软件无线电SDR(Software Definied Radio)是在1992年由Jeo Mitola首次提出[1]，目前已经成为无线接收机的基本平台。而自适应数字波束合成DBF(Digital Beamforming)通过对阵列天线各个接受阵元信号进行加权处理，使方向图主瓣对准期望，零陷对准同道干扰，提高接收信干噪比SINR(Signal to Interference and Noise Ratio)[2]。目前，DBF仍然是下一代无线通信的关键技术之一，在LTE-Advanced、802.16m等协议中被采用,例如,MIMO中利用反馈实现发射DBF[3]，Relay中通过凸集优化波束合成进行路由选择[4]。但无论是传统的接收机DBF，还是分布式DBF，都存在两个问题，一是把相干多径信号作为一般同道干扰进行抑制，仅仅利用了波束合成分集，没有利用多径的分集作用。虽然空时RAKE接收机可以实现多径分集，但必须采用CDMA体制，这在4G中并不适用[5]。其次，当把DBF用于软件无线电接收平台时，往往把二者作为独立的两个部分进行讨论，而如何协调系统各个模块间的关系,并没有得到充分研究。    
    本文介绍了采用DBF情况下的软件无线电结构，在数字下变频DDC(Digital Down Conversion)之后进行波束合成，使得复杂的自适应求权加权在基带进行，再考虑频谱估计和位同步解调。通过对多径衰落下的DBF模型介绍，阐述了DBF利用多径分集的方法，并分析相关性能。通过仿真，对系统进行了验证。
1 系统的基本组成
     如果把软件无线电同DBF作为两个独立的部分，DBF的位置在A/D之后立即进行。这时的信号通常是中频信号，速率较高。自适应DBF要实现信号的波达方向DOA(Direction of Arrival)估计，并计算权矢量，运算量相当大。采用FPGA虽然速度可以得到保证，但对FPGA容量需求巨大，而且软件实现复杂。所以考虑DDC以后进行相关DBF操作，把中频信号转换为速率更低的基带信号。现有DSP器件可以完成相关信号处理，满足实时性要求[6]。图1为基于DBF的软件无线电接收机的组成结构图。
    图1中，信号经过N个阵元接收后被并行处理。为简单起见，不考虑同道用户和多径，每个阵元接收信号为：

对信号y(n)进行频偏估计，可以消除残留载波，得到z(n)。对信号z(n)进行脉冲成型、位同步、解调与抽样判决等相关处理后，系统即可恢复出信源传送的原始信息。
2 DBF实现多径分集
　传统DBF单元的处理可分解为三部分：(1)信号采集，得到K次快拍，从而估计出信号协方差矩阵及其逆阵；(2)DOA估计，从而确定最优权矢量解；(3)利用权矢量进行信号加权，得到阵列输出。在衰落信道中，由于多径的存在，弱多径被视为干扰而被抑制，并未利用这些多径，这也正是本文要解决的问题之一。DBF多径分集，利用多径信号的不同来向,对每个多径产生一个权矢量，即形成多个独立方向图，主瓣指向不同的多径信号到达方向，从而实现分集。
2.1 衰落信道下阵列模型
　对于频率选择性衰落,考虑接收机采用阵元个数为N，间距为d的均匀直线阵，并设信号的DOA为θ，以第一个阵元为坐标原点，则信号方向矢量为:

系数θ是常数，其意义在于保证主瓣期望信号方向上的增益为单位增益。对该路多径进行DBF加权，输出为:

    同样的方法，根据式(11)，并行产生L个权矢量。将所求权值分别与接收信号进行加权求和得到L路信号后，再合为一路便得到分集后的信号，如图2所示。但由于频率选择性衰落下各个多径间存在较大相对延时，必须对各个DBF支路输出信号进行延时校正后，才能叠加。延时校正通过各个DBF支路数据每帧同步头或者基带解调后数据的相干运算得到。经过分集作用的输出为: