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利用自适应算法改进方法来研究信干噪比方法研究 　　[摘 要]本文将智能天线、自适应滤波等概念融入感知无线电中,着力将自适应滤波、智能天线技术初步应用于感知无线电中,能达到有效抑制非授权用户对授权用户的干扰的目的。在人们提出的基于特征值的算法的基础上,进一步提出ADV算法,使感知系统的性能得到改善。 　　[关键词]感知无线电 智能天线 自适应滤波 特征值算法 ADV算法 　　[中图分类号]TN[文献标识码]A[文章编号]1007-9416(2010)02-0096-03 　　 　　1 引言 　　感知无线电发展到今天,已有明确定义:它是一种能够动态分配所使用无线电频率的新型无线电通信系统,能够在宽频带上可靠地感知频谱环境,探测合法授权用户的出现,能实时改变某些无线参数(如发射功率、载波调制方式和编码方式等).调整系统内部状态。从而适应外部环境的变化,并且在整个通信过程不会给授权用户带来有害干扰。由于频谱资源紧张,在共享频谱时,非授权用户会对授权用户产生各种干扰,如何抑制干扰,提高非授权用户通信服务质量。成为目前感知无线电(CR,Cognitive Radio)研究亟待解决的问题。为此,人们提出了一系列解决方案,智能天线技术为这一问题的解决提供了新思路。 　　在目前的感知无线电研究中,非授权用户一般都使用全向天线进行通信,即在各个方向上发送和接收信号。虽然使用全向天线可以更全面可靠地对频谱进行感知和测量,但是非授权用户在通信过程中,实际上仅在期望的方向接收和发送信号,而在其它用户所在方向上则产生了干扰。为了减小在共享频谱时非授权用户对授权用户的干扰,将智能天线技术引入感知无线电是目前乃至今后的研究热点。和常规天线不同,智能天线依靠对多个单元天线组阵,通过对各单元天线馈电信号的相位进行合理组合处理,根据不同的环境和应用要求,动态地调整接收天线和发射天线方向特性,以达到性能优化的目的。 　　2 自适应智能天线技术 　　智能天线(SA,Smart Antenna)能根据期望用户和干扰的空间位置改变自动调整接收和发射方向图,采用先进的自适应空间数字处理技术产生可控波束方向图,并采用数字信号处理技术,根据一定的准则形成天线阵列的加权向量,通过对各天线阵元??收信号进行加权合并,使天线主波束对准期望用户信号的来波方向(DOA,Direction of Arrival),同时在干扰方向形成零陷(NULL),因此可以在期望用户的方向上获得较高的增益,而在干扰方向上获得较低的增益,从而达到提高信干噪比(SINR)的目的,从而避免非授权用户对授权用户的干扰,也大大降低了与其它用户之间的相互干扰。自适应智能天线对干扰信号的抑制可以达到20dB～30dB,并可以根据期望信号和干扰信号入射角的变化,自动调节天线的空间滤波特性。多波束智能天线采用多个波束覆盖整个用户区,每个波束的指向固定,波束宽度随天线阵元数目的确定而确定,系统根据用户的空间位置选取相应的波束,使接收信号最佳。 　　智能天线能够显著提高系统的信号对干扰和噪声的功率比(SINR);能够减少时延扩展及多径衰落;能够实现角度分集;能够实现空分多址(SDMA)。相应地,这些功能可以大大降低系统误码率和出界概率(误码率超过某个可允许门限的概率)和大大提高系统的频谱利用率和系统容量。它能增加信号对干扰和噪声的功率比(SINR),是因为智能天线采用指向期望用户的定向波束,增加了有用信号功率。 　　智能天线的优越性在于其自身可以分析到达天线阵列的信号,灵活、优化地使用波束,减少干扰和被干扰的机会,提高了频谱利用率,改善了系统性能。 　　其中,自适应智能天线的主要用途是自适应抗干扰,它是一种其它抗干扰方式无法取代的有效空域抗干扰措施采用自适应智能天线技术能有效抑制同接收信号方向不同的多径干扰、同信道干扰、多址干扰以及其它各种类型的有意或无意干扰,从而提升信号传输质量。提高频谱有效利用率,增加系统容量。 　　利用波束形成可以提取期望信号,抑制噪声和干扰信号,从而提高阵列输出信号干扰和噪声比(信干噪比),波束形成性能的好坏决定着阵列信号处理系统性能的优劣,是提高信噪比、增加用户容量的保证。自适应波束形成是指波束形成器根据通信环境的变化,自动调整各天线阵元的幅度和相位加权因子,从干扰和噪声中最大限度地提取有用信号,提高信噪比,因此它是阵列信号处理的基础。如图1所示,波束形成器部分根据特定的自适应波束形成算法,对智能天线输入端的直馈信号进行运算,获得对阵元加权向量的调整向量,对各阵元的加权值进行调整。这样经过多次迭代后阵元的加权向量就能收敛于最佳权值向智能天线技术在感知无线电中的应用量。由这组最佳权值向量形成的波束自动将最大增益点对准有用信号方向,而在干扰信号方向形成零陷。 　　智能天线的