基于LMS算法的智能天线波束形成研究与应用

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智能天线由于在无线网络中具有较高的用户容量,能够有效地降低多径衰落和同信道干扰,而作为4G移动通信中的关键技术。智能天线由于其功能强大、成本低、数字处理组件且基于软件技术开发,而被应用于蜂窝通信系统的基站和移动台。在移动通信系统中,利用智能天线能够有效地改善系统的性能,如:降低系统误码率、增加系统覆盖范围和提高频谱利用率等等。自适应波束形成算法作为智能天线的核心技术,它可以有效地提取期望信号,与此同时抑制干扰信号。本文在阐述智能天线基本原理与自适应波束形成技术的基础上,对基于LMS的改进算法重点分析和讨论。在对变步长LMS算法进行分析比较后,给出一种改进算法,该算法充分利用e(n)e(n-1)相关值与调控因子p(i)与n时刻之前所有误差信号的相关值之乘积累加,与步长函数建立了一种非线性关系,并且对其进行计算机仿真验证和比较。考虑到智能天线的实际应用,本文将智能天线和正交频分复用(OFDM)技术结合,能够有效的弥补OFDM技术的不足,并且提高系统的性能。智能天线与OFDM系统相结合包含2类结构:时域波束形成为阵列处理发生在FFT变换之前的时域内,所以被称为Pre-FFT。频域波束形成为阵列处理发生在FFT变换之后的频域内,所以被称为Post-FFT。在对它们分析和讨论的基础上,给出一种改进的Pre-FFT系统结构,它是一种基于时域和频域的混合波束形成,通过仿真验证和性能分析发现,相对于Pre-FFT系统结构,改进的Pre-FFT系统结构具有更低的误码率。
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