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CDMA系统中的智能天线技术的研究

谢泽明  
【摘要】: 近年来全球通信事业飞速发展,通信业务的需求量越来越大,作为未来个人通信主要手段的无线移动通信技术引起人们极大关注,成为目前通信技术发展的热点之一。在现代移动通信系统中,直扩序列码分多址(DS-CDMA)技术成为目前最具发展前途的多址技术,然而,由于移动用户数量的急剧增加,通信资源匮乏的问题日益严重,由此产生的通信容量不足、通信质量下降等一系列问题亟待解决,如何消除限制DS-CDMA系统性能的多址干扰(MAl)与多径衰落成为人们在提高CDMA移动通信系统性能时考虑的主要因素。智能天线系统是由多个天线单元组成的天线阵列系统,它可以利用数字信号处理技术对多个不同的用户产生多个空间波束,每个波束各自自动地对准各自的用户的到达方向,而把零陷方向对准干扰的方向,从而可以消除多址干扰,提高移动通信系统的性能。与其它日渐深入和成熟的干扰消除技术相比,智能天线技术在移动通信中的应用研究更显得方兴末艾并显示出巨大潜力。 本文主要针对CDMA系统中的智能天线控制算法进行深入的研究,给出了我们在智能天线控制算法方面的一些新成果。这些成果包括: 给出了一种带时域均衡器和参考信号均衡器的解扩重扩自适应智能天线,该天线通过在解扩重扩自适应智能天线中引入了时域均衡器和参考信号均衡器,把智能天线对多用户干扰和多径干扰的消除工作进行了分工,由天线阵列消除多用户干扰,由后接的时域均衡器消除多径干扰。我们对提出结合均衡器的解扩重扩自适应智能天线进行了仿真,给出其性能。结果表明,引入时域均衡器和参考信号均衡器后,解扩重扩自适应智能天线的性能有明显的提高。把时域均衡器和参考信号均衡器引入解扩重扩自适应智能天线是本文的创新成果之一。 通过在解扩重扩自适应智能天线中引入多用户检测来代替匹配滤波器解扩,给出了多用户检测重扩自适应智能天线。与解扩重扩自适应智能天线相比,引入多用户检测可以更好地消除多用户干扰,提高系统的稳定性;与先多用户检测后阵列合成的方案相比,由于只要在天线阵列输出进行多用户检测,可以减少计算量。我们对多用户检测重扩自适应智能天线进行了计算机仿真,得出了它的性能。结果表明,引入多用户检测可以提高解扩重扩自适应智能天线的性能。给出多用户检测重扩自适应智能天线是本文的创新成果之二。 给出自适应阵列的循环迭代算法,它可以使自适应阵列用较少的阵列数据达到较好收敛,并在此基础上,推导了一种CDMA系统中直接采用用户扩频序列做参考信号的LMS自适应智能天线。仿真结果表明,本文给出的算法是可行的。给出循环迭代LMS自适应阵列算法和推导出一种直接用扩频序列作参考信号的自适应智能天线是本文的创新成果之三。 智能天线技术是当今研究热点之一,其控制算法是智能天线技术的关键,本文在前人的基础上进行了有益的探索和研究。本文的工作对智能天线的研究有一定的参考价值。 本论文工作得到广东省火炬计划“跨平台的综合宽带无线网络关键技术研究与开发”(2002C1010106)、广东省自然科学基金项目“TD-SCDMA中的集成软件天线技术研究”(31441)和华南理工大学高水平大学建设项目“无线接入系统的智能天线技术研究”(303D76030)的资助。


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