智能天线中变步长LMS自适应波束形成算法研究.pdf

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1、第31卷第8期计算机仿真2014年8月文章编号：1006—9348(2014)08—0199—05智能天线中变步长LMS自适应波束形成算法研究张会芝，杨育捷，王鲜芳(1．河南师范大学计算机与信息工程学院，河南新乡453007；2．河南省高校计算智能与数据挖掘工程技术研究中心，河南新乡453007)摘要：波束形成算法是智能天线研究的核心内容，可以使天线有效地接收期望信号并抑制干扰信号，但各种算法均存在计算量大、收敛速度慢、稳态误差大等缺点。为提高系统性能，提出了一种改进的变步长LMS自适应波束形成算法，其步长

2、因子由上一步长因子和自相关误差共同确定。对新算法的性能进行了理论分析，并推导了确保算法收敛的参数的取值范围。计算机仿真结果与理论分析一致，与现有的变步长算法相比，新的变步长LMS算法具有较快的收敛速度、较小的稳态误差以及较低的算法复杂度，非常适用于智能天线波束形成问题。关键词：智能天线；最小均方算法；波束形成；变步长中图分类号：TP301．6文献标识码：BResearchonVariableStepSizeLMSAdaptiveBeam—-FormingAlgorithmforSmartAntennaZHA

3、NGHui—zhi，YANGYu—jie，WANGXian—fang(1．CollegeofComputerandInformationEngineering，XinxiangHenan453007，China；2．HenanNormalUniversity，ComputationalIntelligenceandDataMiningEngineeringTechnologyResearchCenterofCollegesandUniversitiesinHenanProvince，XinxiangHena

4、n453007，China)ABSTRACT：Beam—formingalgorithmisthecoreofsmartantennaresearch．Itmakesantennareceivedesiredsig-nalandsuppresstheinterferencesignalefectively．Butsomeofalgorithmshavetheshortcomingssuchashi【gheom—putationalcomplexity，slowconvergencerateandhighst

5、eady—stateerror．Forimprovingthesystem’sperformance，animprovedvariablestepsizeLeastMeanSquare(LMS)algorithmforsmartantennawasproposed，anditsstepsizefactorwasdeterminedbypreviousstepsizeandauto—corelationeror．First，theperformanceofthenewLMSalgo—rithmwasanaly

6、zedtheoretically．Secondly，thevaluerangeofparameterOtwaseducedtoguaranteethealgorithm’Sconvergence．Finally，simulationresultsconfirmthetheoreticalanalysisanddemonstratethattheproposedalgorithmhasfasterconvergencerate。lowersteady—stateerorandlesscomplexitytha

7、nthestate—of—theartalgorithms，whichshowthatthenewLMSalgorithmisverysuitableforbeam—forminginsmartantenna．KEYWORDS：Smartantenna；Least—mean—square(LMS)algorithm；Beam—forming；Variablestepsizesquare，LMS)算法口j，由于其简单，计算量小，易于实施，成1引言为自适应波束形成算法的经典算法之一。但是，由于LMS自适应波束形

8、成算法是智能天线的关键技术之算法的步长恒定，不能同时满足系统对收敛速度和稳态误差一的需求。为了改善这一缺点，人们相继提出了许多改进的，它可以使智能天线主波束对准期望用户信号方向，零陷对准干扰信号方向，实现对期望信号的接收并抑制干扰信LMS算法，其中大部分都是变步长LMS算法，只是改变号。1960年，B．Widrow和Hof提出了最小均方(1eastmean步长的机制不同。第一类变步长LMS算法一直接建立步长与输入