TD-SCDMA系统智能天线自适应算法研究

摘要

作为无线通信技术领域中的一个研究热点，智能天线技术现已成功应用于TD—SCDMA通信系统中，并将会在未来移动通信系统中发挥重要作用。自适应波束形成技术是智能天线的核心技术，它能够自适应地控制天线阵方向图在用户信号方向产生高增益窄波束，在干扰信号方向产生较深的零陷，是实现用户信号最佳接收的有效方法。 本文首先介绍了智能天线基本理论，对智能天线波束形成技术中的非盲自适应算法(LMS、RLS)和盲自适应算法(SG—CMA、LS—CMA)进行了分析。其次，阐述了向量信道模型和应用于本文TD—SCDMA系统无线多径传播信道环境下的GBSBEM模型。论文重点围绕恒模算法及解扩重扩技术在TD—SCDMA系统盲自适应波束形成算法中的应用展开研究和分析，在分析了最小二乘解扩重扩多目标(LS—DRMTA)算法和最小二乘解扩重扩多目标恒模(LS—DRMTCMA)算法的基础上，提出了两种改进算法，即基于块递推最小二乘解扩重扩多目标恒模算法(BlockRLS—DRMTCMA)和基于块仿射投影的解扩重扩多目标恒模算法(BlockAP—DRMTCMA)，并详述了算法的推导过程。 BlockRLS—DRMTCMA利用了先前数据位携带的信息，在非时变信道环境下能取得较好的性能；而BlockAP—DRMTCMA利用解扩重扩技术及恒模算法生成参考信号，继而利用块仿射投影算法(BlockAPA)产生权矢量，在静态多用户多径信道及动态信道条件下的都能够取得优异性能。 仿真结果表明改进算法在多用户多径信道环境下波束赋形的准确性、输出信噪比、误码率方面都表现出了更加优异的性能，并且在动态信道环境下动态跟踪方面的性能亦有提升。 将基于改进算法的波束形成技术用于TD—SCDMA系统可以有效减小甚至消除系统中的多用户干扰、多径干扰，提高系统误码率性能并扩大系统容量，因此本文研究内容不仅具有理论意义，而且具有较大的实用价值。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2智能天线在TD-SCDMA中的应用及性能改善

1.3智能天线自适应算法的研究及发展现状

1.4论文主要研究工作及内容安排

第2章智能天线自适应算法理论与分析

2.1智能天线波束形成原理

2.2典型的自适应算法

2.2.1非盲波束形成算法

2.2.2基于恒模特性的盲波束形成算法

2.3几种自适应算法的比较分析

2.4本章小结

第3章TD-SCDMA系统智能天线空时信道模型

3.1无线多径信道模型、环境和信号参数

3.2TD-SCDMA系统智能天线空时信道模型-GBSBEM模型

3.3 GBSBEM模型仿真

3.4本章小结

第4章TD-SCDMA系统自适应波束形成算法研究

4.1 TD-SCDMA系统中的波束形成器原理及要求

4.2 TD-SCDMA信号扩频调制方式

4.2.1 QPSK调制

4.2.2 OVSF扩频

4.3 TD-SCDMA阵列信号模型

4.4 TD-SCDMA系统中的多目标解扩重扩算法

4.4.1最小二乘解扩重扩多目标算法(LS-DRMTA)

4.4.2最小二乘解扩重扩多目标恒模算法(LS-DRMTCMA)

4.5算法仿真分析

4.5.1仿真条件

4.5.2 LS-DRMTCMA算法的波束形成图

4.5.3 LS-DRMTA和LS-DRMTCMA算法的比较分析

4.5.4 LS-DRMTCMA算法中权系数选择

4.6本章小结

第5章TD-SCDMA系统改进自适应波束形成算法

5.1基于块递推最小二乘解扩重扩多目标恒模算法

5.2基于块仿射投影的解扩重扩多目标恒模算法

5.2.1引入仿射投影算法

5.2.2基于块仿射投影的解扩重扩多目标恒模算法推导

5.3算法仿真流程

5.4系统仿真环境

5.5波束形成图仿真分析

5.5.1静态信道下波束形成仿真

5.5.2动态信道下波束形成跟踪能力仿真

5.6输出SINR收敛性能分析

5.6.1静态信道下输出SINR仿真

5.6.2动态信道下输出SINR仿真

5.7改进算法的权系数选择

5.7.1 Block RLS-DRMTCMA中遗忘因子的选择

5.7.2 Block AP-DRMTCMA中投影阶次及块长度的选择

5.8误码率性能仿真分析

5.8.1误码率仿真条件

5.8.2多用户加性高斯白噪声信道下误码率仿真

5.8.3多用户多径信道下误码率仿真

5.8.4动态信道下误码率仿真

5.9计算复杂度分析

5.10本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢