軟件天線關鍵技術研究.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域中的焦點問題。軟件天線技術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。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構的波束賦形算法。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)境下甚至會失效。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)境下通過調用最優(yōu)算法來實現(xiàn)最佳的天線性能，是一種既能利用智能天線的優(yōu)點，又能最大限度避免其缺點的無線通信技術。目前軟件天線的研究正處于起步階段，很多關鍵技術仍然有待研究。實現(xiàn)軟件天線的關鍵技術包括對通信環(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鍵技術進行研究，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)模型基站側的無線通信信道參數(shù)進行了數(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方向類算法對信號信噪比的改善效果受空間擴散環(huán)境的影響較大

4、，基于時間參考類算法對訓練序列的載波及符號恢復有一定的要求。根據(jù)各種算法的特點及在各種環(huán)境下性能比較的結果，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，本文提出了一種改進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構，利用陣列天線所接收信號的線性結構可進行信號的盲識別。本文提出了

5、一種使用盲信號估計技術的環(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方向識別及波束賦形算法會產(chǎn)生一定的影響，有時甚至會使算法失效。本文研究并建立了陣列位置誤差，增益不一致及互耦所引起的