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TD-SCDMA系统中智能天线的DOA估计算法研究

作　者: 韩森
导　师: 唐良瑞
学　校: 华北电力大学（北京）
专　业: 通信与信息系统
关键词: TD-SCDMA 波达方向估计 多重信号分类算法 旋转不变子空间算法 Toeplitz矩阵 相干信源
分类号: TN929.533
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 55次
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内容摘要


随着移动用户的急剧增加,无线频谱资源日趋紧张,智能天线作为TD-SCDMA移动通信系统的关键技术之一,受到了广泛的关注。智能天线技术把研究的方向引向了空分领域,空域资源的发掘为解决频谱资源不足、提高移动通信系统容量和系统服务质量、减小信号间干扰及多径效应提供了有效的解决途径。波达方向估计(DOA)作为智能天线技术中的关键一环,对下行信号的定向发射起着十分重要的作用,因而对移动用户DOA的准确估计是智能天线发挥作用的前提。现有的DOA估计算法中,多重信号分类(MUSIC)算法和旋转不变子空间(ESPRIT)算法是经典的子空间类算法,该类算法在理想情况下能精确检测出信号的DOA,有着很高的估计精度和分辨力。但是当信噪比很低或者入射信号为相干信源时,经典的子空间类算法的性能受到很大的影响,甚至失效。针对这些算法的局限性,本文提出了三种改进算法：基于特征值准则和特征差值准则的MUSIC算法,检测相干信源的ESPRIT算法。本文提出的三种改进算法利用Toeplitz矩阵重构来解相干,改进MUSIC类算法是对阵列天线的输出协方差矩阵解相干,改进ESPRIT类算法是对协方差矩阵的特征矢量解相干。通过详细的理论推导和大量仿真实验,分析研究了本文算法与经典子空间类算法及现有改进算法的性能特性,仿真结果证明了本文算法在检测相干信源方面的优势和有效性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章 引言  9-12
  1.1 课题研究目的及意义  9
  1.2 国内外研究现状分析  9-11
  1.3 本文主要工作及内容安排  11-12
第2章 TD-SCDMA系统中的智能天线技术  12-22
  2.1 TD-SCDMA系统特性  12-13
  2.2 TD-SCDMA系统中的智能天线技术  13-17
    2.2.1 TD-SCDMA智能天线系统的结构  13-14
    2.2.2 智能天线系统的分类  14-16
    2.2.3 天线阵列的分类  16-17
  2.3 智能天线数学模型及原理  17-21
    2.3.1 一般情况下的模型  17-20
    2.3.2 相干信源模型  20-21
    2.3.3 宽带信源数学模型  21
  2.4 本章小结  21-22
第3章 智能天线中的DOA估计算法分析  22-33
  3.1 DOA估计原理  22-23
  3.2 传统的DOA估计方法  23-24
    3.2.1 延迟-相加法  23-24
    3.2.2 Capon最小方差法  24
  3.3 MUSIC算法分析  24-29
    3.3.1 经典的MUSIC算法  25-27
    3.3.2 空间平滑的MUSIC算法  27-28
    3.3.3 求根MUSIC算法  28-29
  3.4 ESPRIT算法分析  29-32
    3.4.1 旋转不变子空间算法的基本原理  29-31
    3.4.2 常用的旋转不变子空间算法  31-32
  3.5 本章小结  32-33
第4章 基于特征值变换准则的DOA估计算法  33-47
  4.1 基于特征差值变换准则的MUSIC算法  33-41
    4.1.1 MUSIC算法的发展现状  33
    4.1.2 阵列信号的数学模型  33-35
    4.1.3 特征差值准则的MUSIC算法  35-38
    4.1.4 仿真实验与分析  38-41
  4.2 基于特征值准则的MUSIC算法  41-46
    4.2.1 仿真实验与分析  43-46
  4.3 本章小结  46-47
第5章 一种估计相干信源的ESPRIT改进方法  47-58
  5.1 基于相干信源检测的ESPRIT算法  47-49
    5.1.1 传统LS-ESPRIT算法模型  47-48
    5.1.2 检测相干信源的ESPRIT新算法  48-49
  5.2 仿真实验与分析  49-57
  5.3 本章小结  57-58
第6章 总结与展望  58-59
参考文献  59-62
攻读硕士学位期间发表的论文  62-63
攻读硕士学位期间参加的科研工作  63-64
致谢  64

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信 > 蜂窝式移动通信系统（大哥大、移动电话手机） > 码分多址（CDMA）移动通信
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