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智能天线技术中的波束形成算法研究

作　者: 单芝栋
导　师: 田亚菲
学　校: 兰州大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 智能天线自适应波束形成变步长算法
分类号: TN821.91
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

智能天线技术是未来无线移动通信领域中关键技术之一,也是国内外热门的研究课题。对于无线移动通信系统,如何消除多址干扰、同信道干扰、多径衰落以及时延扩展造成的符号间串扰等因素的影响成为人们在提高系统性能时考虑的主要因素。智能天线采用自适应阵列处理技术,在空间产生定向波束,实现增强期望方向上的入射信号,抑制干扰信号,从而提高了期望信号的信噪比和系统容量。本文主要对智能天线自适应波束形成算法进行了重点分析和研究,在典型的自适应算法中,选取性能较好、实现简单、应用方便的LMS算法为突破口,对影响算法性能的固定步长进行了分析研究,找出了步长对算法的收敛速度、稳定误差以及失调性的影响关系,并据此引入了两种变步长的自适应波束形成算法：即归一化最小均方算法(NLMS)和变步长最小均方算法(CLMS)。经过分析研究和MATLAB仿真得出：在相同的信号传输环境下,NLMS算法和CLMS算法在收敛速度、稳态误差和失调量等方面均优于LMS算法,从而表明了新算法的优越性。

全文目录

中文摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-12
  1.1 研究背景和意义  7-9
  1.2 智能天线技术研究现状  9-11
  1.3 本文的组织结构  11-12
第二章智能天线技术概述  12-15
  2.1 智能天线的概念和基本原理  12-13
    2.1.1 智能天线的概念  12-13
    2.1.2 智能天线的工作流程  13
  2.2 智能天线的实现方式  13-14
  2.3 本章小结  14-15
第三章智能天线技术的自适应波束形成原理  15-24
  3.1 智能天线的空间信号模型  15-20
    3.1.1 阵列天线的数学模型  15-19
    3.1.2 智能天线的信号模型  19-20
  3.2 智能天线波束形成准则  20-23
    3.2.1 最小均方误差(MMSE)准则  20
    3.2.2 最大信噪比(MSNR)准则  20-21
    3.2.3 最小二乘(LS)准则  21-22
    3.2.4 线性约束最小方差(LCMV)准则  22
    3.2.5 最大似然(ML)准则  22-23
  3.3 本章小结  23-24
第四章智能天线技术中的自适应波束形成算法及仿真  24-35
  4.1 智能天线波束形成算法的分类  24-25
  4.2 波束形成算法  25-28
    4.2.1 最小均方误差(LMS)算法  25
    4.2.2 递归最小二乘(RLS)算法  25-26
    4.2.3 采样矩阵求逆(SMI)算法  26-27
    4.2.4 恒模(CMA)算法  27-28
  4.3 两种算法性能仿真对比  28-34
  4.4 本章小结  34-35
第五章改进的自适应波束形成算法及仿真  35-44
  5.1 LMS算法性能分析  35-36
  5.2 NLMS算法  36-38
    5.2.1 NLMS算法的仿真  36-37
    5.2.2 NLMS算法和LMS算法性能对比  37-38
  5.3 CLMS算法  38-40
    5.3.1 CLMS算法的仿真  38-39
    5.3.2 CLMS算法和LMS算法性能对比  39-40
  5.4 LMS算法、NLMS算法和CLMS算法的性能比较  40-43
  5.5 本章小结  43-44
第六章结论  44-46
  6.1 主要结论  44
  6.2 研究展望  44-46
参考文献  46-49
在学期间的研究成果  49-50
致谢  50

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