MIMO智能天線(xiàn)系統(tǒng)中波束形成算法的研究.pdf

1、近年來(lái),移動(dòng)通信技術(shù)迅猛發(fā)展,目前研究的熱點(diǎn)是如何克服多徑衰落信道的約束來(lái)提高移動(dòng)通信的信息傳送速率和用戶(hù)容量,其中的一個(gè)研究熱點(diǎn)是使空間域與傳統(tǒng)時(shí)間域、頻率域、或碼域相結(jié)合,充分發(fā)揮空間域在無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域中巨大的潛力。多天線(xiàn)系統(tǒng)包括智能天線(xiàn)和多輸入多輸出兩種系統(tǒng),都通過(guò)利用空間域方位角信息來(lái)提高通信質(zhì)量和擴(kuò)大信道容量的。其中自適應(yīng)波束形成技術(shù)是智能天線(xiàn)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù),目前在雷達(dá)、聲納等軍事通信領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用,其算法決定了瞬時(shí)響應(yīng)速

2、率和電路實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜程度。且一般智能天線(xiàn)在多徑效應(yīng)較輕情況下,性能良好,但是在多徑效應(yīng)較重情況時(shí),性能下降明顯。MIMO是在天線(xiàn)分集技術(shù)與智能天線(xiàn)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,在某種意義上屬于廣義的智能天線(xiàn)范疇。MIMO技術(shù)在發(fā)射天線(xiàn)端和接收天線(xiàn)端均使用多個(gè)天線(xiàn),從而能在不增加系統(tǒng)帶寬的情況下成倍提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸速率和傳輸質(zhì)量。而且MIMO技術(shù)在多徑效應(yīng)較重時(shí),性能較好。但是在多徑效應(yīng)較輕時(shí),性能急劇下降。所以如果能將智能天線(xiàn)與MIMO技術(shù)結(jié)

3、合起來(lái),可以讓它們更靈活、更高效地發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)來(lái)提高系統(tǒng)性能。
　　 本文的研究重點(diǎn)是智能天線(xiàn)系統(tǒng)的自適應(yīng)波束形成技術(shù)和MIMO系統(tǒng)的空時(shí)編碼技術(shù),主要包括以下內(nèi)容:
　　 (1)首先介紹了智能天線(xiàn)系統(tǒng)中自適應(yīng)波束形成技術(shù)的基本原理,接著介紹了五種常用的接收準(zhǔn)則,基于這些準(zhǔn)則,然后介紹了五種典型自適應(yīng)波束形成算法,并對(duì)這五種算法進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真。最后本文在研究了傳統(tǒng)的線(xiàn)性約束最小二乘恒模(LCLSCMA)波束形成算法的

4、基礎(chǔ)上,提出了一種基于子空間的線(xiàn)性約束最小二乘恒模(LCLSCMA-SUB)波束形成算法,計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明,LCLSCMA-SUB比LCLSCMA約取得了0.8dB的信噪比增益,這是因?yàn)長(zhǎng)CLSCMA-SUB波束形成算法將權(quán)向量約束在信號(hào)子空間內(nèi),從而有效消除了噪聲子空間的影響。本文提出的LCLSCMA-SUB波束形成算法能有效改善系統(tǒng)性能。
　　 (2)介紹了MIMO系統(tǒng)的基本原理,然后在A(yíng)lamouti編碼的基礎(chǔ)上,介紹了

5、三發(fā)射天線(xiàn)和四發(fā)射天線(xiàn)的空時(shí)分組編碼技術(shù),接著介紹了MIMO系統(tǒng)中的波束形成原理,其中重點(diǎn)介紹了聯(lián)合收發(fā)波束形成技術(shù)。最后對(duì)智能天線(xiàn)系統(tǒng)中的波束形成技術(shù)和MIMO系統(tǒng)中的波束形成技術(shù)的異同進(jìn)行了比較分析,在此基礎(chǔ)上研究分析了兩者技術(shù)結(jié)合的可能性,并介紹了多種已有方案。
　　 (3)針對(duì)在頻率選擇性衰落信道情況下,MIMO系統(tǒng)的空時(shí)編碼技術(shù)由于存在符號(hào)間干擾導(dǎo)致用戶(hù)誤碼率性能偏高,在研究了智能天線(xiàn)自適應(yīng)波束形成技術(shù)的基礎(chǔ)上,本文提