CN100365962C - 一种智能天线的开关波束－自适应二级基带接收方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收方法及其系统。开关波束型智能天线系统实现成本低，但是相应信号处理增益也较低；自适应型智能天线系统的信号处理增益较高，但是实现成本却也较高。本发明将上述两种类型智能天线系统结合起来，以达到最佳系统性能和最低的成本。即在系统实现成本不会有很大提高的前提下，增加开关波束型智能天线系统的信号处理增益。

Description

一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收方法及其系统

技术领域

本发明涉及无线通信系统，尤其涉及一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收方法及其系统。

背景技术

无线通讯系统用户设备与基站之间的信号是通过无线信道传播的。由于无线信道相对有线信道，性质较为恶劣，存在衰落、多径等诸多干扰，所以无线通讯系统的无线信号接收处理方法一直是直接影响系统性能的一个决定因素。

CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址)系统作为一种无线通讯系统，具有无线通讯系统的以上特征。并且，由于其本身在同一个时间和同一个频点具有多个用户发射信号的特点，所以这种系统还具有自干扰，即不同用户相互干扰，多址干扰(MAI，MultipleAccess Interference)的特点，其无线信号的接收更加困难。但是由于这种系统具有系统容量大、频谱利用率高、对背景噪声良好的抑制以及保密性好等特点，其逐渐成为无线通讯的主流技术之一。

为了达到CDMA系统无线信号的良好接收效果，从而增加系统的容量，在传统上采用了时间分集、天线分集等技术。这些技术的采用在一定程度上取得了良好的效果，但是技术的发展以及实际应用对于系统无线信号的接收提出了更高的要求。近年来，多用户检测(MUD，MultiUser Detection)技术、自适应均衡技术以及智能天线(Smart Antenna)技术的发展，为进一步提高CDMA系统对于无线信号的接收性能提供了可能。

其中，智能天线技术来源于军事技术中的阵列天线(Array Antenna)技术，属于一种通过空间信息区别不同用户的空间分集方法。由于无线通讯系统属于大用户量的、饱和性的无线系统，如何将以往在阵列天线技术发展中取得的结果在无线通讯中加以运用是工程师面临的一个问题。一个典型的智能天线系统可以分为三个大的部分：信号接收单元、波束形成单元以及权值确定单元，如图1所示。

信号接收单元(10)依次包括：天线阵列(由天线阵元1011-101N构成)以及各个天线阵元对应的射频通道(1021-102N)。多个天线阵元按照一定几何关系构成天线阵列，分别独立进行接收空中无线信号的工作。为了保证这些信号可以用于后面的处理，要求它们具有相关性，如此各个相邻阵元之间的距离一般为接收射频信号波长的一半左右。各个射频通道与天线阵元相对应，完成对于天线阵元输出的信号的放大与解调功能。信号接收单元输入为空中的无线信号，输出为具有相关关系的解调后的复信号(x1-xN)。

波束形成单元(11)依次包括：复数乘法器组(由复数乘法器1111-111N组成)以及复数加法器(112)。复数乘法器组中的复数乘法器(111i，i＝1，2，……，N)完成输入的解调后的信号与通过权值确定单元得到的对应权值(ωi)之间的乘法运算，输出信号进入复数加法器。复数加法器进行各个复数乘法器输出结构的求和工作，输出为波束形成的输出信号r。同时，r作为整个智能天线系统的输出，提供给无线信号接收系统进行后期处理。

权值确定单元(12)完成确定波束形成单元中各个复数乘法器对应权值(ωi)的功能。权值确定单元输入为信号接收单元各个射频通道的输出(x1-xN)和波束形成单元的输出r，输出为完成波束形成单元中各个复数乘法器对应权值(ωi)。这个单元是智能天线系统的核心部分，其输出权值的质量直接影响整个智能天线系统输出信号r的质量。

智能天线系统从待处理信号的中心频率上可以分为两个大类：中频智能天线系统和基带智能天线系统。

中频智能天线系统中信号接收单元各个射频通道的输出(x1-xN)和波束形成单元的输出r的中心频率为中频信号。其处理方法是不区分用户。采用这种类型的智能天线系统可以形成“智能小区”(Smart Cell)，通过调节小区的覆盖区域来提高系统的接收质量。

基带智能天线系统中信号接收单元各个射频通道的输出(x1-xN)和波束形成单元的输出r的中心频率为基带信号。其处理方法是可以区别或者不区分用户，但是一般采用区别用户的处理方法。采用这种类型的智能天线系统可以对于不同的用户形成对应的接收波束，获得更加良好的接收性能。

CDMA系统在同一个时刻、同一个频点存在多个不同用户同时发射信号。所以采用不区别用户的中频型智能天线系统，取得的接收效果不加。而采用区别用户的基带型智能天线系统，获得的接收效果一般优于中频型智能天线系统。所以，对于CDMA系统，一般采用基带型智能天线系统提高接收质量。

基带型智能天线系统从确定权值的方法上可以分为三个大类：开关波束(SwitchBeamed)型智能天线系统、到达方向角(DOA，Direction Of Arrived)型智能天线系统以及自适应(Adaptive)型智能天线系统。

开关波束型智能天线系统在使用前，首先需要将小区划分为若干波束区域并且保存各个波束对应的权值。在工作时，这种类型的智能天线系统针对用户信号判断用户属于那个确定的波束，利用对应权值对该用户进行波束形成，得到输出信号。典型的开关波束型智能天线系统的权值确定单元可以分为三个模块：波束信号质量指标计算模块、波束判决模块以及权值查找模块，如图2所示。波束信号质量指标计算模块完成对各个确定的波束内信号质量指标的结算，输出对应波束的信号质量指标(V1，V2，……，VM)；波束判决模块通过这些信号质量指标，判决对应用户位于哪个波束内，输出该波束对应标号(Index)；权值查找模块实际一般用查找表或者数据库实现，完成对应波束标号的计算权值的获得，输出为波束形成单元对应的权值(ω1，ω2，……，ωN)。一个典型的理想波束形状以及波束之间的关系如图3所示。点O(30)为基站位置。两个确定的波束区域I(311)与波束区域II(312)，它们之间具有部分共同覆盖的区域(III)。对于这样的波束图样，不同位置的、到达基站天线阵列信号强度相同的用户信号的系统处理增益是不同的。位于波束中心线的用户，即对应图中A位置(321)，处理增益最大；而位于两个波束交接点与基站连线上的用户，即对应图中B位置(321)，处理增益则最小。开关波束型智能天线系统是传统多扇区空间分集的一种推广，具有性能可靠、结构简单和实现代价低等优点。但是，由于一般实现的波束覆盖角度都较大，这种系统的处理增益有限。并且，这类系统仅仅能够提供用户信号的幅度增益，无法提供相角校正。

到达方向角型智能天线系统中，首先利用各个天线阵元之间接收信号之间的相关性关系，提取用户信号的到达角度信息，再利用角度信息构造输出为波束形成单元对应的权值(ω1，ω2，……，ωN)。这类智能天线系统是目前学术研究的热点之一，具有相对相对较小的波束覆盖角度以及相应的较大信号处理增益。但是，由于这类方法一般计算相对复杂，一般都需要进行矩阵运算，所以系统相对结构复杂、实现成本较高。

自适应(Adaptive)型智能天线系统，采用了自适应学习方法的思想。基于一定准则，在依靠当前输入信号以及理想信号的偏差获得的优化方向上，逐次改变系统当前的权值(ω1，ω2，……，ωN)，使得系统不断优化，处理增益不断提高。这种类型的系统的波束形成是逐渐优化的，可能形成中心对准用户并且覆盖角度较小的波束。而且对于信号的角度这种方法也可以校正。并且，该方法本身可能带来形成的波束的零陷(接收信号增益为0，即该方向信号被完全抑制)对准最强干扰的附加效果。所以，这种类型的智能天线系统信号的处理效果最好，增益最大。但是，由于这种处理方法可能需要矩阵运算(与选取的准则有关)，运算量相对较大，并且这种运算量会随着系统中采用的阵元数目的增加而急剧增大。而且，这种方法的收敛速度也会并且这种运算量会随着系统中采用的阵元数目的增加而急剧降低。这样带来系统结构相对复杂，以及实现成本较高的缺点。

每一种类型的基带智能天线系统的信号处理增益以及实现成本是不同的。开关波束型智能天线系统实现成本低，但是相应信号处理增益也较低；自适应型智能天线系统的信号处理增益较高，但是实现成本却也较高。实际上，无论哪种类型的基带型智能天线系统，都是利用各个天线阵元接收信号之间既不完全相同又具有一定相关性的特点，通过信号处理方法提取信号空间信息(明显的或者隐含的)，并且对各个接收的信号加以校正合并，以达到所需的信号增益的目的。

发明内容

本发明的目的在于提出一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收方法及其系统，本发明将上述两种类型智能天线系统结合起来，以达到最佳系统性能和最低的成本。即在系统实现成本不会有很大提高的前提下，增加开关波束型智能天线系统的信号处理增益。

本发明是这样实现的：

a：智能天线系统接收无线信号，以及将射频信号转换为待处理的基带信号，还包括

a1：通过天线阵列的阵元及其相应天馈系统接收无线信号，输出射频信号；

a2：利用各个对应的射频通道对得到的射频信号进行处理，包括功率放大、通道校正、解调以及匹配滤波，输出待处理的基带信号。

b：对步骤a的输出信号由开关波束型智能天线进行接收处理，输出最优和次优波束形成的接收信号，还包括

b1：通过对步骤a的输出信号，计算得到对应每个波束信号质量指标；

b2：对步骤b1中得到的指标进行判决，确定对应最优和次优的波束的标号；

b3：通过步骤b2中获得的标号，查找得到对应最优和次优的波束的两组权值；

b4：分别对步骤b3得到对应最优和次优的波束的两组权值进行波束形成，获得两个波束形成的接收信号。

c：对步骤b输出的两个信号由权值型自适应型智能天线进行接收处理，输出一个信号作为整个系统的输出，包括：

c1：对输入信号进行波束形成，获得智能天线系统的最后输出信号；

c2：通过对输入信号以及系统输出信号的计算，获得更新权值的方向与数值；

c3：进行权值更新。

d：返回步骤a。

步骤c2中权值计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ω}}_k=(r_I-p)[r_{1I}+j{r}_{1R},r_{2I}+j{r}_{2R}]\\ {\mathrm{\ω}}_k={\mathrm{\ω}}_{k-1}+{\mathrm{\μ\Δ\ω}}_k\end{array}\right.$

其中，p为已知导频信号，ω_k-1，ω_k分别为第k-1次与第k次的权值，

r为在上行信道存在导频的时刻，对于权值型自适应型智能天线的输出信号：

r＝r₁ω₁+r₂ω₂

其中，r₁，r₂为步骤b4中获得的最优、次优两个波束形成的接收信号，ω₁，ω₂为分别对应于r₁，r₂的权值，

J为单元优化指标，是输出信号中的导频部分与已知导频的最小二乘，所述输出信号中的导频部分为信号的虚部，对应Q路，所述J的计算公式为：

J＝‖r₁-p‖²

r_I表示信号r的虚部，r_R表示信号r的实部。

用于实现如权利要求1该的方法的一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收装置，包括

信号接收单元，用于接收无线信号，将无线信号变为射频信号，并将射频信号转换为待处理的基带信号；

第一级开关波束型智能天线单元，用于接收信号接收单元输出的基带信号，并输出最优和次优波束形成的接收信号；以及

第二级权值型自适应型智能天线单元，接收第一级开关波束型智能天线单元的信号，将其处理后作为整个系统的输出信号。

该信号接收单元依次包括：天线阵列以及各个天线阵元对应的射频通道。该天线阵列由多个天线阵元按照一定几何关系构成，该天线阵元分别独立接收空中无线信号。各个相邻天线阵元之间的距离是接收射频信号波长的一半左右，以使输出信号具有相关性，并作为第一级开关波束型智能天线单元的输入信号。

该第一级开关波束型智能天线单元包括：

对应最优波束的波束形成单元；

对应次优波束的波束形成单元，该两个波束形成单元输出波束形成的信号；以及

权值确定单元，用于为波束形成单元确定并提供权值。

该两个波束形成单元分别依次包括：由复数乘法器组成的复数乘法器组以及复数加法器；该复数乘法器组中的复数乘法器将解调后的输入信号与通过权值确定单元得到的对应权值进行乘法运算，输出信号进入复数加法器；该复数加法器将各个复数乘法器输出结果的进行求和，输出分别为波束形成的输出信号r1和r2，提供给第二级权值型自适应型智能天线单元进行处理。

该权值确定单元包括，

波束信号质量指标计算模块，用于对各个确定的波束内信号质量指标进行计算，并输出对应波束的信号质量指标；

波束判决模块，根据信号质量指标，判决对应用户对应的最优和次优波束位置，输出两个波束对应标号；以及

权值查找模块，通过查找表或者数据库，获得两个对应波束标号的计算权值，并输出两个波束形成单元对应的权值。

该第二级权值型自适应智能天线单元，包括：

自适应权值确定单元，用于为二维波束形成单元提供权值；

二维波束形成单元，接收第一级开关波束形成单元输出的信号以及自适应权值确定单元提供的权值，经处理后输出整个系统的信号。

该二维波束形成单元依次包括：两个复数乘法器以及复数加法器，该两个复数乘法器将输入的解调后的信号与通过权值确定单元得到的两个对应权值进行乘法运算，输出信号进入复数加法器；该复数加法器将两个复数乘法器输出结果进行求和，输出为波束形成的输出信号r，提供给无线信号接收系统进行后期处理。

第二级权值型自适应智能天线单元中权值确定单元依次包括：

对应两个输出信号的两组虚实部交换单元和乘法器、输出信号求虚部模块、误差计算模块、加法器以及存储器。

该对应两个输出信号的两组虚实部交换单元和乘法器确定对应两个权值的寻优方向。

输出信号求虚部模块、误差计算模块确定输出信号中导频与已知导频信号的误差。

加法器以及存储器进行权值的更新操作，系统输出ω1及ω2作为新的权值参与下一次的波束形成。

本发明中的方法综合考虑了两种不同类型的智能天线系统的优缺点，采用了二级智能天线处理的结构。对应开关波束型智能天线系统而言，其最终的波束形成相当于对于开关波束智能天线最优波束以及次优波束进行了一种加权求和，可以获得中心位置位于两个波束中心之间的新的波束，这样就提高了智能天线系统的信号处理增益。对应自适应型智能天线系统而言，其运算量以及系统规模不会随着天线阵元数目的扩大而急剧增长，可以很好地控制成本。

附图说明

图1是典型的智能天线系统结构框图。

图2是典型的开关波束型智能天线系统的权值确定单元。

图3是典型的理想波束形状以及波束之间的关系图。

图4是本发明的装置结构图。

图5是本发明中第一级开关波束型智能天线单元权值确定单元的结构图。

图6是对应WCDMA系统的第一级开关波束智能天线单元波束质量指标计算模块结构图。

图7是本发明系统形成的波束图以及对不同位置用户的接收效果图。

图8是WCDMA系统的第二级自适应型智能天线单元的最小二乘方法对应计算模块的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本实施例结合WCDMA系统说明本发明的应用。

一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收方法，该方法包括以下步骤，

a：智能天线系统接收无线信号，以及将射频信号转换为待处理的基带信号；包括

a1：通过天线阵列的阵元及其相应天馈系统接收无线信号，输出射频信号；

a2：利用各个对应的射频通道对得到的射频信号进行处理，包括功率放大、通道校正、解调以及匹配滤波，输出待处理的基带信号。

b：对步骤a的输出信号由开关波束型智能天线进行接收处理，输出最优和次优波束形成的接收信号；包括

b1：通过对步骤a的输出信号，计算得到对应每个波束信号质量指标；

b2：对步骤b1中得到的指标进行判决，确定对应最优和次优的波束的标号；

b3：通过步骤b2中获得的标号，查找得到对应最优和次优的波束的两组权值；

b4：分别对步骤b3得到对应最优和次优的波束的两组权值进行波束形成，获得两个波束形成的接收信号。

c：对步骤b输出的两个信号由权值型自适应型智能天线进行接收处理，输出一个信号作为整个系统的输出；包括：

c1：对输入信号进行波束形成，获得智能天线系统的最后输出信号；

c2：通过对输入信号以及系统输出信号的计算，获得更新权值的方向与数值；

c3：进行权值更新。

d：返回步骤a。

第二级权值型自适应智能天线单元中权值计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ω}}_k=(r_I-p)[r_{1I}+j{r}_{1R},r_{2I}+j{r}_{2R}]\\ {\mathrm{\ω}}_k={\mathrm{\ω}}_{k-1}+{\mathrm{\μ\Δ\ω}}_k\end{array}\right.$

其中，p为已知导频信号，

r为在上行信道存在导频的时刻，对于第二级权值型自适应型智能天线单元的输出信号：

r＝r₁ω₁+r₂ω₂

J为单元优化指标，是输出信号中的导频部分(对应Q路，信号的虚部)与已知导频的最小二乘：

J＝‖r₁-p‖²

r_I表示信号r的虚部，r_R表示信号r的实部。

以下是本发明系统对应的装置结构说明。

图4中，对应本发明的方法，本发明的装置依次包括：信号接收单元(10)、第一级经改造的开关波束型智能天线单元(41)以及第二级自适应型智能天线单元(42)。

信号接收单元(40)与常规智能天线的相应部分相同，完成本发明方法中步骤a的操作。

信号接收单元依次包括：天线阵列(由天线阵元1011-101N构成)以及各个天线阵元对应的射频通道(1021-102N)。多个天线阵元按照一定几何关系构成天线阵列，分别独立进行接收空中无线信号的工作。所述一定几何关系包括直线型、圆型、双曲线型和弧线型等。为了保证这些信号可以用于后面的处理，要求它们具有相关性，如此各个相邻阵元之间的距离一般为接收射频信号波长的一半左右。各个射频通道与天线阵元相对应，完成对于天线阵元输出的信号的放大与解调功能。信号接收单元输入为空中的无线信号，输出为具有相关关系的解调、匹配滤波后的复信号(x1-xN)。其输出作为第一级经改造的开关波束型智能天线单元的输入信号。

第一级开关波束智能天线单元(41)相对常规的开关波束智能天线多一个相对应次优波束的波束形成单元(112)，并且其相应的权值确定单元也发生变化。这部分完成本发明方法中步骤b的操作。

第一级开关波束智能天线单元(41)包括：对应最优波束的波束形成单元(111)、对应次优波束的波束形成单元(112)以及改造的权值确定单元(410)。

两个波束形成单元分别依次包括：复数乘法器组(由复数乘法器组成)以及复数加法器。复数乘法器组中的复数乘法器完成解调后的输入信号与通过权值确定单元得到的对应权值之间的乘法运算，输出信号进入复数加法器。复数加法器进行各个复数乘法器输出结构的求和工作，输出分别为波束形成的输出信号r1和r2。同时，r1和r2作为整个智能天线系统的输出，提供给第二级自适应型智能天线单元进行后期处理。

如图5所示为，第一级开关波束型智能天线单元权值确定单元的结构图。权值确定单元包括波束信号质量指标计算模块(20)、波束判决模块(51)以及权值查找模块(52)。波束信号质量指标计算模块(20)完成对各个确定的波束内信号质量指标的结算，输出对应波束的信号质量指标；波束判决模块(51)通过这些信号质量指标，判决对应用户对应的最优和次优波束位置，输出两个波束对应标号；权值查找模块(52)实际一般用查找表或者数据库实现，完成两个对应波束标号的计算权值的获得，输出为两个波束形成单元对应的权值。

图6是WCDMA系统的第一级开关波束智能天线单元波束质量指标计算模块(20)结构图。本模块依次包括：波束形成模块(61)、解扩解扰模块(62)、存储器(63)以及时序控制模块(64)。波束形成模块(61)分别依次包括：复数乘法器组(由复数乘法器6111-611N组成)以及复数加法器(612)。复数乘法器组中的复数乘法器(6111-611N)完成输入的解调后的信号与通过权值确定单元得到的对应权值(ω1，ω2，……，ωN)之间的乘法运算，输出信号进入复数加法器(612)。复数加法器(612)进行各个复数乘法器输出结构的求和工作，输出分别为波束形成的输出信号r′。r′输入解扩解扰模块(62)。该模块参考系统输入的同步信号，得到输入信号对应的累加值。对应不同的波束的解扩解扰计算输出，分别存储于存储器(63)的不同位置，其输出作为后面判决的基础。时序控制模块(64)对以上各个模块进行控制，使得在一个运算周期内，对一个已知波束进行接收信号质量指标的计算，并且存储于规定的位置。

第二级自适应智能天线单元(42)对应常规自适应智能天线系统，区别在于其输入为第一级开关波束智能天线单元对应的两个输出r1和r2，而不是信号接收部分的输出。并且，这部分的维数是二维的。这部分完成本发明方法中步骤c的操作。

第二级自适应智能天线单元(42)包括：二维波束形成单元(113)以及自适应权值确定单元(420)。二维波束形成单元依次包括：两个复数乘法器以及复数加法器。两个复数乘法器完成输入的解调后的信号与通过权值确定单元得到的两个对应权值之间的乘法运算，输出信号进入复数加法器。复数加法器进行两个复数乘法器输出结构的求和工作，输出为波束形成的输出信号r，

r＝r₁ω₁+r₂ω₂

ω1，ω2是权值确定单元所确定的权值。r即作为整个智能天线系统的输出，提供给无线信号接收系统进行后期处理。

图7为本发明系统形成的波束图以及对不同位置用户的接收效果。

点O(30)为基站位置。两个确定的波束区域I(311)与波束区域II(312)对应开关波束型智能天线系统的确定的已知波束。对于这样的波束图样，不同位置的、到达基站天线阵列信号强度相同的用户信号的系统处理增益是不同的。位于波束中心线的用户，即对应图中A位置(321)，处理增益最大；而位于两个波束交接点与基站连线上的用户，即对应图中B位置(322)，处理增益则最小。本发明的步骤3，即第二级自适应智能天线单元的波束形成相当于对于最优波束以及次优波束进行了一种加权求和，可以获得中心位置位于两个波束中心之间的新的波束(71)。新波束对应波束区域III，这样就提高了智能天线系统对B位置(322)的用户的信号处理增益。

自适应权值确定单元与常规系统中对应单元结构相同，基于一定准则，在依靠当前输入信号以及理想信号的偏差获得的优化方向上，逐次改变系统当前的权值，使得系统不断优化，处理增益不断提高。

图8是WCDMA系统的第二级自适应型智能天线单元的最小二乘方法对应计算模块的结构图。本模块依次包括：对应两个输出信号的两组虚实部交换单元(811、812)和乘法器(831、832)、输出信号求虚部模块(82)、误差计算模块(84)、加法器(85)以及存储器(86)。对应两个输出信号的两组虚实部交换单元(811、812)和乘法器(831、832)完成对应两个权值的寻优方向的确定。  输出信号求虚部模块(82)、误差计算模块(84)确定输出信号中导频与已知导频信号的误差获得。  加法器(85)以及存储器(86)进行权值的更新操作。

系统输出(ω1，ω2)作为新的权值参与下一次的波束形成。

最后对系统的运算规模进行总结。经过计算，对于具有N个天线阵元的智能天线系统，本发明中的方法共需要进行12N+20次实数乘法和3N+8次的实数加法。可见系统的运算规模和系统规模之间呈线形关系，这种方法是可接收的，其成本不会随着系统规模的扩大而急剧增加。

Claims (12)

1.一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤，

a：智能天线系统接收无线信号，以及将射频信号转换为待处理的基带信号；

b：对步骤a的输出信号由开关波束型智能天线进行接收处理，输出最优和次优波束形成的接收信号；

c：对步骤b输出的两个信号由权值型自适应型智能天线进行接收处理，输出一个信号作为整个系统的输出；

d：返回步骤a；

其中，步骤b包括：

b1：通过对步骤a的输出信号，计算得到对应每个波束信号质量指标；

b2：对步骤b1中得到的指标进行判决，确定对应最优和次优的波束的标号；

b3：通过步骤b2中获得的标号，查找得到对应最优和次优的波束的两组权值；

b4：分别对步骤b3得到对应最优和次优的波束的两组权值进行波束形成，获得两个波束形成的接收信号。

2.如权利要求1所述的一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收方法，其进一步特征在于，步骤a还包括

a1：通过天线阵列的阵元及其相应天馈系统接收无线信号，输出射频信号；

a2：利用各个对应的射频通道对得到的射频信号进行处理，包括功率放大、通道校正、解调以及匹配滤波，输出待处理的基带信号。

3.如权利要求1所述的一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收方法，其进一步特征在于，步骤c还包括：

c1：对输入信号进行波束形成，获得智能天线系统的最后输出信号；

c2：通过对输入信号以及系统输出信号的计算，获得更新权值的方向与数值；

c3：进行权值更新。

4.如权利要求3所述的一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收方法，其进一步特征在于，步骤c2中权值计算公式为：

$\left\{\begin{array}{c}\mathrm{\Δ}{\mathrm{\ω}}_k=(r_I-p)[r_{1I}+j{r}_{1R,r_{2I}}+j{r}_{2R}]\\ {\mathrm{\ω}}_k={\mathrm{\ω}}_{k-1}+\mathrm{\μ\Δ}{\mathrm{\ω}}_k\end{array}\right.$

其中，p为已知导频信号，ω_k-1，ω_k分别为第k-1次与第k次的权值，

r为在上行信道存在导频的时刻，对于权值型自适应型智能天线的输出信号：

r＝r₁ω₁+r₂ω₂

其中，r₁，r₂为步骤b4中获得的最优、次优两个波束形成的接收信号，ω₁，ω₂为分别对应于r₁，r₂的权值，

J为单元优化指标，是输出信号中的导频部分与已知导频的最小二乘，所述输出信号中的导频部分为信号的虚部，对应Q路，所述J的计算公式为：

J＝‖r_I-p‖²

r_I表示信号r的虚部，r_R表示信号r的实部。

5.一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收装置，其特征在于，包括

信号接收单元，用于接收无线信号，将无线信号变为射频信号，并将射频信号转换为待处理的基带信号；

第一级开关波束型智能天线单元，用于接收信号接收单元的输出信号，并输出最优和次优波束形成的接收信号；以及

第二级权值型自适应型智能天线单元，接收第一级开关波束型智能天线单元的信号，将其处理后作为整个系统的输出信号；

其中，所述第一级开关波束型智能天线单元包括：

对应最优波束的波束形成单元；

对应次优波束的波束形成单元，所述两个波束形成单元输出波束形成的接收信号；以及

权值确定单元，用于为波束形成单元确定并提供权值；

其中，所述权值确定单元包括：

波束信号质量指标计算模块，用于对各个确定的波束内信号质量指标进行计算，并输出对应波束的信号质量指标；

波束判决模块，根据信号质量指标，判决对应用户对应的最优和次优波束位置，输出两个波束对应标号；以及

权值查找模块，通过查找表或者数据库，获得两个对应波束标号的计算权值，并输出两个波束形成单元对应的权值。

6.如权利要求5所述的一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收装置，其进一步特征在于，所述信号接收单元依次包括：天线阵列以及各个天线阵元对应的射频通道。

7.如权利要求6所述的一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收装置，其进一步特征在于，所述天线阵列由多个天线阵元按照一定几何关系构成，所述天线阵元分别独立接收空中无线信号。

8.如权利要求7所述的一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收装置，其进一步特征在于，各个相邻天线阵元之间的距离是接收射频信号波长的一半左右，以使输出信号具有相关性，并作为第一级开关波束型智能天线单元的输入信号。

9.如权利要求5所述的一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收装置，其进一步特征在于，所述两个波束形成单元分别依次包括：由复数乘法器组成的复数乘法器组以及复数加法器；所述复数乘法器组中的复数乘法器将解调后的输入信号与通过权值确定单元得到的对应权值进行乘法运算，输出信号进入复数加法器；所述复数加法器将各个复数乘法器输出结果的进行求和，输出分别为波束形成的输出信号r1和r2，提供给第二级权值型自适应型智能天线单元进行处理。

10.如权利要求5所述的一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收装置，其进一步特征在于，所述第二级权值型自适应智能天线单元，包括：

自适应权值确定单元，用于为二维波束形成单元提供权值；

二维波束形成单元，接收第一级开关波束形成单元输出的信号以及自适应权值确定单元提供的权值，经处理后输出整个系统的信号。

11.如权利要求10所述的一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收装置，其进一步特征在于，所述二维波束形成单元依次包括：两个复数乘法器以及复数加法器，所述两个复数乘法器将输入的解调后的信号与通过权值确定单元得到的两个对应权值进行乘法运算，输出信号进入复数加法器；所述复数加法器将两个复数乘法器输出结果进行求和，输出为波束形成的输出信号r，提供给无线信号接收系统进行后期处理。

12.如权利要求10所述的一种智能天线的开关波束-自适应二级基带接收装置，其进一步特征在于，第二级权值型自适应智能天线单元中自适应权值确定单元依次包括：

对应两个输出信号的两组虚实部交换单元和乘法器、输出信号求虚部模块、误差计算模块、加法器以及存储器，

其中，所述对应两个输出信号的两组虚实部交换单元和乘法器确定对应两个权值的寻优方向，输出信号求虚部模块、误差计算模块确定输出信号中导频与已知导频信号的误差，加法器以及存储器进行权值的更新操作，系统输出ω1及ω2作为新的权值参与下一次的波束形成。

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