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智能天线利用数字信号处理技术,产生空间定向波束,使天线主波束对准期望用户信号到达方向,旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。因此智能天线技术已成为TD-SCDMA系统的关键技术之一。
智能天线的核心是波束赋形,也就是多天线权值的确定。关于波束赋形算法国内外已经有了较深入的研究。但对于智能天线在TD-SCDMA中的应用研究较少。同时由于在TD-SCDMA系统中,上行采用联合检测技术,下行采用波束赋形技术。基于此,本文着重研究TD-SCDMA系统中的下行波束赋形技术。
本文首先介绍TD-SCDMA系统的技术特点,及其物理信道基本帧结构。简要的介绍了智能天线原理。
本文的主要工作如下:
1、结合TD-SCDMA系统上下行信道相同的的特点,本文首先研究了基于最大信噪比准则的下行EBB波束赋形算法。并针对MSNR准则在色噪声背景下,赋形增益下降的问题。提出了一种利用上行信道参数的基于MSINR准则的快速广义特征值分解的下行。EBB波束赋形算法。并利用MATLAB工具对这两种算法进行了性能分析与比较。从仿真结果可以看出:EBB波束赋形算法相对于单天线系统能获得相当的性能增益;MSINR算法相对于MSNR算法性能更优,但其复杂度更高。
2、提出了一种低复杂度的GOB波束赋形算法:fixDOA赋形算法;并针对信道快速变化时,赋形增益下降的问题,提出了一种基于fixDOA算法的下行MBF多波束赋形算法。
通过仿真可以得出以下结论:本文提出的fixDOA算法在通常信道环境下均能获得相当的赋形增益;而且运算量只有普通DOA算法的1/10;
本文提出的MBF多波束赋形算法在高速、大角度扩展信道环境下,相对于传统单波束算法有大约0.8dB的赋形增益;
3、针对EBB算法和GOB算法各有其适用的信道环境的问题。本文提出了一种基于特征值分布的自适应赋形算法切换方案。
本方案通过计算信道相关矩阵对应的最大与次大特征值的比值,来确定多径相关性的大小,以决定赋形算法的切换;
通过仿真可以得到如下结论:
(1)当最大与次大特征值比值≤10时,则多径间相关性弱,切换到EBB算法;当最大与次大特征值比值≥22时,则多径间相关性强,切换到GOB算法。
(2)当最大与次大特征值比值处于10~20之间时,维持原有的波束赋形算法不变。