号的值，对信号进行滤波、误差估计和变步长，求出权值更新向量。并判断其 是否收敛，若不收敛，则返回对输出进行滤波处理，若收敛，则算法结束。每次返回后需要更 新X(η)，参考信号d(η)也应当根据需要进行微调。
[0027] 图2是基于快速LMS算法的智能天线自适应波束形成器的结构框图。来自天线 1，…天线η的信号Χ(η)经过快速LMS算法后分别产生权向量I，. . .，Wn。输入信号X然 后经过权向量W进行滤波后产生输出信号y(η)，参考信号和输出信号之差即是误差信号， 快速LMS算法根据误差信号更新权向量，该波束形成器是一个闭环反馈系统。图中d(n)是 期望输出值，e(n)是误差，v(n)称为主输入端干扰，它可以具体化为测量噪声等。
[0028] 具体处理过程如下：
[0029] (1)权值的初始化设置。权向量W(η)(η= 1，2......，Ν)可为任意值，一般取值可 以为零。
[0030] (2)计算天线阵接收的信号X(η);
[0031] (3)计算天线阵的输出y(n) =WH(n)X(n)
[0032] (4)计算天线阵的误差e(n)=d(n)_XT(n)W(n);
[0033] (5)变步长μ(η) =β (arcsinh(αI e(η)12)+sech(αI e(η)I)-1)
[0034] (6)更新天线阵的N个权向量系数W(n+1) =W(n)+2y(n)e(n)X(n)
[0035] 其中，X(n)是输入信号，d(n)是参考信号，y(n)是输出信号，e(n)是误差信号， W(n)是权向量信号，μ(η)是变步长，α>0是控制函数形状的常数，β>0是控制函数 范围的常数。其中（4)、（5)、（6)三式组成了改进的算法的迭代公式。
[0036] 步长因子对算法的收敛速度影响很大。它的取值大小决定着算法的性能，太大或 者太小都不可取。步长因子取值过小，算法的收敛速度慢，跟不上信号的移动；步长因子取 值较大的话，会带来很大的噪声，直接影响系统的性能。因此，本专利步长因子的选择， 从接收到的信号的统计特性分析估算一个值，按照最优解的方向，由粗到细调整权值，步 长因子由大到小逐渐变化。该自适应LMS算法的核心是采用如上述步骤（4)的步长因子迭 代公式。
[0037] 按照本发明提供的应用于60GHz无线通信系统的自适应波束形成快速LMS计算方 法，所述自适应波束形成快速LMS计算方法还包括对计算出来的信号的误码率采取抑制。
[0038] 按照本发明提供的自适应波束形成快速计算方法，所述自适应波束形成快速计算 方法应用在超高带宽60GHz智能无线收发器芯片的控制程序中。
[0039] 本发明采用的波束形成技术的基本思想是：通过将各阵元接收到的信号进行加权 求和，把天线阵列形成的波束"导向"到一个方向上，使期望用户信号方向得到最大的输出 功率，并相应的对干扰信号进行抑制。
[0040] 本发明提供的自适应波束形成快速LMS计算方法，其基本思想就是在经典的LMS 算法基础上，采用可变步长，且增加权值更新迭代部分。从而降低计算复杂度，大幅度缩短 了自适应波束形成计算耗时，同时对干扰信号有比较好的抑制作用。
[0041] 本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
[0042] 尽管本文较多地使用了权向量、步长等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。 使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加 的限制都是与本发明精神相违背的。
【主权项】
1. 一种快速LMS自适应波束形成的方法，其特征在于，包括以下步骤： 501、 天线阵接收原始信号X(n)，n = 1，2，……，N; 502、 对权向量W(n)进行初始化设置； 503、 计算天线阵的输出y(n) =WH(n)X(n); 504、 计算天线阵的误差e(n) =d(n)-XT(n)W(n); 505、 变步长 μ (η) = β (arcsin h(a |e(n) |2)+sec h(a |e(n) |)-1); 506、 更新天线阵的 N 个权向量 W(n+1) =W(n)+2y(n)e(n)X(n); 507、 判断是否收敛，如果不收敛，则挑转到步骤SOI，如果收敛则算法结束，天线阵将处 理后的信号输入到模数转换器； 其中，N为天线阵元数量，X(n)是输入信号，d(n)是参考信号，y(n)是输出信号，e(n) 是误差信号，W(n)是权向量信号，μ (η)是变步长，μ (η)是e (η)的Sigmoid函数，a是控 制Sigmoid函数形状的常数，β是控制Sigmoid函数范围的常数，Η为矩阵共辄转置符号， Τ为矩阵转置符号。2. 根据权利要求1所述的一种快速LMS自适应波束形成的方法，其特征在于，所述收敛 的判定方法为：其中，λ_是输入信号向量自相关矩阵的最大特征值。3. 根据权利要求1或2所述的一种快速LMS自适应波束形成的方法，其特征在于，所述 步骤S02中，对权向量进行初始化设置为将所有W(n)置为零。4. 根据权利要求3所述的一种快速LMS自适应波束形成的方法，其特征在于，天线阵的 波束形成器对输出的数据进行误码率抑制以后，再输入到模数转换器，通过模数转换器后 再传送到功率放大器，经过功率放大器再通过天线输出。
【专利摘要】本发明公开了一种快速LMS自适应波束形成的方法，旨在公开一种计算快速、稳态失调小的波束形成方法，其算法为首先进行权值的初始化设置，确定算法初始化条件；然后程序开始获取输入信号以及参考信号的值，对信号进行滤波、误差估计和变步长，求出权值更新向量。并判断其是否收敛，若不收敛，则返回对输出进行滤波处理，若收敛，则算法结束。此方案适用于60GHz无线通信系统。
【IPC分类】H04W16/28
【公开号】CN105282761
【申请号】CN201510603378
【发明人】梁海浪, 贺向阳, 周建荣
【申请人】梁海浪, 周建荣
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年9月21日