智能天线中的波束形成算法研究

论文摘要

近几年来,随着时分复用、频分复用、码分复用技术的不断发展,信道容量的增加已经非常的困难,此时智能天线凭借其特有的空间滤波的特性,引入了空分复用的概念。波束形成技术是智能天线的核心技术,它主要就是通过波束形成器来调节天线阵的每个阵元的权值,从而使得加权网络的输出可以根据时变信道的变化,在一定的准则下,达到最优。本文介绍了智能天线的基本工作原理、结构以及不同的分类,给出了智能天线中常用的几种最佳收敛准则,按照非盲算法与盲算法的分类,详细地介绍了几种常用的波束形成算法,并对介绍过的几种算法提出改进。首先,将递归最小二乘法(RLS算法)与判决导向算法相结合,提出一种半盲算法,使其需要的训练序列的长度得以大大的减短,同时可以克服判决导向算法的强干扰捕获的问题,用户移动时该半盲算法可进行实时跟踪,比递归最小二乘法拥有更好的性能。另外,采用改进后的最大信干噪比准则,使得原来需要波达方向估计的capon算法成为了真正的盲运算,不仅简化了算法,省去了前面信号估计的步骤,而且使得capon算法中由于信号估计误差而引入的算法误差问题得以解决。又将这种盲算法与RAKE接收机相结合,既利用了波束形成算法空间滤波的功能,又利用了RAKE接收机分集接收技术,从而使得结合后的算法拥有了更强大的抗多径干扰的能力。此外将解扩重扩算法应用于解扩之后,与收敛速度较快的递归最小二乘法(RLS算法)相结合使其收敛速度加快,且在噪声较大的情况下,有较好的性能。通过Matlab算法仿真实验可得,这些改进均在一定方面比原有的算法拥有了较好的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 智能天线的发展与现状
• 1.2 智能天线的优点
• 1.2.1 传统天线的局限性
• 1.2.2 智能天线的优点
• 1.3 课题研究内容
• 第二章 智能天线简介
• 2.1 CDMA蜂窝移动通信简介
• 2.1.1 CDMA的发展情况
• 2.1.2 CDMA的基本概念
• 2.1.3 CDMA移动通信的关键技术
• 2.2 智能天线基本结构
• 2.3 智能天线的原理简介及信号模型
• 2.4 智能天线的分类
• 2.4.1 空间分集接收
• 2.4.2 波束切换天线
• 2.4.3 （完全）自适应天线
• 2.5 本章小结
• 第三章 自适应波束形成准则
• 3.1 自适应与最佳滤波
• 3.2 最小均方误差（MMSE）准则
• 3.3 最大信干噪比（MSINR）准则
• 3.4 线形约束最小方差（LCMV）准则
• 3.5 最大似然（ML）准则
• 3.6 改进的MSINR准则
• 3.7 本章小结
• 第四章 波束形成算法简介
• 4.1 系统模型
• 4.2 非盲自适应波束形成算法简介
• 4.2.1 最小均方（LMS）算法
• 4.2.2 采样矩阵求逆（SMI）算法
• 4.2.3 递归最小二乘（RLS）法
• 4.3 盲波束形成算法
• 4.3.1 特性恢复盲波束形成算法
• 4.3.2 基于波达方向估计的盲算法
• 4.4 本章小结
• 第五章 几种波束形成算法改进
• 5.1 引言
• 5.2 一种新的半盲算法
• 5.2.1 算法简介
• 5.2.2 仿真实验与性能分析
• 5.3 一种新的盲算法
• 5.3.1 算法简介
• 5.3.2 算法仿真与性能研究
• 5.3.3 算法小结
• 5.4 新盲算法与RAKE 接收机结合
• 5.4.1 RAKE接收机原理
• 5.4.2 RAKE接收机与自适应盲算法结合的智能天线
• 5.4.3 算法仿真与性能研究
• 5.4.4 算法小结
• 5.5 解扩重扩算法的改进
• 5.5.1 最小二乘解扩重扩算法
• 5.5.2 改进后的算法
• 5.5.3 算法仿真与性能研究
• 5.5.4 算法小结
• 5.6 本章小结
• 第六章 结束语
• 参考文献
• 致谢