3.1　波束形成定义

近年来，阵列信号处理在无线通信系统中得到了广泛应用。在蜂窝移动通信中，通信信道的需求急剧增长，使提高频谱复用技术显得日益重要。这就是通常说的空分多址（Spatial Division Multiple Access，SDMA），其中一个重要部分便是波束形成。自适应波束形成（Adaptive Digital Beamforming，ADBF）亦称空域滤波，是阵列处理的一个主要方面，并逐步成为阵列信号处理的标志之一，其实质是通过对各阵元加权进行空域滤波，来达到增强期望信号、抑制干扰信号的目的；而且可以根据信号环境的变化自适应地改变各阵元的加权因子[1-6]。虽然阵列天线的方向图是全方向的，但阵列的输出经过加权求和后，却可以被调整到阵列接收的方向，即增益聚集在一个方向，相当于形成了一个“波束”。这就是波束形成的物理意义所在。波束形成技术的基本思想是：通过将各阵元输出进行加权求和，在一段时间内将天线阵列波束“导向”到一个方向，对期望信号得到最大输出功率的导向位置，即给出波达方向估计。在阵列信号处理自适应数字波束形成技术中，线性约束最小方差准则（Linearly Constrained Minimum Variance，LCMV）是比较常用的一种算法[7]，它在保证对期望信号方向增益一定值的条件下，计算最优权向量，使阵列输出功率最小，因此该算法需要知道精确的期望信号方向作为约束方向。但是实际系统常存在误差，当期望信号的实际方向与约束方向有误差时，称这一误差为指向误差。此时，自适应波束形成会把实际期望信号作为干扰，在其方向上形成零陷，导致期望信号相消，线性约束最小方差准则的性能会急剧下降。为了克服LCMV算法对指向误差的敏感性，学者又提出了很多其他波束形成算法[7-19]。