多径分量簇的信号处理技术研究

0 引言

实际传播场景下，对每个多径分量簇内的不同多径分量加以分别处理将会消耗大量的阵列自由度并占用大量的资源，而其结果所带来的性能增益却是极其有限的，为此，如何对空域多径簇进行恰当的处理，是研究阵列天线自适应信号处理相关算法实现中的一类重要问题。

一般认为，移动通信领域中的阵列信号处理技术从其技术复杂度出发至少可以分为3个实现层面：

其一，是在基站台采用阵列天线的形式而实现上行链路信号的空间分集处理，这在当前移动通信系统中已经得到普遍应用。

其二，是基站台阵列天线波束扫描技术，可以分别进行波束俯仰角和方位角扫描——前者可用于基站天线辐射波束下倾角的电调整，后者则可以实现基站台和移动台无线通信链路的定向传输。

其三，即自适应阵列天线处理技术。自适应天线是一种能根据环境变化，通过自行调整对天线阵中各阵元的加权值以改善其输出特性的一类重要的天线技术。它基于使天线阵列输出某一方面的性能指标为最优，而实现天线性能对信号环境的响应。

出于上述认识，尝试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引入的性能差异。

1 空间分集技术

空间分集技术是利用相距足够远的不同天线产生的电场相互独立这一特性而构成的分集技术，通常，接收天线之间的间隔应足够大，以保证每个接收天线接收到的信号的衰落特性是相互独立的。若空间分集天线接收到的信号为单一来波，且每一路信号衰落到门限电平以下的概率为p，那么L路信号同时衰落到门限电平以下的概率就为pL，当L较大时，显然pL<

为了进一步得到确切的关系，在此以两分支空间分集接收天线为例，分别计算来波簇和单一来波情形下的空间分集增益。选择的仿真参数为：每天线来波簇个数N=2，来波簇平均来波角φ1=-φ2，取值为30°和60°，来波簇角扩展△1=△2=10°，簇内来波角概率密度函数服从均匀分布，每天线的阵元数n=10，合并方式为最大比合并，中断率Pout=10-2。利用蒙特卡罗仿真方法可得2种情形下的分集增益与天线间距的关系，在单一来波情形下的分集增益随分集间距的增加平坦增加，而来波簇情形下的分集增益随分集间距的增加呈现出振荡增加的特征，且来波簇的平均来波角越大，振荡特性就越明显，但是，来波簇情形下的最大分集增益与单一来波情形下的最大分集增益基本相同，这与实测的结果相吻合。

作者：王玉玲，赵小芳 来源：无线电通信技术