MIMO智能天線系統(tǒng)中波束形成算法的研究.pdf

1、近年來,移動通信技術(shù)迅猛發(fā)展,目前研究的熱點是如何克服多徑衰落信道的約束來提高移動通信的信息傳送速率和用戶容量,其中的一個研究熱點是使空間域與傳統(tǒng)時間域、頻率域、或碼域相結(jié)合,充分發(fā)揮空間域在無線通信領(lǐng)域中巨大的潛力。多天線系統(tǒng)包括智能天線和多輸入多輸出兩種系統(tǒng),都通過利用空間域方位角信息來提高通信質(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,其算法決定了瞬時響應(yīng)速

2、率和電路實現(xiàn)的復(fù)雜程度。且一般智能天線在多徑效應(yīng)較輕情況下,性能良好,但是在多徑效應(yīng)較重情況時,性能下降明顯。MIMO是在天線分集技術(shù)與智能天線技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,在某種意義上屬于廣義的智能天線范疇。MIMO技術(shù)在發(fā)射天線端和接收天線端均使用多個天線,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,性能較好。但是在多徑效應(yīng)較輕時,性能急劇下降。所以如果能將智能天線與MIMO技術(shù)結(jié)

3、合起來,可以讓它們更靈活、更高效地發(fā)揮各自的優(yōu)勢來提高系統(tǒng)性能。
　　 本文的研究重點是智能天線系統(tǒng)的自適應(yīng)波束形成技術(shù)和MIMO系統(tǒng)的空時編碼技術(shù),主要包括以下內(nèi)容:
　　 (1)首先介紹了智能天線系統(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,并對這五種算法進(jìn)行了計算機(jī)仿真。最后本文在研究了傳統(tǒng)的線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性約束最小二乘恒模(LCLSCMA-SUB)波束形成算法,計算機(jī)仿真結(jié)果表明,LCLSCMA-SUB比LCLSCMA約取得了0.8dB的信噪比增益,這是因為LCLSCMA-SUB波束形成算法將權(quán)向量約束在信號子空間內(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Alamouti編碼的基礎(chǔ)上,介紹了

5、三發(fā)射天線和四發(fā)射天線的空時分組編碼技術(shù),接著介紹了MIMO系統(tǒng)中的波束形成原理,其中重點介紹了聯(lián)合收發(fā)波束形成技術(shù)。最后對智能天線系統(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)針對在頻率選擇性衰落信道情況下,MIMO系統(tǒng)的空時編碼技術(shù)由于存在符號間干擾導(dǎo)致用戶誤碼率性能偏高,在研究了智能天線自適應(yīng)波束形成技術(shù)的基礎(chǔ)上,本文提