軟件天線關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著無線通信產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，無線通信業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)量迅速增加。如何通過有限的頻率帶寬傳輸更多數(shù)據(jù)成為目前無線通信領(lǐng)域中的焦點(diǎn)問題。軟件天線技術(shù)能夠在不改變信號帶寬的情況下提高通信系統(tǒng)的容量，是一種很有前景的下一代通信技術(shù)。與采用固定波束賦形算法的智能天線相似，軟件天線與智能天線均通過波束賦形算法來提高系統(tǒng)容量。與智能天線不同的是，軟件天線能根據(jù)環(huán)境不同而自動配置最優(yōu)的波束賦形算法。目前有三類波束賦形算法，分別為基于波達(dá)方向的波束賦形，基于時

2、間參考的波束賦形和基于信號結(jié)構(gòu)的波束賦形算法。不同算法在不同電波傳播環(huán)境下的性能會有所差別，有些算法在一定的環(huán)境下甚至?xí)?。軟件天線將不同的算法以軟件的形式存儲起來，在不同環(huán)境下通過調(diào)用最優(yōu)算法來實(shí)現(xiàn)最佳的天線性能，是一種既能利用智能天線的優(yōu)點(diǎn)，又能最大限度避免其缺點(diǎn)的無線通信技術(shù)。目前軟件天線的研究正處于起步階段，很多關(guān)鍵技術(shù)仍然有待研究。實(shí)現(xiàn)軟件天線的關(guān)鍵技術(shù)包括對通信環(huán)境的分類和識別，研究各種算法在不同通信環(huán)境下的性能，提出各種

3、環(huán)境下算法的選擇策略。本文圍繞軟件天線關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，主要工作如下：首先研究了無線電傳播模型。無線電傳播環(huán)境非常復(fù)雜，本文研究了各種無線電傳播現(xiàn)象及典型微小區(qū)及宏小區(qū)模型。并對宏小區(qū)模型基站側(cè)的無線通信信道參數(shù)進(jìn)行了數(shù)值模擬。研究并比較了各種波束賦形算法在不同環(huán)境下的性能，計算了基于波達(dá)方向類的波束賦形算法和基于時間參考的波束賦形算法在各種環(huán)境下的性能。數(shù)值模擬和計算表明基于波達(dá)方向類算法對信號信噪比的改善效果受空間擴(kuò)散環(huán)境的影響較大

4、，基于時間參考類算法對訓(xùn)練序列的載波及符號恢復(fù)有一定的要求。根據(jù)各種算法的特點(diǎn)及在各種環(huán)境下性能比較的結(jié)果，提出了軟件天線的算法選擇策略。無線電環(huán)境識別是算法選擇的基礎(chǔ)，本文提出了一種改進(jìn)MUSIC(MultipleSignalClassification)算法來識別環(huán)境的方法。計算表明所提出的算法不僅能反映信號的空間特征，也能反映信號的時延特征。陣列信號存在一定的線性結(jié)構(gòu)，利用陣列天線所接收信號的線性結(jié)構(gòu)可進(jìn)行信號的盲識別。本文提出了

5、一種使用盲信號估計技術(shù)的環(huán)境識別算法。該方法可以同時識別多個信道階數(shù)不同的用戶的電波傳播環(huán)境，并能反映各用戶的信道空間及時延特性。波達(dá)方向(DirectionofArrival,DOA)識別對基于來向角的波束賦形算法很重要，本文討論了各種波達(dá)方向估計算法，并研究了各種環(huán)境因素對DOA算法的影響。陣列的誤差對基于子空間的波達(dá)方向識別及波束賦形算法會產(chǎn)生一定的影響，有時甚至?xí)顾惴ㄊА１疚难芯坎⒔⒘岁嚵形恢谜`差，增益不一致及互耦所引起的