移动通信中智能天线技术性能及计算方法的研究

摘要

智能天线技术利用数字信号处理技术，产生空间定向波束，使天线阵列的主波束(主瓣)对准期望用户信号的到达方向，而旁瓣或者零陷则对准干扰信号的到达方向，达到充分高效的利用移动用户信号并去除或抑制干扰信号的目的。 在论文中，对智能天线技术中的一些关键技术进行了探讨，包括其基本结构、基本原理、研究内容和研究现状，重点分析了移动通信中智能天线阵列的抗干扰性能以及利用数字方法实现波束形成(DBF)的自适应算法。 在智能天线抗干扰性能的研究中，首先论述了移动通信信道干扰、噪声产生的根源和消除这些干扰、噪声的若干种技术，其中重点分析了RAKE接收技术。然后分析了天线阵列的方向矢量和信号模型，重点讨论了利用空间滤波进行干扰抑制时，智能天线系统的信干比增益与信噪比增益，并在理论基础上，对应用于上行链路的智能天线系统，针对均匀线阵和均匀圆阵，分别对阵列的信干比增益进行仿真，仿真实验的结果验证了提高信干比(SIR)增益可以增强智能天线阵列抗干扰的能力。 采用数字方法实现波束形成(DBF)是智能天线技术的研究重点和发展方向，自适应算法是DBF研究的核心问题。目前提出的各类自适应算法有很多，论文中重点研究了由梯度下降法导出的最小均方(LMS)算法以及最小二乘(LS)准则，为分析性能较优的波束形成(DBF)算法提供了重要的理论基础。 在理论基础上，重点分析研究一种适用于TD-SCDMA智能天线系统数字波束形成(DBF)方法，基于最小均方(LMS)算法的解扩重扩多目标恒模阵列算法(LMS-DRMTCMA)。该算法将最小均方(LMs)算法应用到解扩重扩多目标恒模阵列算法(DRMTCMA)中，利用导频序列来实现算法收敛的加速。在理论分析的基础上，进行了基于MATLAB的仿真试验。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究动态

1.3主要工作及结构安排

1.3.1主要工作

1.3.2结构安排

第2章智能天线技术的理论基础

2.1天线的概述

2.1.1技术指标分析

2.1.2类型分析

2.2智能天线技术的概述

2.2.1波达方向(DOA)

2.2.2阵列响应矢量

2.2.3阵列加权矢量

2.2.4波束形成与空间滤波

2.2.5性能度量准则

2.3波束切换智能天线

2.4自适应方式的智能天线

2.5未来发展的分析

2.5.1软件天线

2.5.2空时多用户接收机

2.6本章小结

第3章抗干扰性能的分析研究

3.1无线移动通信信道分析

3.1.1主要特点

3.1.2电磁波的传播

3.1.3接收信号的3类损耗和4种效应

3.1.4主要噪声和干扰

3.2抗干扰技术的分析研究

3.2.1抗干扰技术

3.2.2 RAKE接收抗干扰性能

3.3智能天线抗干扰性能研究

3.3.1阵列的信号模型

3.3.2方向矢量

3.3.3上行链路的阵列增益分析

3.3.4仿真实验与结果分析

3.4本章小结

第4章数字波束形成的自适应算法

4.1基于DOA估计的自适应算法

4.2基于导频符号的自适应算法

4.2.1最小均方误差(MMSE)准则

4.2.2最陡梯度下降算法和最小均方(LMS)算法

4.2.3最小二乘(LS)准则

4.3盲自适应算法

4.4波束形成仿真实验

4.4.1均匀线阵

4.4.2均匀圆阵

4.4.3结果分析

4.5本章小结

第5章解扩重扩多目标阵列算法

5.1 TD-SCDMA信号模型

5.1.1上行链路

5.1.2下行链路

5.2基于最小二乘(LS)准则的恒模算法

5.2.1最小二乘(LS)准则

5.2.2恒模算法(CMA)

5.2.3 LS-DRMTCMA算法

5.3基于LMS的解扩重扩多目标恒模算法

5.3.1主要思想

5.3.2最小均方(LMS)算法

5.3.3算法流程

5.3.4仿真实验与结果分析

5.4本章小结

第6章总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致 谢

作者在攻读硕士学位期间发表的论文