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關(guān)于智能天線

文章來源: 互聯(lián)網(wǎng)    錄入: mweda.com   

智能天線可以改善通信鏈路性能，大大提高系統(tǒng)容量，提高頻譜利用率，現(xiàn)在已成為移動通信領(lǐng)域的研究熱點。本課題主要針對LTE(Long Term Evolution，長期演進(jìn))系統(tǒng)中的智能天線技術(shù)進(jìn)行深入研究，主要研究內(nèi)容包括： 
 
1. 智能天線的無線空時信道及其建模方法研究   
 
在分析時延擴展、多普勒頻率擴展和角度擴展對智能天線的頻率相關(guān)性、時間相關(guān)性和空間相關(guān)性的影響基礎(chǔ)上，研究天線相關(guān)性與散射分布特性之間的定量關(guān)系，并基于幾種常見模型，提出一種基于統(tǒng)計特性以仿真不同空時信道的方法。 
 
2. 智能天線中的波達(dá)方向(DOA, Direction of Arrival)估計算法研究 
 
基于幾種常見的DOA估計算法，提出一種新的DOA估計算法，并對多重信號分類(Multiple Signal Classification, MUSIC)算法進(jìn)行改進(jìn)，利用改進(jìn)的MUSIC算法對寬帶相干源的DOA估計。 
 
3. 智能天線多用戶檢測重擴自適應(yīng)技術(shù)研究                                          
 
    分析單智能天線上同方向的多徑干擾和多用戶干擾，建立多用戶檢測自適應(yīng)智能天線模型，提出相關(guān)算法，并對模型進(jìn)行仿真對比分析。 
 
三、擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問題和預(yù)期目標(biāo) 
 
1. 擬解決的關(guān)鍵問題 
 
    (1) 數(shù)學(xué)建模的方法與技巧 
 
數(shù)學(xué)模型的建立，對課題的研究和方案的建立起著關(guān)鍵的作用。 
 
(2) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法 
 
神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法是針對智能天線中DOA估計的新算法，與其他算法相比，具有快速、實時、簡便的特點。 
 
(3) LTE技術(shù) 
 
LTE技術(shù)是整個課題研究的基礎(chǔ)和平臺，它的參數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)為課題研究提供巨大幫助。 
 
2. 預(yù)期目標(biāo) 
 
    (1) 智能天線的無線空時信道及其建模方法的研究預(yù)期目標(biāo) 
 
得到天線相關(guān)性與散射分布特性之間的定量關(guān)系，為移動通信智能天線設(shè)計提供理論依據(jù)；構(gòu)造出適用于不同環(huán)境的信道模型，反映信道的空間、時間以及頻率特性。 
 
    (2) 智能天線中的DOA估計算法研究預(yù)期目標(biāo) 
 
提出改進(jìn)的MUSIC算法并對其進(jìn)行仿真，其算法精度應(yīng)高于常用的MUSIC算法，并基于改進(jìn)的MUSIC算法對寬帶源相干源DOA的估計；得到基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的DOA估計，通過對比，該方法應(yīng)具有較快的處理速度。 
 
(3) 智能天線多用戶檢測重擴自適應(yīng)技術(shù)研究預(yù)期目標(biāo) 
 
提出智能天線多用戶檢測重擴自適應(yīng)技術(shù)的方案，通過數(shù)據(jù)仿真，與匹配濾波器解擴重擴天線陣列相比，本方案性能上應(yīng)有所提高。 
 
四、課題研究實施方案（技術(shù)路線） 
 
1. 智能天線的無線空時信道及其建模方法研究的實施方案 
 
(1) 分析空時信道特性和相關(guān)建模理論，對移動通信環(huán)境中不同散射環(huán)境下(如拉普拉斯分布、截尾高斯分布等)智能天線的頻率、空間、時間特性進(jìn)行理論推導(dǎo)和數(shù)值分析，得到天線相關(guān)性與散射分布特性之間的定量關(guān)系。 
 
(2) 在簡單介紹常用的Lee模型及其改進(jìn)模型、幾何單反射模型、高思廣義平穩(wěn)不相關(guān)散射模型和擴展抽頭延遲線模型等模型基礎(chǔ)上，根據(jù)不同環(huán)境下的功率時延譜和功率角度譜，建立時空多徑信道模型，通過仿真，驗證該信道模型能夠同時反映信道的空間、時間以及頻率特性。 
 
2. 智能天線中的DOA估計算法研究的實施方案 
 
(1) 對MUSIC算法進(jìn)行簡單的介紹，根據(jù)數(shù)據(jù)重構(gòu)的前后空間平滑中取子陣元數(shù)與總陣元數(shù)相等、空間平滑方法能夠解決相干源問題的特點，對MUSIC算法提出改進(jìn)，在不影響算法對非相關(guān)源DOA正常估計的前提下，提高對相關(guān)信號源DOA估計的性能，并通過建立相關(guān)模型，利用改進(jìn)的算法對寬帶源相干源的DOA進(jìn)行估計。 
 
(2) 利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對智能天線的DOA進(jìn)行估計，這里選用三層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，有輸入層、隱層、輸入層組成，采用聚類方法訓(xùn)練徑向基函數(shù)層，并通過相關(guān)訓(xùn)練使網(wǎng)絡(luò)具有一定的泛化能力，最后將此算法與其他不同算法進(jìn)行分析對比。 
 
3. 智能天線多用戶檢測重擴自適應(yīng)技術(shù)研究的實施方案 
 
在天線單元的輸出利用最小均方誤差算法進(jìn)行波束成形，把主波束對準(zhǔn)期望用戶。然后，殘余的多徑干擾和多址干擾利用后接的多用戶檢測算法進(jìn)行消除，多用戶檢測輸出經(jīng)過判決輸出成為解調(diào)的數(shù)據(jù)，解調(diào)數(shù)據(jù)用期望用戶的擴頻序列重擴后作為最小均方誤差算法所需的參考信號，以此建立相關(guān)模型，通過數(shù)值仿真，驗證方案。 
 

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