1、摘 要 隨著科技的飛速發展、信息時代的到來，智能天線變得越來越重要。智能天線是自適應濾波和陣列信號處理技術的基礎上發展起來的跨學科的高科技技術,它利用波束賦型型技術的研究具有重要的理論和應用價值.本文介紹了智能天線基本理論,無線信道的基本特性,隨后著重介紹智能天線的結構和工作方式,智能天線相對于傳統單天線系統的優點及其智能天線技術在第三代移動通訊中的應用.并對智能天線的型號模型和最優空域濾波的基本原理進行了總結.接著系統地分析討論了RLS、LMS波束形成算法,了解RLS算法和其他自適應波速形成算法,并完成RLS和LMS算法的Matlab仿真,可得到良好的賦型結果,分析對比RLS和LMS算法性能

2、.智能天線技術已經成為移動通信技術中一個最活躍的研究領域,它對移動通信系統所帶來的優勢是目前任何技術所難以估量取代的。【關鍵詞】：智能天線 無線通信 波束賦型 LMS RLS畢業論文代寫ABSTRACTWith the rapid development of science and technology , the information age , smart antennas has become increasingly important. The smart antenna is based on adaptive filtering and array signal proces

3、sing technology developed interdisciplinary high-tech technology , which uses beamforming technology can significantly improve the base station receive sensitivity and transmit efficiency , and thus greatly reduce interference within the system and interference between neighboring cells , the better

4、 to increase the coverage of the system , to expand system capacity . beamforming smart antenna technology, the research has important theoretical and practical values .This article describes the basic characteristics of the basic theory of smart antennas , wireless channel , and then focuses on the

5、 structure and working methods of the smart antenna , smart antennas compared to traditional single- antenna system , the advantages of smart antenna technology in the third generation mobile communication And model of the smart antenna model and the basic principles of optimal spatial filter . Then

6、 systematically analyzed and discussed in the SMI , LMS beamforming algorithm, the RLS algorithm and other adaptive wave velocity form algorithm , and completed the SMI and LMS algorithm Matlab simulation , can get a good vehicle results , analyzing and comparing the performance of the SMI and LMS a

7、lgorithm . last access to the academic literature related to smart antennas , smart antenna technology has become one of the most active areas of research in the mobile communication technology , and its mobile communication system the benefits of any technology is inestimable replaced .【Key words】S

8、mart antenna Wireless communications Beamforming LMS RLS 目 錄I摘 要III第一章緒論1第一節智能天線的發展及其背景1第二節 智能天線的優點3第三節 智能天線研究現狀5第四節 MATALAB語言6第五節本文結構8第二章 智能天線的結構及工作原理9第一節智能天線的基本結構及工作原理9第二節 陣列天線11第三節 均勻直線陣（ULA）13第四節 本章小結14第三章 智能天線技術在移動通信中的應用15第一節第三代移動通信系統概述16第二節TD-SCDMA技術簡單介紹17一、 TD-SCDMA標準17二、 TD-SCDMA 系統無線接口層模型的建

9、立19（一）總體系統流程20（二）上下行鏈路發送信號的產生211. 用戶發送數據的產生212. 擴頻碼的產生213. 擾碼的產生224. 整個發送端的信號產生流程22（三）、 調制與擴頻24（四）、 脈沖整形濾波24第三節智能天線技術在TD-SCDMA中的應用24第四節 本章小結25第四章智能天線的自適應波速賦型算法26第一節智能天線常用的性能度量準則26一、常用性能度量準則26（一）最小均方誤差準則26（二）最小乘法法則27（三）最大信噪比準則27（四）線性約束最小方差準則28二、準則比較28第二節智能天線中的自適應算法29一、 非盲目自適應算法30（一） 最小均方差（LMS）30（二）歸一

10、化最小均方（NLMS）算法31（三）遞歸最小二乘（RLS）算法32二、盲自適應算法33第三節 自適應算法在智能天線單波束賦型中的應用仿真33一、LMS算法仿真及結果分析34二、RLS算法仿真及結果分析40三、LMS算法和RLS算法均方誤差曲線對比分析42第四節 關于變步長LMS算法研究44第五節 本章小結44第五章智能天線技術發展展望45第一節 智能天線的概況45第二節智能天線技術發展展望45致謝47主要參考文獻：48附 錄49一、英文原文49二、中文翻譯58第一章 緒論第一節 智能天線的發展及其背景智能天線的概念是在20世紀80年代末到90年代初提出來的.對智能天線概念可有不同的理解.一般來

11、說智能天線是一種能夠根據所出來的電磁環境智能的調節自身的參數,從而是通信系統保持最佳性能的天線.目前大家所討論的智能天線系統與移動通信,特別是蜂窩移通通信密切相連,一般是指由多個天線單位組成天線陣列系統,它可以利用數字信號處理技術對多個不同的用戶產生多個空間波束每個波束各自自動地對準各自的用戶到達的方向,而把零陷方向對準干擾的方向,從而提高移動通信系統的性能。隨著當今社會信息量的急劇增加,通信業務的需求量日益增大,未來個人通信手段的無線移動通信技術使人們極大關注,即將到來的信道資源匱乏,通信容量不足,通信質量下降等一系列問題應盡快解決。相比已有的信道擴容方案包括頻分復用（FDMA）、時分復用(

12、TDMA)、碼分復用（CDMA）等方案，智能天線都是一個嶄新的研究課題。從20世紀80年代開始，即從第一代蜂窩通信系統，人們便開始研究利用自適應天線來消除通信到干擾（CCI）與多多徑衰落的影響、獲得多徑分集增益。到90年代初，這一思路發展為智能天線的概念，智能天線技術在移動通信總的應用研究顯示出巨大潛力。智能天線最早應用于雷達和聲納系統，在蜂窩移動通信系統中的應用于研究始于1990年左右，目前還處于初級階段。近年來，現代數字信號處理技術發展迅速，熟悉型號處理芯片能力不斷提高，芯片的價格已經可以為現代通信系統所接受，利用數字技術在基帶形成天線波束成為可能，以此代替模擬電路成為天線波束形成方法，智

13、能天線技術因此開始在移動通信中得到應用。智能天線可以通過模擬電路方式實現：根據天線方向圖確定饋源的激勵系數，然后確定波束形成網絡。由于饋電布線呈舉行裝，實現很復雜，隨著陣元的增加，電路也隨著更加復雜。為此未來移動通信智能天線采用數字方法時間波束成形，即所謂的數字波束形成天線。在移動通信系統中，基站需要同時與幾個用戶同時進行通信，因此基站的智能天線需要同時形成多個不同的波束，每個波束都要各自對準各自的用戶，應對用戶進行輸出，波束的數目遠遠多于組成智能天線單元的數目。由此形成多波束多輸出的自適應天線，這就是移動通信上的現在智能天線的特顯，也是與傳統自適應天線的最大差別。智能天線有兩大類：切換波束智

14、能天線與自適應陣智能天線。自適應天線是一種控制反饋系統，它能夠利用多個天線陣元接收信號的加權組合進行信號處理。自適應天線能夠根據期望用戶和干擾空間位置改變自動調整接收和發射方向圖，將主波束對準期房用戶，將零陷對準干擾用戶，所以可以再期望用戶的方向上獲得較高的增益，而在干擾的方向上獲得較低的增益，從而達到提高干燥比的目的。切換波束智能天線也就是多波束智能天線是利用多個并行波速覆蓋整個用戶區，每個波束的指向是固定的，波束適度也是由陣元數目確定的。隨著用戶在小區中的移動，基站選擇不同的相應波束，時接收信號最強。因為這種方案的本質及時按角度進行小區分裂，用戶信號并不是一定固定波束的中心處，當用戶位于波

15、束邊緣，干擾線號位于波束中央時，接收效果最差，所以多波束天線不能實現信號最佳接收。但相比較于自適應陣天線，其結構簡單，無需判定用戶信號到達的方向。智能天線的算法也可分為兩大類：自適應控制算法和信道參數檢測的控制算法。自適應控制算法不直接對有用信號和干擾信號的來波方向或空間特征進行估計和檢測，而是通過檢測陣列輸出信號特征。這類算法主要是有最小均方算法（LMS）、遞歸最小平方算法（RLS）和恒模算法（CMA）。信道參數檢測的控制算法首先從天線陣列輸出估計出用戶和干擾的來波方向或空間特征，來得到用戶到基站的信道參數，然后利用檢測出的信號來波方向和空間特征來控制天線波束，結合波束成形算法，使波束最大方

16、向指向有用信號，把零點指向干擾信號。智能天線有著誘人的前景。智能天線的優越性在于自身可以分析到達無線陣列的信號，靈活、優化地使用波束，減少干擾和被干擾的機會，提高了頻率的利用率，改善了系統性能。這就是自適應天線陣列的智能化，它體現了自適應、自優化和自選擇的概念，對當前移動通信系統的完善起到重大的推動作用。隨著數字信號處理技術和微電子技術的發展,智能天線必將在下一代移動通信系統中發揮巨大的作用。第二節 智能天線的優點在移動通信系統中，由于障礙物的反射，信號會在發射機和接收機之間多次傳播，從而形成多徑傳播，在移動通信中被稱為時延擴展。因為多徑信號到達接收機的時間不同，所以多徑傳播將導致符號間干擾，

17、將嚴重影響通信鏈路的質量，另一方面，共信道干擾是無線系統容量的主要限制因素，它將影響用戶對有效的網絡資源的重用。智能天線對信號的多徑有抑制作用。智能天線的原理是調整不同天線上的信號的幅度和相位，使與參考信號強相關的信號增強，抑制與參考無關的信號，即智能天線把主徑不想管的多徑當做干擾進行抑制。智能天線還可以按通信的需要在有用信號的方向提高增益,在干擾源方向降低增益，增加覆蓋范圍改善建筑物中的信號接收質量，并對告訴率用戶進行波束跟蹤，起到空間隔離，消除干擾的作用。總的來說，智能天線的有點可以歸納一下幾點：（1） 增加基站覆蓋范圍：與傳統天線相比，在 和基站發射功率不變的情況下，智能天線可以通過增加加基站天線處理增益而增加小區覆蓋距離，從而減少電信運營商的投資成本和運營成本，而對設備制造商來說，其產品的競爭力也會大大增強。（2） 抗干擾和衰落，改善鏈路質量/增加可靠性智能天線具有側向和只適應調零功能，能把主波束對準入射信號并自適應實時地跟蹤信號。同時還能把零響應對準干擾信號，大大提高陣列的輸出信噪比，從而可改善鏈路的通信質量，提高系統的可靠性。同時采用智能天線控制接收方向，自適應地構成波束的方向性，