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移动通信中智能天线DOA技术

高争艳  
【摘要】: 智能天线技术是第三代移动通信系统的关键技术之一,也是现在国内外热门的研究课题。它结合了天线阵技术与信号空时处理,在系统设计中增加了空时处理的自由度,改善了系统性能,增加了系统容量及频谱利用率。在无线移动通信系统中采用智能天线技术,实际上是通过数字信号处理,使天线阵为每个用户自适应地进行波束赋形,相当于为每个用户形成了一个可跟踪它的高增益天线,从而即可以进行全方位通信,也可以用较小的发射功率覆盖相同的范围以及提高系统容量和业务质量、降低用户间的码间干扰和多址干扰。智能天线引入空分多址的概念,通过用户空间位置的差异对其进行分离。因此各用户的波达方向DOA (Direction Of Arrival)做为反映用户空间位置的重要参量在智能天线中扮演着非常重要的角色。智能天线的主要任务是完成上行信号的滤波和下行波束的形成,这两个主要任务的完成都和自适应算法和数字信号处理(DSP)技术紧密相关。自适应算法是智能天线的核心技术之一,它决定着智能天线对来波信号响应的速率和系统实现电路的复杂程度,系统需要针对各种通信环境来选择合适的算法,也可以采用算法分集的方法来使整个系统工作在最佳状态。本文在对各种算法进行分析比较的基础上,提出了将Sparse PCA算法应用于DOA估计,其主要目的是针对MUSIC等算法中的信号子空间估计问题,减少其计算量。该算法的计算过程相对简单,并具有自组织特性,适合于神经网络实现。仿真结果表明,所提算法的DOA估计性能与MUSIC算法相当,其计算效率高于传统MUSIC算法。


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