穩(wěn)健的移動(dòng)用戶發(fā)射功率估計(jì)方法【開(kāi)題報(bào)告】

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告電子信息科學(xué)與技術(shù)電子信息科學(xué)與技術(shù)穩(wěn)健的移動(dòng)用戶發(fā)射功率估計(jì)方法穩(wěn)健的移動(dòng)用戶發(fā)射功率估計(jì)方法一、選題的背景與意義二十一世紀(jì)是個(gè)全球信息化的時(shí)代，隨著社會(huì)信息化程度的加快，人們?cè)絹?lái)越需要頻繁的交換各種數(shù)據(jù)信息，同時(shí)移動(dòng)通信也隨之迅猛發(fā)展起來(lái)。移動(dòng)通信是指通信雙方至少有一方處在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中的通信[1]。縱觀移動(dòng)通信的演進(jìn)及發(fā)展（如圖1所示），它大致經(jīng)歷了如下幾個(gè)階段：移動(dòng)通信最早出現(xiàn)在20世紀(jì)20年代，當(dāng)時(shí)

2、美國(guó)底特律市警察使用的車載無(wú)線電系統(tǒng)是寬帶為2MHZ的專用網(wǎng)。20世紀(jì)40年代貝爾公司建立了第一個(gè)公用汽車電話網(wǎng)，提出了蜂窩和頻率復(fù)用的概念，實(shí)現(xiàn)了從專用網(wǎng)向公用網(wǎng)的過(guò)渡。20世紀(jì)60年代中期，移動(dòng)通信采用大區(qū)制，中小容量技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)選頻與自動(dòng)接續(xù)功能。1978年，貝爾實(shí)驗(yàn)室制成先進(jìn)的移動(dòng)電話系統(tǒng)（AMPS），建成蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)，大大提高了系統(tǒng)容量。20世紀(jì)80年代至今，是數(shù)字移動(dòng)通信系統(tǒng)的發(fā)展和成熟時(shí)期。近20年來(lái)，移動(dòng)通信用戶數(shù)

3、量迅猛增長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)用戶容量需求大量增加。在市場(chǎng)和技術(shù)的推動(dòng)下，移動(dòng)通信得到了迅速的發(fā)展，成為了當(dāng)今通信發(fā)展的主流[2]。模擬移動(dòng)通信（AMPS、TACS等）模擬無(wú)繩電話移動(dòng)衛(wèi)星TDMA(GSM、IS136）IS95CDMA數(shù)字無(wú)繩電話第三代移動(dòng)通信（IMT2000）WLL199020002010年代圖1移動(dòng)通信的演進(jìn)及發(fā)展功率估計(jì)是通信系統(tǒng)研究的重點(diǎn)研究方向之一。在實(shí)際移動(dòng)通信應(yīng)用中基站需要知道移動(dòng)用戶的發(fā)射功率以便實(shí)現(xiàn)對(duì)基站和移動(dòng)用戶的

4、功率控制。而對(duì)功率估計(jì)的性能會(huì)影響功率控制的性能。如果功率估計(jì)過(guò)低，則要增大發(fā)射功率，這樣會(huì)造成能源浪費(fèi)，這與現(xiàn)在國(guó)家倡導(dǎo)的綠色節(jié)能相悖；功率估計(jì)過(guò)高，則要減少發(fā)射功率，這樣雜性和運(yùn)算量的增加為代價(jià)獲得的?；镜淖赃m應(yīng)算法包括：①Howells和Applebaum建立的自適應(yīng)陣列輸出信噪比(SNR)最大化算法；②Widrow等人提出的使陣列實(shí)際輸出和“期望”響應(yīng)(也被稱為參考信號(hào))之間均方誤差最小的LMS算法。分析表明，SNR最大化算法

5、與LMS算法的性能也比較接近，都收斂于最優(yōu)維納解。SNR最大化算法使用了“波束導(dǎo)向矢量”代替LMS算法中的“參考信號(hào)”。因此，前者一般用于所需信號(hào)絕大部分時(shí)間是不存在的場(chǎng)合，后者則要求所需信號(hào)是存在的。針對(duì)不同的應(yīng)用條件，每一種基本算法又有許多變型。例如，Compton曾提出功率反演算法，它實(shí)質(zhì)上是LMS算法的一種修正形式，可以克服經(jīng)典LMS算法中形成參考信號(hào)的困難。SNR最大化算法和LMS算法的實(shí)現(xiàn)均采用閉環(huán)結(jié)構(gòu)的自適應(yīng)處理器，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)

6、單、方便，非常適合采用模擬方法實(shí)現(xiàn)(也可以采用數(shù)字方法實(shí)現(xiàn))。主要缺點(diǎn)是算法的收斂性能對(duì)陣列響應(yīng)協(xié)方差矩陣的特征值散布很敏感，存在斂緩慢甚至無(wú)法收斂問(wèn)題。為了獲得更加短暫的暫態(tài)響應(yīng)性能，采樣矩陣求逆(SMl)算法和GramScht正交化算法等具有快速收斂特性的自適應(yīng)波束形成算法逐漸受到人們的重視和應(yīng)用[3]。而在實(shí)際工程應(yīng)用中SMI算法中，估計(jì)Rn時(shí)要求是數(shù)據(jù)IID（IndependentIdenticallyDistribution）

7、有時(shí)不可直接獲得。在非均勻樣本下，還存在奇異檢測(cè)問(wèn)題[4]。故我們需要找到一個(gè)綜合各方面優(yōu)點(diǎn)的算法從而達(dá)到對(duì)移動(dòng)用戶的發(fā)射功率估計(jì)的穩(wěn)健性。二、研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題：本課題的主要研究?jī)?nèi)容有：(1)研究穩(wěn)健的移動(dòng)用戶發(fā)射功率估計(jì)方法的基本原理。(2)研究現(xiàn)有的穩(wěn)健的移動(dòng)用戶發(fā)射功率估計(jì)方法。(3)我們主要的研究?jī)?nèi)容就是用矩陣加權(quán)進(jìn)行功率估計(jì)，首先建立矩陣加權(quán)功率估計(jì)的優(yōu)化模型，然后利用MATLAB凸優(yōu)化工具箱求解最優(yōu)的矩陣權(quán)。

8、陣列信號(hào)處理是信號(hào)處理領(lǐng)域中的一個(gè)重要分支，它的目的是進(jìn)行空域?yàn)V波，在增強(qiáng)期望信號(hào)功率的同時(shí)濾除其它干擾和噪聲，以達(dá)到提高系統(tǒng)輸出信噪比的目的。然而陣列信號(hào)處理中核心的技術(shù)之一是波束形成技術(shù)，將天線陣列的接收信號(hào)通過(guò)一定的加權(quán)，使陣列方向圖在期望信號(hào)方向的增益恒定，而系統(tǒng)總的輸出功率最小，從而完成空域?yàn)V波的目的。同時(shí)自適應(yīng)波束形成算法可以根據(jù)信號(hào)環(huán)境的變化，來(lái)自適應(yīng)調(diào)整各陣元的加權(quán)因子，達(dá)到增強(qiáng)信號(hào)同時(shí)抑制干擾的目的[5]。因此，自適應(yīng)