穩(wěn)健的移動用戶發(fā)射功率估計方法【開題報告】

1、畢業(yè)設(shè)計開題報告畢業(yè)設(shè)計開題報告電子信息科學(xué)與技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)穩(wěn)健的移動用戶發(fā)射功率估計方法穩(wěn)健的移動用戶發(fā)射功率估計方法一、選題的背景與意義二十一世紀(jì)是個全球信息化的時代，隨著社會信息化程度的加快，人們越來越需要頻繁的交換各種數(shù)據(jù)信息，同時移動通信也隨之迅猛發(fā)展起來。移動通信是指通信雙方至少有一方處在運(yùn)動狀態(tài)中的通信[1]。縱觀移動通信的演進(jìn)及發(fā)展（如圖1所示），它大致經(jīng)歷了如下幾個階段：移動通信最早出現(xiàn)在20世紀(jì)20年代，當(dāng)時

2、美國底特律市警察使用的車載無線電系統(tǒng)是寬帶為2MHZ的專用網(wǎng)。20世紀(jì)40年代貝爾公司建立了第一個公用汽車電話網(wǎng)，提出了蜂窩和頻率復(fù)用的概念，實(shí)現(xiàn)了從專用網(wǎng)向公用網(wǎng)的過渡。20世紀(jì)60年代中期，移動通信采用大區(qū)制，中小容量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動選頻與自動接續(xù)功能。1978年，貝爾實(shí)驗室制成先進(jìn)的移動電話系統(tǒng)（AMPS），建成蜂窩移動通信網(wǎng)，大大提高了系統(tǒng)容量。20世紀(jì)80年代至今，是數(shù)字移動通信系統(tǒng)的發(fā)展和成熟時期。近20年來，移動通信用戶數(shù)

3、量迅猛增長，網(wǎng)絡(luò)用戶容量需求大量增加。在市場和技術(shù)的推動下，移動通信得到了迅速的發(fā)展，成為了當(dāng)今通信發(fā)展的主流[2]。模擬移動通信（AMPS、TACS等）模擬無繩電話移動衛(wèi)星TDMA(GSM、IS136）IS95CDMA數(shù)字無繩電話第三代移動通信（IMT2000）WLL199020002010年代圖1移動通信的演進(jìn)及發(fā)展功率估計是通信系統(tǒng)研究的重點(diǎn)研究方向之一。在實(shí)際移動通信應(yīng)用中基站需要知道移動用戶的發(fā)射功率以便實(shí)現(xiàn)對基站和移動用戶的

4、功率控制。而對功率估計的性能會影響功率控制的性能。如果功率估計過低，則要增大發(fā)射功率，這樣會造成能源浪費(fèi)，這與現(xiàn)在國家倡導(dǎo)的綠色節(jié)能相悖；功率估計過高，則要減少發(fā)射功率，這樣雜性和運(yùn)算量的增加為代價獲得的。基本的自適應(yīng)算法包括：①Howells和Applebaum建立的自適應(yīng)陣列輸出信噪比(SNR)最大化算法；②Widrow等人提出的使陣列實(shí)際輸出和“期望”響應(yīng)(也被稱為參考信號)之間均方誤差最小的LMS算法。分析表明，SNR最大化算法

5、與LMS算法的性能也比較接近，都收斂于最優(yōu)維納解。SNR最大化算法使用了“波束導(dǎo)向矢量”代替LMS算法中的“參考信號”。因此，前者一般用于所需信號絕大部分時間是不存在的場合，后者則要求所需信號是存在的。針對不同的應(yīng)用條件，每一種基本算法又有許多變型。例如，Compton曾提出功率反演算法，它實(shí)質(zhì)上是LMS算法的一種修正形式，可以克服經(jīng)典LMS算法中形成參考信號的困難。SNR最大化算法和LMS算法的實(shí)現(xiàn)均采用閉環(huán)結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)處理器，實(shí)現(xiàn)簡

6、單、方便，非常適合采用模擬方法實(shí)現(xiàn)(也可以采用數(shù)字方法實(shí)現(xiàn))。主要缺點(diǎn)是算法的收斂性能對陣列響應(yīng)協(xié)方差矩陣的特征值散布很敏感，存在斂緩慢甚至無法收斂問題。為了獲得更加短暫的暫態(tài)響應(yīng)性能，采樣矩陣求逆(SMl)算法和GramScht正交化算法等具有快速收斂特性的自適應(yīng)波束形成算法逐漸受到人們的重視和應(yīng)用[3]。而在實(shí)際工程應(yīng)用中SMI算法中，估計Rn時要求是數(shù)據(jù)IID（IndependentIdenticallyDistribution）

7、有時不可直接獲得。在非均勻樣本下，還存在奇異檢測問題[4]。故我們需要找到一個綜合各方面優(yōu)點(diǎn)的算法從而達(dá)到對移動用戶的發(fā)射功率估計的穩(wěn)健性。二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問題：本課題的主要研究內(nèi)容有：(1)研究穩(wěn)健的移動用戶發(fā)射功率估計方法的基本原理。(2)研究現(xiàn)有的穩(wěn)健的移動用戶發(fā)射功率估計方法。(3)我們主要的研究內(nèi)容就是用矩陣加權(quán)進(jìn)行功率估計，首先建立矩陣加權(quán)功率估計的優(yōu)化模型，然后利用MATLAB凸優(yōu)化工具箱求解最優(yōu)的矩陣權(quán)。

8、陣列信號處理是信號處理領(lǐng)域中的一個重要分支，它的目的是進(jìn)行空域濾波，在增強(qiáng)期望信號功率的同時濾除其它干擾和噪聲，以達(dá)到提高系統(tǒng)輸出信噪比的目的。然而陣列信號處理中核心的技術(shù)之一是波束形成技術(shù)，將天線陣列的接收信號通過一定的加權(quán)，使陣列方向圖在期望信號方向的增益恒定，而系統(tǒng)總的輸出功率最小，從而完成空域濾波的目的。同時自適應(yīng)波束形成算法可以根據(jù)信號環(huán)境的變化，來自適應(yīng)調(diào)整各陣元的加權(quán)因子，達(dá)到增強(qiáng)信號同時抑制干擾的目的[5]。因此，自適應(yīng)