3.1　波束形成定義

近年來，陣列信號處理在無線通信系統中得到了廣泛應用。在蜂窩移動通信中，通信信道的需求急劇增長，使提高頻譜復用技術顯得日益重要。這就是通常說的空分多址（Spatial Division Multiple Access，SDMA），其中一個重要部分便是波束形成。自適應波束形成（Adaptive Digital Beamforming，ADBF）亦稱空域濾波，是陣列處理的一個主要方面，并逐步成為陣列信號處理的標志之一，其實質是通過對各陣元加權進行空域濾波，來達到增強期望信號、抑制干擾信號的目的；而且可以根據信號環境的變化自適應地改變各陣元的加權因子[1-6]。雖然陣列天線的方向圖是全方向的，但陣列的輸出經過加權求和后，卻可以被調整到陣列接收的方向，即增益聚集在一個方向，相當于形成了一個“波束”。這就是波束形成的物理意義所在。波束形成技術的基本思想是：通過將各陣元輸出進行加權求和，在一段時間內將天線陣列波束“導向”到一個方向，對期望信號得到最大輸出功率的導向位置，即給出波達方向估計。在陣列信號處理自適應數字波束形成技術中，線性約束最小方差準則（Linearly Constrained Minimum Variance，LCMV）是比較常用的一種算法[7]，它在保證對期望信號方向增益一定值的條件下，計算最優權向量，使陣列輸出功率最小，因此該算法需要知道精確的期望信號方向作為約束方向。但是實際系統常存在誤差，當期望信號的實際方向與約束方向有誤差時，稱這一誤差為指向誤差。此時，自適應波束形成會把實際期望信號作為干擾，在其方向上形成零陷，導致期望信號相消，線性約束最小方差準則的性能會急劇下降。為了克服LCMV算法對指向誤差的敏感性，學者又提出了很多其他波束形成算法[7-19]。