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基于智能天线数字波束形成的关键技术研究

作　者: 庞宇
导　师: 杨士中；曾浩
学　校: 重庆大学
专　业: 电路与系统
关键词: 智能天线 波达方向估计 MUSIC算法 奇异值分解 信号源
分类号: TN911.23
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


作为第三代移动通信的关键技术,智能天线近年来受到了广泛的关注。智能天线技术为解决频率资源不足、提高移动通信系统容量和系统服务质量、抗干扰和抗多径提供了有效的解决途径。波达方向(DOA,Direction Of Arrival)估计是智能天线的关键技术。论文在查阅大量国内外相关科技文献资料的基础上,围绕智能天线技术中的波达方向估计技术做了以下几个方面的研究:①介绍了智能天线的原理,分析了阵列天线的基本模型,阵列信号处理的统计模型及相干信号的数学模型,说明了波达方向估计与数字波束形成的关系;②总结了传统的DOA估计算法,介绍了基于子空间的MUSIC算法,对它们的估计性能进行了深入研究和仿真分析,并对这些算法进行了比较。此外,对信源数估计理论进行了研究与仿真,信源数估计理论是波达方向估计技术中的前提与关键;③介绍了奇异值分解的原理及性质,对子空间拟合算法及其快速实现算法MVP,相干信号的空间平滑处理技术和信号源数估计算法进行了研究,并将奇异值分解应用于以上算法进行分析和仿真研究;④介绍了四路模拟信号源的原理,并对其进行了理论仿真,工程上完成了四路模拟信号源的设计,详细介绍了信号源的每一部分电路,在实际中对信号源进行了测试。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-12
  1.1 研究背景和意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-11
  1.3 本文的主要研究工作  11-12
2 智能天线技术  12-24
  2.1 智能天线的基本原理  12-14
    2.1.1 基本概念  12-13
    2.1.2 智能天线的特点  13-14
    2.1.3 智能天线的分类  14
  2.2 阵列天线  14-21
    2.2.1 阵列天线的基本模型  15-16
    2.2.2 等距线阵  16-17
    2.2.3 均匀圆阵  17-18
    2.2.4 阵列信号处理的统计模型  18-20
    2.2.5 相干信号源的数学模型  20-21
  2.3 波束形成和波达方向估计的关系  21-23
  2.4 本章小结  23-24
3 波达方向估计技术  24-38
  3.1 引言  24
  3.2 传统DOA 估计方法.  24-28
    3.2.1 延迟-相加法  24-26
    3.2.2 Capon 最小方差法  26-28
  3.3 MUSIC 算法  28-33
    3.3.1 MUSIC 算法描述  29-31
    3.3.2 MUSIC 算法仿真.  31-33
  3.4 最大似然法  33-34
    3.4.1 确定性最大似然法  33-34
    3.4.2 随机性最大似然法  34
  3.5 信号源数估计  34-37
  3.6 本章小结  37-38
4 基于奇异值分解的DOA 估计  38-53
  4.1 奇异值分解理论  38-40
    4.1.1 奇异值分解  38-39
    4.1.2 奇异值分解的性质  39-40
  4.2 子空间拟合算法  40-45
    4.2.1 信号子空间拟合  40-41
    4.2.2 噪声子空间拟合  41-42
    4.2.3 MVP 算法.  42-43
    4.2.4 MVP 算法仿真.  43-45
  4.3 相干信号的DOA 估计算法  45-50
    4.3.1 概述  45-46
    4.3.2 前向平滑技术  46-48
    4.3.3 前后向平滑技术  48-49
    4.3.4 算法仿真  49-50
  4.4 信号源数估计  50-52
  4.5 本章小结  52-53
5 信号源硬件设计及测试  53-62
  5.1 信号源原理及理论仿真  53-55
    5.1.1 信号源原理  53-54
    5.1.2 原理仿真  54-55
  5.2 硬件介绍  55-58
    5.2.1 电源部分  56-57
    5.2.2 信号处理部分  57-58
    5.2.3 输入部分  58
    5.2.4 显示部分  58
    5.2.5 输出部分  58
  5.3 调试  58-62
    5.3.1 软件调试  58-59
    5.3.2 硬件调试  59-62
6 总结与展望  62-63
  6.1 全文总结  62
  6.2 对未来工作的展望  62-63
致谢  63-64
参考文献  64-67
附录  67-69

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信息论 > 信号检测与估计
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