基于OFDM系统的智能天线波束形成研究

论文摘要

随着我国第三代移动通信技术标准——TD-SCDMA进入实用阶段,智能天线技术成为移动通信系统中最活跃的研究领域之一。智能天线技术具有空分多址、高频谱利用率、抑制同频干扰等优点,对于解决当前面临的频率资源日渐枯竭、空间电磁环境日益恶化等问题,具有良好的应用前景。个人移动通信为用户提供了私密的、自主的、便利的通信模式,造成个人移动通信的用户数量和业务流量爆炸式增长。这种爆炸式的用户需求,使得提高系统容量、高速数据传输和抗干扰通信成为下一代移动通信系统的主要特征。由于OFDM技术在这些方面具有优异的性能,已成为下一代移动通信技术中被广泛研究的热点之一。而将智能天线与OFDM这两种先进技术相结合,会使下一代通信系统产生质的飞跃。在具有智能天线的OFDM系统中,波束形成技术是关键技术之一。本文阐述了具有智能天线OFDM系统的研究背景及学术现状。系统地对具有智能天线的OFDM系统进行了分析,研究了相应的数学模型。本文重点对具有智能天线的OFDM系统波束形成算法进行了研究,对主要的应用分类进行了深入剖析和计算机仿真,并对其误码率性能进行了比较和分析。在此基础上,本文提出了一种插值波束形成算法,该算法利用各子载波波达方向存在规律性变化这一特征,以导频波束为参考,用线性插值的方法形成各子载波波束。理论分析和计算机仿真结果表明,该算法同其它降低复杂性的算法相比具有更好的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 技术发展概况及研究现状
• 1.2.1 OFDM技术
• 1.2.2 智能天线技术
• 1.2.3 智能天线波束形成技术
• 1.2.4 国内外研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 第2章 智能天线和OFDM技术
• 2.1 智能天线技术
• 2.1.1 智能天线的结构特点
• 2.1.2 智能天线的信号模型
• 2.2 正交频分复用（OFDM）技术
• 2.2.1 OFDM系统收发机结构
• 2.2.2 OFDM系统分析
• 2.3 本章小结
• 第3章 波束形成算法研究
• 3.1 波束形成准则
• 3.1.1 最小均方误差（MMSE）准则
• 3.1.2 最大信号与干扰噪声比（SINR）准则
• 3.1.3 最小噪声方差（MV）准则
• 3.2 经典波束形成算法
• 3.2.1 最小均方（LMS）算法
• 3.2.2 采样矩阵求逆（SMI）算法
• 3.2.3 递归最小二乘（RLS）算法
• 3.2.4 经典算法的比较
• 3.3 本章小结
• 第4章 具有智能天线的OFDM系统
• 4.1 系统结构
• 4.2 智能天线在OFDM中的应用分类
• 4.3 具有智能天线的OFDM系统研究
• 4.3.1 post-FFT方式及仿真研究
• 4.3.2 pre-FFT方式及仿真研究
• 4.4 几种降低复杂度或提高性能的方法及分析比较
• 4.4.1 pre-FFT最佳波束形成法
• 4.4.2 导引信号法
• 4.4.3 post-FFT波束综合法
• 4.4.4 post-FFT权值合并法
• 4.5 各种方法的性能比较
• 4.6 本章小结
• 第5章 插值波束形成算法研究
• 5.1 插值波束形成算法的可行性研究
• 5.1.1 电磁波的色散现象
• 5.1.2 插值算法研究
• 5.2 插值波束形成算法的系统结构特征
• 5.3 插值波束形成算法的数学模型
• 5.4 计算机仿真及分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文和取得的科研成果
• 致谢