基于软件无线电的智能天线技术研究

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智能天线能利用数字信号处理技术,产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号到达方向,旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,从而达到提高用户信号的信干比、增加系统容量的目的,是目前阵列信号处理领域研究的热点之一。基于软件无线电技术的智能天线采用开放式结构,系统可重构,通过同时对信号在时间和空间上进行采样和处理,可以更充分地开发信号中蕴含的有用信息。本文主要目的是研究基于软件无线电技术的智能天线,并结合无线移动通信这一主要背景,提出适合于智能天线系统的理论模型和具体算法,包括基于智能天线的抗多径干扰算法、抗多址干扰算法以及对上行信号的参数估计(波达方向估计和空域特征估计)等。概括起来,完成了以下几个方面的工作: 1.研究了基于软件无线电技术的智能天线的概念、结构、实现方案,阐述了在软件无线电结构的智能天线系统,介绍了软件无线电基站的接收前端与系统构成,给出了软件无线电基站智能天线的实验方案。 2.讨论了多径效应对无线信道的影响;提出了基于局部散射的多径信道模型,从理论上将目前主要几种多径信道模型进行了统一,给出了在各种特定电磁环境下的数学表达式;最后对局部散射模型的传输特性进行了研究,给出了无线信道频选特性与信号码宽及时延散布之间的关系。 3.为了抑制多址干扰,提出并推导了通过估计期望信号的方向矢量、进而使用约束LMS算法来调整阵列权值的空时联合算法,并引入抽样矩阵梯度算法(SMG-algorithm)提高其运算速度;分析了采用智能天线后的CDMA系统的容量,并以实际系统为例进行了计算机模拟。 4.在对各种信号波达方向(direction of arrivals,DOA)估计算法的特性进行综述的基础上,根据课题的要求对几种典型的DOA估计算法进行了重点研究,并进行了计算机仿真。
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