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TD-SCDMA系统中波束形成算法的研究

作　者: 刘秦
导　师: 魏东兴
学　校: 大连理工大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: TD-SCDMA系统 智能天线 最小二乘解扩重扩多目标恒模阵列 自适应波束形成算法
分类号: TN929.533
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 126次
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内容摘要


智能天线技术作为TD-SCDMA系统中的关键技术,它具有增加通信系统容量、提高频谱资源利用率等特点。自适应波束形成算法是智能天线的核心内容,它根据用户信号不同的空间传播方向,可以自适应地控制天线的方向图并在用户信号方向上产生增益较高的波束,在干扰信号方向上形成零陷,同时波束也可以动态地追踪用户信号,因此达到了提高用户信号的信干噪比(SINR)和降低发射功率等目的。在实际的通信环境中,一些经典的自适应波束形成算法各种性能有所下降,达不到通信的要求。因此,研究改进的方法以适应在这些具体情况下的性能要求是论文的重点。论文首先阐述了TD-SCDMA系统的基本理论,并介绍了智能天线的基本概念、工作原理、分类及其空间结构。其次介绍了传统的最小均方(Least Mean Square,LMS)算法、递归最小二乘(Recursive Least Square,RLS)算法、归一化最小均方(NormalizedLeast Mean Square,NLMS)算法以及采样矩阵求逆(Sample Matrix Inversion,SMI)算法,并研究了这几种自适应算法在不同情况下的收敛和波束形成性能,接着根据它们存在的问题讨论了LMS算法的快速实现和RLS算法的改进方法。然后针对以码分多址(CDMA)技术为基础的TD-SCDMA系统特性,围绕具有解扩重扩(DR)技术特点的盲波束形成算法在系统中的应用展开了研究和分析,在最小二乘解扩重扩多目标恒模阵列(LS_DRMTCMA)算法的基础之上讨论了改进的LS_DRMTCMA方法。通过在误码率和功率增益等方面分析,相互比较优缺点,并用Matlab仿真验证了本文所讨论的改进方法在复杂输入信号条件下的有效性和正确性。最后,对通篇论文进行总结和展望。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-13
  1.1 智能天线技术简介  8
  1.2 算法的国内外研究与现状  8-10
  1.3 论文的研究背景及意义  10-11
  1.4 本文的主要工作  11-13
2 TD-SCDMA系统及智能天线技术  13-28
  2.1 TD-SCDMA系统简介  13-14
    2.1.1 TD-SCDMA系统概述  13
    2.1.2 TD-SCDMA系统帧结构  13-14
    2.1.3 TD-SCDMA系统时隙结构  14
  2.2 TD-SCDMA系统的关键技术  14-16
    2.2.1 智能天线技术  14-15
    2.2.2 联合检测技术  15
    2.2.3 上行同步CDMA技术  15
    2.2.4 软件无线电技术  15-16
    2.2.5 动态信道分配技术  16
    2.2.6 过区切换  16
  2.3 智能天线技术介绍  16-18
    2.3.1 智能天线的基本概念  16
    2.3.2 智能天线的工作流程  16-18
    2.3.3 智能天线波束形成技术的实现方案  18
  2.4 智能天线分类  18-19
    2.4.1 多波束形成转换  18-19
    2.4.2 自适应波束  19
  2.5 阵列天线的空间结构  19-28
    2.5.1 阵列天线的基本模型  19-21
    2.5.2 阵列天线阵元配置  21-25
    2.5.3 阵列天线系统的一些基本概念  25-28
3 自适应波束形成算法  28-52
  3.1 概述  28
  3.2 波束形成最优准则  28-31
    3.2.1 最小均方误差准则  29-30
    3.2.2 最大信干噪比准则  30-31
    3.2.3 最小二乘准则  31
  3.3 非盲自适应波束形成算法  31-40
    3.3.1 最小均方(LMS)算法  32-35
    3.3.2 递归最小二乘(RLS)算法  35-37
    3.3.3 归一化最小均方(NLMS)算法  37-39
    3.3.4 采样矩阵求逆(SMI)算法  39-40
  3.4 仿真结果和结论分析  40-43
  3.5 改进的自适应波束形成算法  43-52
    3.5.1 改进的LMS算法  43-46
    3.5.2 改进的RLS算法  46-52
4 TD-SCDMA系统中的自适应波束形成算法及仿真  52-63
  4.1 仿真系统模型  52-54
    4.1.1 信道模型  52-53
    4.1.2 信号模型  53-54
  4.2 系统中基于训练序列的自适应波束形成算法研究  54-63
    4.2.1 TD-SCDMA系统的智能天线应用  54-55
    4.2.2 基站空时二维RAKE接收机  55-56
    4.2.3 最小二乘解扩重扩多目标恒模阵列(LS_DRMTCMA)算法原理  56-58
    4.2.4 改进的LS_DRMTCMA算法  58
    4.2.5 仿真结果及分析  58-63
结论  63-65
参考文献  65-68
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  68-70
致谢  70-71

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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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