智能天线自适应波束算法的性能比较及仿真

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1、王小娟：智能天线自适应波束算法的性能比较及仿真目录摘要-2-第1章绪论-3-1.1智能天线概述-3-1.2智能天线研究现状-4-1.2.1日本智能天线试验平台-4-1.2.2美国试验平台-4-1.2.3中国大唐智能天线-4-第2章波束形成的理论基础-5-2.1天线阵列阵元的配置-5-2.1.1均匀线阵-5-2.1.2均匀圆阵-6-2.2常规波束形成的方法-7-2.2.1概述-7-2.2.2常规波束形成的模型及工作原理-8-2.3自适应波束形成算法简介-10-第3章自适应算法性能分析-12-3.1

2、算法描述-12-3.1.1采样矩阵求逆(SMI)算法-12-3.1.2最小均方(LMS)算法-13-3.1.3递推最小均方(RLS)算法-16-3.1.4恒模(CMA)算法-19-3.2自适应算法性能比较-20-3.2.1算法收敛特性和运算复杂度-20-3.2.2算法的抗干扰性-21-第4章结论与展望-22-4.1结论...................................................-22-4.2展望-22-参考文献......................

3、................................-23-23王小娟：智能天线自适应波束算法的性能比较及仿真摘要智能天线技术是第三代移动通信系统的关键技术之一，也是国内外热门的研究课题。由于无线移动通信的信道传输环境具有复杂性和不确定性，存在多径衰落和时延扩展，因此造成了符号间串扰、同信道干扰、多址干扰等，这些干扰降低了链路性能和系统容量，智能天线技术是解决以上问题的方法之一。本文首先在绪论中介绍了智能天线的发展背景、研究现状。其次阐述了智能天线和自适应波束形成的基本理论，然后对自

4、适应算法进行了研究，对其性能进行了比较。对一些基本的自适应算法最小均方算法、恒模算法及递推最小均方算法进行了分析讨论，用计算机仿真的结果论证了算法的性能。关键词：智能天线；波束形成23王小娟：智能天线自适应波束算法的性能比较及仿真第1章绪论1.1智能天线概述一般而言，智能天线被定义为[1]：具有测向和波束形成能力的天线阵列。现有的频分多址(FDMA)、时分多址(TDMA)和码分多址(CDMA)分别是在频域、时域和码组上实现用户的多址接入，而空域资源尚未得到充分的利用。如何开发空间资源，将是一条解

5、决目前频谱资源匾乏的有效途径。如果能够在基站与移动用户之间建立一条能量相对集中的无线链路，并能追踪移动台的活动，那么就可以有效的利用空间资源。这些就是智能天线得以提出和发展的客观环境。从技术发展的角度来看，智能天线系统还可以认为是自适应天线在现代移动通信系统中的进一步发展。早在60年代，自适应天线就开始应用于诸如目标跟踪、抗信号阻塞等军事电子领域中。由于价格等因素一直未能普及到其它通信领域。近年来，现代数字信号处理技术发展迅速，数字信号处理芯片处理能力不断提高，芯片价格己经可以为现代通信系统所接

6、受。同时，利用数字技术在基带形成天线波束成为可能，以此代替模拟电路形成天线波束方法，提高了天线系统的可靠性与灵活程度，智能天线技术因此开始在移动通信中得到应用。智能天线能识别信号的来波方向(DOA)[2]，从而实现在相同频率、时间和码组上用户量的扩展。因此可以把智能天线看作实现SDMA的关键技术。采用智能天线技术可提高移动通信系统的容量及服务质量，W-CDMA系统就采用自适应天线阵列技术，增加系统容量。我国TD-SCDMA系统是应用智能天线技术的典型范例。TD-SCDMA系统采用TDD(时分双工

7、)方式，使上下射频信道完全对称，可同时解决诸如天线上下行波束赋形、抗多径干扰和抗多址干扰等问题。该系统具有精确定位功能，可实现软切换，减少信道资源浪费。采用智能天线技术有很多优点。通过波束形成调节波束，可以提高天线增益及主旁瓣比等指标，减少移动通信系统中的同频干扰，降低频率复用系数，提高频谱利用效率。使用智能天线后，无须增加新的基站就可改善系统覆盖质量，扩大系统容量，增强现有移动通信网络基础设施的性能。智能天线潜在的性能效益表现在多方面，例如，抗多径衰落、减小时延扩展、支持高数据速率、抑制干扰、

8、减少远近效应、减小中断概率、改善比特误码率(BitErrorRate)23王小娟：智能天线自适应波束算法的性能比较及仿真、增加系统容量、提高频谱效率、支持灵活有效的越区切换、扩大小区覆盖范围、灵活的小区管理、延长移动台电池寿命、以及维护和运营成本较低，等等。1.2智能天线研究现状1.2.1日本智能天线试验平台日本三菱电气和ATR光电通信研究所等联合研制了用于卫星通信用的移动DBF试验系统。该系统由4米4的16阵元平面方阵组成，阵元间距为半波长，载波为1.542GHz，经过数字下变频后，变为中频信