關行列，f為取0和1之間的值的忘卻因子)一般，由于通信環(huán)境為時變的，在本發(fā)明中，尤其是在移動通信環(huán)境中，從式5來利用式7而計算自己相關行列。
多樣的計算機模擬實驗結果，在一般的陸地移動通信環(huán)境中使用本發(fā)明的技術的情況下，可以看出使忘卻因子的值處于0.8～0.99范圍內(nèi)，具有最佳的性能。
由此，在實施例的基礎上，對最佳的陣列天線設計進行具體說明。
按大小順序來排列由上述式5或式7所決定的自己相關行列的固有值，以成為λ1≥λ1≥…≥λN這樣，上述最大固有值λ1是與信號總個數(shù)M和天線元件的個數(shù)N無關而由信號成分等所決定的固有值。
這樣，當使對應于上述最大固有值λ1的被正規(guī)化的固有矢量為e1時，e1按下面這樣存在于信號副空間(signal subspace)中e-=Σi=1Mγia-(θi)]]>式8其中，復數(shù)值γi是由源信號和干擾信號等的大小以及入射角的分布所決定的常數(shù)，a(θi)為由第i號入射信號的入射角θi所決定的方向矢量，由a-(θi)=[1ejπsinθi···e(N-1)πsinθi]]]>式9所決定。
其中，假定所需要的信號電平顯著大于其他的信號即干擾信號。即|Sj(t)|≥|Si(t)| j≠I 式10在滿足式10的條件的信號環(huán)境中，就能按下面這樣把式8的固有矢量e1近似化e1＝γ1a(θi) 式11即，e1成為幾乎與由所需要的信號的入射角所決定的方向矢量a(θi)相同的方向。
這樣，在所需要的信號電平足夠大于干擾信號的各個電平的條件下，當把加在各個天線元件上的相位延遲矢量決定為最大固有值的常用矢量e1時，陣列天線的方向圖近似于時最大增益為源信號方向的θi的方向。所以，本發(fā)明中提出了如下設置的陣列天線的相位延遲矢量。w-=1Ne-1]]>式12這里，用常數(shù)除固有矢量是為了在分析陣列天線的性能時便于計算。
下面是有關用什么樣的方法求解最佳相位延遲矢量的考察說明。
像上述那樣的原信號功率明顯大于各個干擾波的功率的環(huán)境下，用相應于上這最大固有值λ1的歸一化的固有矢量e1，確定w，從而近似地求出保持在原信號方向上的形成最大增益的理想定向圖的陣列天線。
但是，要求出自相關行列就必須進行所述式5和式7那樣的相當復雜的計算，即使是求出相應于最大固有值的固有矢量也不是簡單的。而且，像移動通信這樣的信號環(huán)境時變的場合，在各抽點打印由于原信號入射角的變化，所以必須求出與已變化的入身角相對應的固有矢量。
因而，本發(fā)明中通過在抽點打印上更新天線單元上提供的增益矢量w，利用與時變信號環(huán)境相適應的適當方法確定e1和近似值的方案進行說明。
首先，通過下面反復進行的過程，在各抽點打印上更新用當前的抽點打印求出的矢量，求出要求的復數(shù)增益矢量w。
w(k+1)＝w(k)+μv(k) 式13但是，獨立變數(shù)k為表示抽點打印的時間系數(shù)，μ為予先確定的自適應增益，v(k)為第k次的抽點打印中的搜索方向矢量，所過式13中的w(k+1)必須歸一化，所以在每次重復中其大小為1。
從式13中可知，用當前抽點打印要求的解，是通過在當前解中適當更改v(k)方向上的μ而得到的。
如果求出了這樣概念的解，就能夠解決下面的兩個問題。
問題1怎樣設定初期相位延遲矢量w(0)和自適應增益？問題2搜索方向矢量在各抽點打印中怎樣確定？本發(fā)明中，初期狀態(tài)的解w(0)為初期狀態(tài)中使用的接收信號x(0)。也就是w-(0)=x(0)x1(0)]]>式14但是，x1(0)為基準天線單元中的有機接收信號，作為信號矢量x(0)的第一要素。
根據(jù)所述式14的理由，自相關矩陣的順序在第一抽點打印中為1。因此，信號固有值僅有一個，如果忽略噪聲成份，以輸入信號矢量自身中，可以馬上求出信號固有矢量。
而且，為了縮短設計陣列天線的整個過程，考慮到安定性，最好把自適應增益(μ)設定為不超過輸入信號功率的N倍的倒數(shù)的值。
本實施例中提出的技術是從所述式14開始，根據(jù)這里說明的要點，求出各抽點打印中搜索方向矢量之后，按所述式13更新解，從而設計陣列天線。
為求出搜索方向矢量，應考慮下面定義的價格系數(shù)。
f(w)＝wHRw+γ(1-wHw)且|w(k)|2＝式15為在數(shù)學上便于說明，若求出式15中所定義的價格函數(shù)的最小值或最大值，就是矩陣x的最小固有值和最大固有值，所述價格系數(shù)最小化或最大化時的解w與其固有矢量相對應。
為了在期望信號方向上形成提供最大增益的定向圖，如上所述，由于應確定與最大固有值所對應的固有矢量上的陣列天線的增益矢量，所以本發(fā)明中要求出所述式15的最大化價格函數(shù)的搜索方向矢量。
下面，用增益矢量w對所述式15進行偏微分，其結果中，根據(jù)按零條件下求出的梯度矢量()，可求出最大值或最小值。
＝2Rxw-2γw＝0 式16按式13的那種迭代法，為求出滿足所述式16的增益矢量，像下面的式17那樣，式16的梯度(G)矢量可用作搜索方向矢量。
w(k+1)＝w(k)+(1/2)μ＝w(k)+μv(k)＝w(k)+μ[Rx(k)w(k)-γ(k)w(k)]＝[(1-μγ(k))I+μR]w(k)式17為像式17那樣更新增益矢量w，各抽點打印中，應該先計算伽馬值(γ)。若連立式17和式15求出最佳的伽馬值，就可得知下面二次方程式的解的最佳伽馬值。
γ2(k)-2[(1/μ)+wH(k)Rx(k)w(k)]γ(k)+wH(k)R2x(k)w(k)+(2/μ)wH(k)Rx(k)w(k)＝0 式18式18中，若a＝[(1/μ)+wH(k)Rx(k)w(k)]γ(k)]b＝wH(k)R2x(k)w(k)+(2/μ)wH(k)Rx(k)w(k)滿足式18的伽馬值可如下求出。γ(k)=a±a2-b]]>式19所述式19中所算出的兩個根中，取小的伽馬值。即γ(k)=a-a2-b]]>式20本實施例中提出的求最佳增益矢量的完整過程歸納如下。
第1，利用初期在各天線單元上的感應信號，在w(0)＝x(0)/x1(0)中設定初始解。此時，自相關矩陣按Rx(0)＝x(0)xH(0)計算。
第2，在式7中代入新的信號矢量x(k)，更新自相關矩陣，利用式20求出伽馬值，然后按式17更新增益矢量w。
以后，在接受各抽點打印的新的信號矢量時，重復上述過程。
按照本實施例，不論原信號方向如何，因沒有必要擁有對全部干擾信號成分方向上的一切事先情報，使整個過程被劃時代地單純化，還可使用周知的通用處理程序開始移動通信，在大部分的實際通信環(huán)境下能夠?qū)崟r處理信號的再生及發(fā)送。
例如，求所述最佳相位延遲矢量時，必要的總計算量如所述式7和式16至式18所示那樣，在各抽點打印中約0(2N2+6N)左右，計算機模擬實驗的結果表明，使用者的速度未超過150km/h的陸地移動通信中，即便使用DSP芯片(數(shù)據(jù)信號處理芯片)，也不存在技術上的困難。
通過使用如上所述的迭代法，盡管為保持期望的定向圖而求出增益矢量，但所述方法與以往方法相比被明顯簡化了。如式7中所表現(xiàn)出的那樣，由于各抽點打印中必須更新自相關矩陣，系統(tǒng)的復雜度保持不變。
因此，為了進一步簡化整個課程，在所述方法必須進行的自相關矩陣的計算中，將忘卻因子值調(diào)整為特定值。
也就是，考慮式7中固定忘即因子值為0的情況。再說，由于有可視現(xiàn)在的信號矢量決定自相關矩陣的意思，所以在前面提出的整個過程能減少很多。
而且，各抽點打印中的入射角變化過大的場合下，由于在自相關矩陣上不可能不考慮過去的信號值等，調(diào)整忘卻因子為0在一般的信號環(huán)境中是適用的。
首先，簡化下面的自相關矩陣。R-x‾(J)≈x-(J)x-H(J)]]>式21如果在式16-18中采用所述公式，可簡化搜索方向矢量，伽馬值及增益矢量的更新過程。
w(k+1)＝w(k)+μv(k)＝[1-μγ(k)]w(k)+μy*(k)x(k)式22
(其中，y(k)是第k次的抽點打印中由陣列天線的輸出y(k)＝wH(k)x(k)定義的)。
像所述式23那樣，忘卻因子為0的場合，由于自相關矩陣僅由現(xiàn)在的信號矢量確定，從而使求最佳相位延遲矢量的過程大幅度地簡化，由于在各抽點打印中未更新自相關矩陣，所以沒有必要計算其矩陣本身，從而可省略所述式7的計算。
計算機模擬試驗的結果表明，根據(jù)以上介紹的方法，通過計算自相關矩陣，用最佳值設定忘卻因子值，結果，對干擾信號可獲得約12乃至15dB左右的改善，對噪聲來說，可得到天線單元數(shù)量方面的改善(即實際噪聲功率在陣列天線的輸出端約減少1/N)。
另一方面，如果在瞬時值中使用近似化自相關矩陣的方法，在噪聲方面能得到基本相等的改善，對干擾而言可獲得10至12dB的改善。
結果，由于引入忘卻因子而全部考慮過去的信號值等之后，引入的計算自相關矩陣的方法，與設計所述陣列天線的場合相比較，用瞬時值近似自相關矩陣的簡略化技術，就干擾信號而言引發(fā)2至3dB左右的性能低下，但由于大幅度地簡化了整個過程，可使系統(tǒng)容易實現(xiàn)并節(jié)省費用。
僅在瞬時信號中，按簡化的方法設計陣列天線的場合，因O(N2)的演算子全部沒有，使整個過程中被要求的總計算量變?yōu)榇蠹s7N+16個加法運算和大約4N+7個積運算。
為了實現(xiàn)全盤考慮的接收和發(fā)射的整個系統(tǒng)，按照接收模式中的上述說明要點求出最佳增益矢量之后，在發(fā)射模式中就那樣使用根據(jù)其值求出的相位值，從而實現(xiàn)最佳系統(tǒng)。
如前所述，在移動通信系統(tǒng)的基地電臺中配備用于提供理想定向圖的信號處理裝置的場合，可獲得增大通信容量及改善通信質(zhì)量，同時大幅度地延長基地電臺內(nèi)所有終端機的電池壽命的效果。
也就是說，在基地電臺中，通過僅在要進行通信的加入者的方向上設定主射束，與利用以往技術的基地電臺的場合相比，可以實現(xiàn)相當高的接收效率。
因此，既使大幅度地降低相應終端機的發(fā)射功率，也可實現(xiàn)圓滿的通信。而且，像這樣降低終端機的發(fā)射功率的情況，直接關系著終端機電池壽命的延長。


圖1概略地表示根據(jù)本發(fā)明信號處理裝置的第1實施例的構成方框圖。
圖2表示圖1所示的信號處理裝置的伽馬值合成部的一實施例的局部構成圖。
圖3A表示圖1所示的信號處理裝置的增益矢量更新部的一實施例的局部構成圖。
圖3B表示圖1所示的信號處理裝置的增益矢量更新部的其他實施例的局部構成圖。
圖4概略地表示根據(jù)本發(fā)明的信號處理裝置的第2實施例的構成方框圖。
圖5表示根據(jù)第2實施例的伽馬值合成部的一實施便的軟件功能方框圖。
圖6A表示圖5所示的信事情處理裝置的增益矢量更新部的一實施例的軟件功能方框圖。
圖6B表示圖5所示的信號處理裝置的增益矢量更新部的其他實施例的軟件功能方框圖。
圖7表示利用本發(fā)明的信號處理裝置衰減干擾及噪聲的信號接收系統(tǒng)的略圖。
下面，介紹比這些更具體的實施例。
第1實施例本實施例中，介紹為在使用陣列天線的接受系統(tǒng)中建立最佳定向圖而實時計算增益矢量的信號處理裝置。本實施例中，利用各迭代的上述接收信號矢量(X)，根據(jù)式21，近似自相關矩陣為上述瞬時信號。因而說明書中對上述那樣的自相關矩陣不進行實際計算。這時，根據(jù)式23計算出增益矢量。下面詳細說明像這樣的第一實施例的信號處理裝置的實施。
圖1是根據(jù)第一實施例的信號處理裝置的一實施例的構成框圖，配置有伽馬值(γ)合成部(11)和與γ值合成部相連的增益矢量更新部(12)，如圖所示，在各抽點打印的輸出信號矢量(X)和當前的抽點打印中的陣列天線的最終輸出值y以及預定的正適應增益值(μ)分別輸入連接的γ值合成部(11)，上述信號矢量(X)、上述陣列天線的最終輸出值(y)以及上述自適應增益值(μ)輸入連接的增益矢量更新部(12)。
來自用陣列天線接收信號的裝置(以下稱為接收裝置)、在各抽點打印中輸出的信號矢量(x)，和在當前抽點打印中的陣列天線的最終輸出值(Y)，以及預定的自適應增益值(μ)被輸入上述伽馬值合成部(11)，然后，伽馬值合成部(11)輸出在各抽點打印中合成的γ值；來自上述伽馬值合成部(11)的γ值、在上述當前抽點打印中的增益矢量(w)、上述自適應增益值(μ)、上述接收信號矢量(X)和上述陣列天線的輸出值(Y)分別輸入上述增益矢量更新部(12)。然后，增益矢量更新部更新在各抽點打印中的上述增益矢量(w)。因此，在公知計算機系統(tǒng)的環(huán)境下可用軟件實現(xiàn)上述各功能部分的功能，由于這種信號處理技術的最終目的是計算能提供最佳定向圖的增益矢量(w)。因此，在無線接收系統(tǒng)內(nèi)的信號處理裝置和相鄰設置的同積計算裝置(參照下文中附圖5的說明部分)中輸出這樣求出的增益矢量，在所述內(nèi)積計算裝置中相互內(nèi)積各抽點打印中的接收信號矢量(x)和所述增益矢量(w)，構成所述接收系統(tǒng)的最終輸出。
圖2表示第1實施例中圖1所示的信號處理裝置之一的構成單元伽馬值(γ)合成部的一實施例的局部構成圖，如圖所示，它包括把所述陣列天線的輸出值(y)的大小進行平方的積算器(G1)，把所述積算器(G1)的輸出與所述自適應增益(μ)的倒數(shù)(1/μ)相加的加法器(G2)、把所述加法器(G2)的輸出作為A并進行A的平方的積算器(G3)、把所述接收信號矢量(X)的各元素進行平方的多個積算器(G4)、把所述多個只算器(G4)的輸出相加的加法器(G5)、把所述加法器(G5)的輸出與所述自適應增益(μ)的倒數(shù)(1/μ)的2倍(2/μ)相加的加法器(G6)、所述述加法器(G6)的輸出與所述積算器(G1)的輸出(|Y|2)相乘的積算器(G7)、把所述積算器(G7)的輸出作為B，并從所述積算器(G3)的輸出(A2)中減去B的加法器(G8)、求出所述加法器(G8)的輸出的平方根的平方根計算器(G10)、從所述加法器(G3)的輸出(A)中減去所述平方根計算器(G10)的輸出的加法器(G9)。
而且，把當前抽點打印中的增益矢量(W)的各元素的復數(shù)共軛與所述當前抽點打印中的自相關矩陣(R)的各列元素相互相乘后，再把其積的結果互相相加而得到的矢量值為P矢量(|wHR)；把P矢量的各元素與所述當前抽點打印中的增益矢量的各元素互相相乘后，再把其結果互相相加后得到其結果λ(wHRw)；把λ與所述予先設定的自適應增益的倒數(shù)(1/μ)相加后得到A((1/μ)+wHRw)_；把所述λ與所述自適應增益倒數(shù)的2倍(2/μ)相乘后，再把所述P矢量與P矢量自身的內(nèi)積相加得到B(wHR2w+(2/μ)·wHRw)；最終輸出的伽馬值為用所述A減去A2-B的平方根值(式1)。
下面將簡要地在公知計算機系統(tǒng)的環(huán)境中，用軟件代替所述功能元件等的構成時的實施過程。
首先，對所述陣列天線的輸出值(y)的絕對值進行平方(G1過程)，再把所得結果與所述自適應增益(μ)的例數(shù)(1/μ)相加(G2過程)，然后把其得到的輸出(A)進行平方(G2過程)。
而且，把所述接收信號矢量(X)的各元素進行平方(G4過程)后，再將各結果的輸出全部相加(G5過程)，然后與所述自適應增益(μ)的倒數(shù)(1/μ)的2倍倒數(shù)(2/μ)相加(G6過程)。隨后把所述G6過程所獲得結果的輸出與所述G1過程的所得輸出(|Y|2相乘(G7過程)，然后從所述G3過程的所得結果的輸出(A2)中減去所述G7過程的輸出(B)(過程G8)。其后求出所述G8過程的所得結果的輸出平方根(G9過程)，從所述G2過程珠所得結果的輸出(A)中減去所述G9過程的輸出(G10)。
通過經(jīng)過這樣的過程，把得到的當前抽點打印中的增益矢量(w)的各元素的復數(shù)共軛與所述當前抽點打印中的正相關矩陣(R)的各列各元素互相相乘后，再把其積互相相加得到矢量值為P矢量(wHR)，然后把P矢量的各元素與所述抽點打印中的增益矢量的各元素互相相乘后，再把其結果互相相加得到相適應增益的倒數(shù)(1/μ)相加得到結果A((1/μ)+wHRw)，把所述λ與所述自適應增益的2倍倒數(shù)(2/μ)相乘，再與所述P矢量與P矢量的自身內(nèi)積相加，得到結果B(wHR2w+(2/μ)·wHRw)，最終輸出的伽馬值是從所述A中減去A2-B的平方根的值(式1)。
圖3A是表示第1實施例中圖1所示的信號處理裝置的增益矢量(w)更新部的構成的一實施例，其中包括把所述自適應增益(μ)與所述伽馬值(γ)相乘的積算器(P1)、用1減去所述積算器(P1)的輸出加法器(P2)、把所述加法器(P2)的輸出與當前抽點打印中的所述增益矢量(w)的各元素相乘的多個積算器(P3)、把所述自適應增益(μ)與當前抽點打印中的所述陣列天線的最終輸出(y)的復數(shù)共軛(y*)相乘的積算器(P4)、把所述積算器(P4)的輸出與當前抽點打印中的所述接收信號矢量()的各元素相乘的多個積算器(P5)、把所述多個積算器(P3)的輸出與所述多個積算器(P5)的輸出順序相加的多個加法器(P6)，并用所述多個加法器(P6)的輸出更新當前抽點打印中的所述增益矢量。
下面將簡要地考察在公知計算機系統(tǒng)的環(huán)境中，用軟件代替所述功能元件等的構成時的實施過程。
首先，是所述自適應增益(μ)與所述伽馬值(γ)相乘(P1過程)，然后用1減去所述結果的輸出(P2過程)。之后把所得結果的輸出與當前抽點打印中的所述增益矢量(w*)的各元素相乘(P3過程)。另一方面，把所述自適應增益(u)與當前抽點打印中的所述陣列天線的最終輸出(y)的復數(shù)共軛(y*)相乘(P4過程)。然后，把每次以所述復數(shù)共軛的結果的輸出與當前抽點打印中的所述接收信號矢量(X)的各元素分別相乘后(P5過程)，通過反所述P3過程的所得結果的輸出與所述P5過程的所得結果的輸出順序相加(P6過程)，并根據(jù)所得結果w←(1-μγ)w+μy*x，更新各抽點打印中的所述增益矢量。
圖3B表示圖1所示的信呈處理裝置中增益矢量更新部的其它實施例的構成圖，該圖在圖3A的增益矢量更新部的構成上附加了歸一化其輸出的部分。
圖中所示的P1至P6的構成和作用可用圖3A中的增益矢量更新部的說明部分所記述的內(nèi)容來表示，這里僅對附加的元素等進行具體的說明。
如圖所示的本實施例的增益矢量更新部包括把所述多個加法器(P6)的各出值等的絕對值分別平方的多個積算器(P7)；把多個積算器(P7)的輸出等相互相加的加法器(P8)；對所述加法器的輸出值求平方根的平方根器(P9)；用所述平方根器(P9)的輸出值分別除所述多個加法器(P6)的各輸出值等的多個除法器(P10)；其作用從下面的軟件實現(xiàn)過程中很容易理解。
如上所述的增益矢量列新部，在公知計算機系統(tǒng)環(huán)境中，可用軟件完成，下面將簡要地考察其實現(xiàn)過程。
如圖3A的說明部分的記述內(nèi)容那樣實現(xiàn)P1至P6過程，首先把所述多個加法器(P6)的各輸出值等的絕對值各自進行平方(P7過程)，再把所述實現(xiàn)結果的輸出等相互相加(P8過程)，然后對的述實現(xiàn)結果的輸出值求平方根(P9過程)。最后用P9過程的輸出值分別除所述P6過程實現(xiàn)的各輸出值(P10過程)。
也就是說，根據(jù)本實施例的增益矢量更新部附加了下列部分作為根據(jù)所述圖3A的實施例的增益矢量更新部的輸出結果的增益矢量(W)的各元素等(W1……WN)被所述增益矢量的標準值‘‖W‖’相除的部分，由此提供的增益矢量(W)的整體大小總能歸一化為1。
第二實施例本實施例中介紹了實現(xiàn)信號處理裝置的另一實施例，該信號處理裝置能夠?qū)崟r地計算增益矢量，以便在采用陣列天線的接收系統(tǒng)中，構成最佳定向圖。
本這施例中，在各次反復中接收所述信號矢量(X)依據(jù)式7更新接收信號的自相關矩陣，然后依據(jù)更新的自相關矩陣，按式17算出最佳的增益矢量。如說明書所記述的，第2實施例的信號處理裝置比第1實施例中的信號處理裝置更復雜，但在干擾信號的衰減性能和比特差錯率的性能方面，卻導致比第1實施例的信號處理裝置稍微高些的結果。因此，要求相對簡單的系統(tǒng)時可選擇1實施例的信號處理裝置，而對要求稍微復雜的精密信號處理時可選擇第1實施例的信號處理裝置。
由4是根據(jù)第2實施例的信號處理裝置的一實施例的構成方框圖，圖中包括自相關矩陣更新部(20)、伽馬值(γ)合成部(21)和增益矢量更新部(22)，來自利用陣列天線接收信號的裝置(以下稱為接收裝置)、輸出在各抽點打印中的信號矢量(X)和所述接收信號矢量(X)被輸入自相關矩陣更新部(20)，并在各抽點打印上更新所述接收信號的自相關矩陣(R)，所述自要關矩陣(R)和當前抽點打印中的增益矢量(w)以及預定的所述自適應增益值μ被輸入伽馬值(γ)合成部(21)，在各抽點打印中合成伽馬值(γ)后輸出，所述自相關矩陣(R)和所述伽馬值(γ)及所述當前抽點打印中的增益矢量(w)以及所述自適應增益值(μ)被輸入增益矢量更新部(22)，更新各抽點打印中的所述增益矢量(w)的。
而且，所述自相關矩陣更新部(20)用常規(guī)軟件對如上所述的輸入各抽點打印中的輸出信號矢量(x)和所述接收信號矢量(X)之后，更新各抽點打印中的所述接收信號的自相關矩陣(R)進行處理。
同樣地，所述伽馬值(V)合成部(21)及增益矢量更新部(22)也可以通過軟件來實現(xiàn)，其實施例可參照附圖5，圖6A和圖6B并有詳細說明。
圖5表示圖4所示的伽馬值合成部的一實施例的軟件功能方框圖。
所述伽馬值合成部中，如圖所示，所述當前抽點打印中的增益矢量(w)的各元素和所述當前抽點打印中的自相關矩陣(R)的各列單元從第1排順序地相互相乘之后(51)，其積的結果相互相加所獲得的值等構成的矢量為E矢量(Rw)，該E矢量的各元素和所述當前抽點打印中的增益矢量的各元素的復數(shù)共軛相互相乘，其結果相互相加之后得到入
所述入和預定的自適應增益的倒數(shù)(1/μ)相加后得到A(1/μ+
，所述入和所述自適應增益的2倍倒數(shù)(2/μ)相乘后的結果為G(54)，所述E矢量和E矢量的內(nèi)積結果為F(53)，所述下與G相加的結果為
，所述A自乘的結果為C(56)，從所述A中減去C-B的平方根(式1)的值就為所述伽馬值合成部輸出的伽馬值(γ)。
圖6A表示圖4所示的增益矢量更新部的一實施例的軟件功能方框圖。
如圖所示，在所述增益更新部(22)中，被更新的增益矢量(W)是這樣得來的所述自適應增益(μ)和所述伽馬值合成部(21)的輸出伽馬值(γ)相乘(61)，然后用1減去其結果得到值(1-μγ)(62)，所述當前抽點打印中的自相關矩陣(R)的各元素乘以上所自適應增益(μ)后，在其所得矩陣的主對角線上的各元互相加而得到矩陣[(1-μγ)I+μR](但I為單位矩陣(63)，然后每所述當前抽點打印中的增益矢量(W)相乘得到的矢量{[(1-μγ)I+μR]w}為D矢量(64)，該D矢量就為在各抽點打印中更新的增益矢量值。
圖6B表示圖4所示的增益矢量更新部的其他實施例的軟件功能方框圖，為使被確定的增益矢量的整體大小都變?yōu)?，進行了歸一化。
本實施例中，根據(jù)圖6A，在增益矢量更新部(22)中，為便被確定的增益矢量的整體大小都變?yōu)?，還進一步配置了可歸一化的功能部，所述自適應增益(u)與所述伽馬值合成部(21)的輸出伽馬值(γ)相乘這后，用1減去其結果(61)得到值(1-μγ)(62)，所述當前抽點打印中的自相關矩陣(R)的各元素乘以所述自適應增益(u)后，在其所得矩陣的主對角線的各元素上相加得到的矩陣[(1-μγ)I+μR](且I為單位矩陣(63))，并用該矩陣乘以所述當前抽點打印中的增益矢量，得到{I(1-μγ)I+μRW}的D矢量(6A)，然后把所述D矢量的各元素絕對值平方后全部相加(65)，用其平方奶除所述D矢量的各元素(66)，然后把所述D矢量的整體大小歸一化為1，用該值更新各抽點打印中的增益矢量。
圖7表示利用根據(jù)本發(fā)明第1實施例和第2實施例的衰減干擾及器材怕的信號處理裝置的實施例的信號接收系統(tǒng)的簡要示意圖，圖中1表示陣列天線，7表示接收裝置，8表示內(nèi)積計算裝置，9表示信號處理裝置。
如圖所示，根據(jù)本實施例的信號接收系統(tǒng)包括配有多個天線單元、后端部上附加有在接預定位置和間隔對所排列的各天線單元上感應的接收信號的陣列天(1)；對在所過各天線單元上感應的所述陣列天線(1)輸出的信號矢量，進行頻率低通躍遷、解調(diào)等的信號接收方向的必要處理，合成各抽點打印中的信號矢量的接受裝置(7)；通過內(nèi)積來自所述接受裝置(7)的輸出信號矢量的各元素(x1…xN)和相應的增益矢量而合成陣列天線輸出值(y(t))的內(nèi)積計算裝置8，和利用所述內(nèi)積計算裝置(8)的輸出值(y(t))處理來自所述接收裝置(7)的輸出信號矢量的各元素(x1…xn)，求出相應的增益矢量值(W1…WN)之后，將其提供給所述內(nèi)積計算裝置(8)的信呈處理裝置(9)。
本接收系統(tǒng)由接收裝置(7)、信號處理裝置(9)，及內(nèi)積計算裝置(8)構成，在所述接收裝置(7)中在各天線單元上感應的接收信號的頻率經(jīng)低通躍遷和解調(diào)等過程，產(chǎn)生接收信號矢量(x(t))。在CDMA信號環(huán)境中使用本發(fā)明技術的場合下，在所述接受裝置(7)中還包括向所期望的信號分配調(diào)解接收信號的與芯片代碼相關的相關器。因此，從所述接收裝置(7)中輸出的接受信號(x(t))可加給信號處理裝置(9)和內(nèi)積計算裝置(8)。
所述信號處理裝置(9)中，利用來自當前抽點打印中的被接收的接收信號(x(tt))和即將進行抽點打印中的陣列天線的輸出信號(y(t))，算出最佳增益矢量(W)后輸出。已逄出的最佳增益矢量(W)傳送給內(nèi)積計算裝置(8)，內(nèi)積計算裝置(8)把當前抽點打印中的接收信號(x(t))和增益矢量(W)進行相互內(nèi)積，算出下次抽點打印中的輸出值(y(t))。
其中，核心部分為本發(fā)明的信號處理裝置(9)該信號處理裝置(9)計算出在各抽點打印中的原信號方向上能形成最大增益，而在其它方向上形成小增益值的最佳增益矢量(W)，向利用極限陣列天線的信號接收系統(tǒng)提供最佳的定向圖。
上述的本發(fā)明具有以下效果。
在原信號的接收電平高于干擾信號的各個接收由平的信號環(huán)境中由于進一步增加了原信號由平與干擾信號電平的差異，因此不僅明顯降低了附加噪聲的強度，而且也明顯減少了噪聲的影響，接高了通信質(zhì)量，增加了通信容量，與以往方式相比，因明顯減少了其計算量，而使實時處理成為可能。
如上所述的本發(fā)明并未限定在上述實施例和附圖中，在不背離本發(fā)明技術思想的范圍內(nèi)，理所當然可進行各種變換和改變。
權利要求
1.一種信號處理裝置，用于在接收系統(tǒng)中實時地調(diào)整方向圖而使干擾最小及降低噪聲的影響，其特征在于，包括伽瑪值(γ)合成裝置(11)，輸入預先規(guī)定從陣列天線的接收裝置輸出給每個抽點的信號矢量(x)和在現(xiàn)在的抽點中的陣列天線的最終輸出值(y)的適當增益值(μ)，把伽瑪值(γ)與每個抽點進行合成而輸出；增益矢量更新裝置(12)，輸入來自上述伽瑪值合成裝置(11)的伽瑪值(γ)、在現(xiàn)在抽點下的增益矢量(w)、上述適當增益值(μ)、上述接收信號矢量(x)和上述陣列天線的輸出值(y)，對每個抽點更新上述增益矢量(w)。
2.根據(jù)權利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，在以預定間隔排列的多個陣列天線元件等的各個中所感應的信號中，用對應于從上述各個天線元件中所感應的信號求出的自己相關行列的最大固有值的固有矢量的值來規(guī)定增益矢量。
3.根據(jù)權利要求2所述的信號處理裝置，其特征在于，上述增益矢量的值，為了以不對對應于上述最大固有值的上述固有矢量的方向圖的特性產(chǎn)生影響地僅施加局部的變化，而使上述最大固有值的固有矢量為常數(shù)倍來進行規(guī)定。
4.根據(jù)權利要求2所述的信號處理裝置，其特征在于，上述增益矢量的值，為了以不對對應于上述最大固有值的上述固有矢量的方向圖的特性產(chǎn)生影響地僅施加局部的變化，而使上述最大固有值的固有矢量正規(guī)化(normalization)來進行規(guī)定。
5.根據(jù)權利要求2所述的信號處理裝置，其特征在于，在現(xiàn)在抽點下的上述自己相關行列通過滿足下式所產(chǎn)生的信號行列來求出R=x(J+1)=f·R=x(J)+x-((J+1)Ts)x-H((J+1)Ts)]]>(其中，
和
分別是第J+1號和第J號的抽點的自己相關行列，f為取0和1之間的值的忘卻因子，Ts是抽點周期，上標字H是厄米特(Hermitiam)算子)上式是在把大小為從0至1之間的忘卻因子與以前的抽點下的上述自己相關行列相乘的值上，用從在現(xiàn)在抽點下的上述各個天線元件中所感應的信號等所得到的信號矢量進行計算。
6.根據(jù)權利要求6所述的信號處理裝置，其特征在于，通過計算上述自己相關行列，使上述忘卻因子(f)為0來簡化動作過程。
7.根據(jù)權利要求2所述的信號處理裝置，其特征在于，對應于上述最大固有值的固有矢量這樣求出為了決定上述增益矢量以使在最初抽點中沒有在上述各個天線元件中所感應的信號等之間的相位差，在基準天線中所感應的信號中不施加變化，對于各個上述天線元件的信號等規(guī)定上述增益矢量的值以便于施加與具有此后相位的相鄰的上述天線元件間的相位差這樣的相位延遲，在第二號抽點以后，更新并求出以前的抽點下的上述增益矢量，用每個抽點乘以在上述基準天線元件中所感應的信號的增益值維持為實數(shù)(real number)，使從上述自己相關行列定義的價格函數(shù)f(w)＝wHRxw+γ(1-wHw)成為最大，進行更新以滿足|w(k)|2＝1。
8.根據(jù)權利要求7所述的信號處理裝置，其特征在于，上述基準天線元件，在上述多個天線元件中，決定為對每個抽點相位最慢的信號所感應的天線元件。
9.根據(jù)權利要求7所述的信號處理裝置，其特征在于，上述基準天線元件，在上述多個天線元件中，決定為位于與以現(xiàn)在抽點進行通信的信號源的物理距離最遠處的天線元件。
10.根據(jù)權利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，上述伽瑪值(γ)合成裝置(11)包括乘法裝置(G1)，用于把上述陣列天線輸出值(y)的大小進行平方；加法裝置(G2)，用于把上述乘法裝置(G1)的輸出與上述適當增益(μ)的倒數(shù)(1/μ)進行相加；乘法裝置(G3)，用于把上述加法裝置(G2)的輸出(A)進行平方；多個乘法裝置(G4)，用于把上述接收矢量(x)的各要素的大小進行平方；加法裝置(G5)，用于把上述接收矢量(x)的各要素的大小進行平方的多個乘法裝置(G4)的輸出相加；加法裝置(G6)，用于把上述加法裝置(G5)的輸出與上述適當增益(μ)的倒數(shù)(1/μ)的2倍(2/μ)進行相加；乘法裝置(G7)，用于把上述加法裝置(G6)的輸出同上述乘法裝置(G1)的輸出(|y|2)相乘；加法裝置(G8)，用于從上述加法裝置(G3)的輸出(A2)減去上述乘法裝置(G7)的輸出；平方根計算裝置(G10)，用于求出上述加法裝置(G8)的輸出的平方根(square root)；加法裝置(G9)，用于從上述加法裝置(G2)的輸出(A)減去上述平方根計算裝置(G10)的輸出，把γ=&Agr;-A2-B]]>式1的伽瑪值(γ)進行合成。
11.根據(jù)權利要求1所述的信號處理裝置，其特征在于，上述增益矢量(w)更新裝置(12)包括乘法裝置(P1)，用于把上述適當增益(μ)與上述伽瑪值(γ)相乘；加法裝置(P2)，用于用1減去上述乘法裝置(P1)的輸出；多個乘法裝置(P3)，用于把上述加法裝置(P2)的輸出與現(xiàn)在抽點下的上述增益矢量(w)的各要素相乘；乘法裝置(P4)，用于把上述適當增益(μ)與現(xiàn)在抽點下的上述陣列天線的最終輸出(y)的復數(shù)共軛相乘；多個乘法裝置(P5)，用于把上述乘法裝置(P4)的輸出與現(xiàn)在抽點下的上述接收信號矢量(x)的各要素相乘；多個加法裝置(P6)，用于依次把上述多個乘法裝置(P3)的輸出與上述多個乘法裝置(P5)的輸出相加，按照w←(1-μγ)w+μy*x來更新增益矢量。
12.根據(jù)權利要求11所述的信號處理裝置，其特征在于，包括多個乘法裝置(P7)，用于分別把上述多個加法裝置(P6)的各輸出值等的絕對值進行平方；加法裝置(P8)，用于把上述多個乘法裝置(P7)的輸出等相加；平方根裝置(P9)，用于求出對應于上述加法裝置的輸出值的平方根；多個除法裝置(P10)，分別用上述平方根裝置(P9)的輸出值除以上述多個加法裝置(P6)的各輸出值等。
13.一種信號處理方法，用于在接收系統(tǒng)中實時地調(diào)整方向圖而使干擾最小及降低噪聲的影響，其特征在于，包括伽瑪值合成步驟，輸入預先規(guī)定從陣列天線的接收裝置輸出給每個抽點的信號矢量(x)和在現(xiàn)在的抽點中的陣列天線的最終輸出值(y)的適當增益值(μ)，把伽瑪值(γ)與每個抽點進行合成而輸出；增益矢量更新步驟，輸入上述伽瑪值(γ)、在現(xiàn)在抽點下的增益矢量(w)、上述適當增益值(μ)、上述接收信號矢量(x)和上述陣列天線的輸出值(y)，對每個抽點更新上述增益矢量(w)。
14.根據(jù)權利要求13所述的信號處理方法，其特征在于，上述伽瑪值合成方法包括第一步驟，把上述陣列天線輸出值(y)的大小進行平方；第二步驟，把上述第一步驟的執(zhí)行結果與上述適當增益(μ)的倒數(shù)(1/μ)相加；第三步驟，把上述第二步驟的執(zhí)行結果的輸出(A)進行平方；第四步驟，把上述接收矢量(x)的各要素的大小進行平方；第五步驟，把上述第四步驟的執(zhí)行結果的輸出相加；第六步驟，把上述第五步驟的執(zhí)行結果的輸出與上述適當增益(μ)的倒數(shù)(1/μ)的2倍(2/μ)進行相加；第七步驟，把上述第六步驟的執(zhí)行結果的輸出與上述第一步驟的執(zhí)行結果的輸出(|y|2)相乘；第八步驟，從上述第三步驟的執(zhí)行結果的輸出(A2)減去上述第七步驟的輸出(B)；第九步驟，求出上述第八步驟的執(zhí)行結果的輸出的平方根(squareroot)；第十步驟，從上述第二步驟的執(zhí)行結果的輸出(A)減去上述第九步驟的輸出，把γ=A-A2-B]]>式1的伽瑪值(γ)進行合成后輸出。
15.根據(jù)權利要求13所述的信號處理方法，其特征在于，上述增益矢量更新方法包括第一步驟，把上述適當增益(μ)與上述伽瑪值(γ)相乘；第二步驟，用1減去上述第一步驟的執(zhí)行結果的輸出；第三步驟，把上述第二步驟的執(zhí)行結果的輸出與現(xiàn)在抽點下的上述增益矢量(w)的各要素相乘；第四步驟，把上述適當增益(μ)與現(xiàn)在抽點下的上述陣列天線的最終輸出(y)的復數(shù)共軛相乘；第五步驟，依次把上述第四步驟的執(zhí)行結果的輸出與現(xiàn)在抽點下的上述接收信號矢量(x)的各要素相乘；第六步驟，依次把上述第三步驟的執(zhí)行結果的輸出與上述第五步驟的執(zhí)行結果的輸出相加，按照w←(1-μγ)w+μy*x來更新增益矢量。
16.根據(jù)權利要求13所述的信號處理方法，其特征在于，包括第七步驟，由于通過上述第一至第六步驟求出的增益矢量(w)的全體大小正規(guī)化為1，在把上述增益矢量(w)的各要素等(w1…wN)的絕對值進行平方之后，用把該絕對值平方的要素值等全部相加的結果值的平方根，來分配上述增益矢量(w)的各要素等(w1…wN)。
17.一種信號處理裝置，用于在接收系統(tǒng)中實時地調(diào)整方向圖而使干擾最小及降低噪聲的影響，其特征在于，包括自己相關行列更新裝置(20)，輸入從陣列天線的接收裝置輸出給每個抽點的信號矢量(x)和上述接收信號矢量(x)，對每個抽點更新上述接收信號的自己相關行列(
)；伽瑪值(γ)合成裝置(21)，輸入預先規(guī)定上述自己相關行列(
)和現(xiàn)在抽點下的增益矢量(w)的上述適當增益值(μ)，把伽瑪值(γ)與每個抽點進行合成而輸出；增益矢量更新裝置(22)，輸入上述自己相關行列(
)、上述伽瑪值(γ)、上述現(xiàn)在抽點下的增益矢量(w)和上述適當增益值(μ)，對每個抽點更新上述增益矢量(w)。
18.根據(jù)權利要求17所述的信號處理裝置，其特征在于，在以預定間隔排列的多個陣列天線元件等的各個中所感應的信號中，用對應于從上述各個天線元件中所感應的信號求出的自己相關行列的最大固有值的固有矢量的值來規(guī)定增益矢量。
19.根據(jù)權利要求18所述的信號處理裝置，其特征在于，上述增益矢量的值，為了以不對對應于上述最大固有值的上述固有矢量的方向圖的特性產(chǎn)生影響地僅施加局部的變化，而使上述最大固有值的固有矢量為常數(shù)倍來進行規(guī)定。
20.根據(jù)權利要求18所述的信號處理裝置，其特征在于，上述增益矢量的值，為了以不對對應于上述最大固有值的上述固有矢量的方向圖的特性產(chǎn)生影響地僅施加局部的變化，而使上述最大固有值的固有矢量正規(guī)化(normalization)來進行規(guī)定。
21.根據(jù)權利要求18所述的信號處理裝置，其特征在于，在現(xiàn)在抽點下的上述自己相關行列通過滿足下式所產(chǎn)生的信號行列來求出R=x(J+1)=f·R=x(J)+x-((J+1)Ts)x-H((J+1)Ts)]]>(其中，
和
是各個第J+1號和第J號的抽點的自己相關行列，f為取0和1之間的值的忘卻因子，Ts是抽點周期，上標字H是厄米特(Hermitiam)算子)上式是在把大小為從0至1之間的忘卻因子與以前的抽點下的上述自己相關行列相乘的值上，用從在現(xiàn)在抽點下的上述各個天線元件中所感應的信號等所得到的信號矢量進行計算。
22.根據(jù)權利要求18所述的信號處理裝置，其特征在于，對應于上述最大固有值的固有矢量這樣求出為了決定上述增益矢量以使在最初抽點中沒有在上述各個天線元件中所感應的信號等之間的相位差，在基準天線中所感應的信號中不施加變化，對于各個上述天線元件的信號等規(guī)定上述增益矢量的值以便于施加與具有此后相位的相鄰的上述天線元件間的相位差這樣的相位延遲，在第二號抽點以后，更新并求出以前的抽點下的上述增益矢量，用每個抽點乘以在上述基準天線元件中所感應的信號的增益值維持為實數(shù)(real number)，使從上述自己相關行列定義的價格函數(shù)f(w)＝wHRxw+γ(1-wHw)成為最大，進行更新以滿足|w(k)|2＝1。
23.根據(jù)權利要求22所述的信號處理裝置，其特征在于，上述基準天線元件，在上述多個天線元件中，決定為對每個抽點相位最慢的信號所感應的天線元件。
24.根據(jù)權利要求22所述的信號處理裝置，其特征在于，上述基準天線元件，在上述多個天線元件中，決定為位于與以現(xiàn)在抽點進行通信的信號源的物理距離最遠處的天線元件。
25.根據(jù)權利要求17所述的信號處理裝置，其特征在于，上述伽瑪值(γ)合成裝置(21)，在把上述現(xiàn)在抽點下的增益矢量(w)的各要素的復數(shù)共軛與上述現(xiàn)在抽點下的自己相關行列(
)的各自的列(column)的各要素相乘之后，把成為該乘積結果相加而得到的值等的矢量作為E矢量(
)，在把該E矢量的各要素與述現(xiàn)在抽點下的增益矢量的各要素相乘之后，把其結果相加，把該相加的結果作為λ
，把λ與上述預先設定的適當增益(μ)的倒數(shù)(1/μ)進行相加的結果作為
，把在上述λ與上述適當增益(μ)的倒數(shù)(1/μ)的2倍(2/μ)相乘的結果與上述E矢量和E矢量的內(nèi)積(inner product)的相加的結果作為
，此時，所輸出的伽瑪值從上述A減去A2-B的平方根，而成為γ=A-A2-B]]>式1
26.根據(jù)權利要求17所述的信號處理裝置，其特征在于，上述增益矢量更新裝置(22)，當把矢量
作為D矢量時，用D矢量對每個抽點更新上述增益矢量，其中，上述矢量{[(1-μγ)
是用上述現(xiàn)在抽點下的增益矢量乘以行列
而得到的，該行列
是這樣求出用1減去把上述適當增益(μ)與作為上述伽瑪值合成裝置的輸出的伽瑪值(γ)相乘的結果而得到值(1-μγ)，把該值(1-μγ)與上述適當增益(μ)乘以上述現(xiàn)在抽點下的自己相關行列(
)的各要素的結果行列的主對角線(maindiagonal)的各要素相加(其中
是單位行列)。
全文摘要
本發(fā)明涉及無線通信系統(tǒng)中所使用的信號處理技術,特別涉及在接收系統(tǒng)中通過實時調(diào)整定向圖使干擾最小化從而降低噪聲影響提高通信質(zhì)量的信號處理裝置及其方法。本發(fā)明中由于在原信號的接收電平高于干擾信號的各個接收電平的信號環(huán)境中,進一步增加了原信號電平與干擾信號電平的差異,因此不僅顯著減少了附加噪聲強度,并且通過顯著降低噪聲的影響提高了通信質(zhì)量,增加了通信容量,與以往方式相比,由于顯著地減少了其計算量,使實時處理成為可能。
文檔編號H01Q3/26GK1171664SQ97112119
公開日1998年1月28日 申請日期1997年5月26日 優(yōu)先權日1996年5月25日
發(fā)明者崔勝元, 尹東云 申請人:崔勝元