基于双曲余弦函数的智能天线自适应波束形成算法

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多输入多输出智能天线中的自适应波束形成算法

维普资讯
第３期
张
瑞等：多输人多输ｍ智能天线中的白适应波束形成算法
２３５
这就是ＬＭＳ算法．中，为迭代步长，控制算法的收敛速度，取值必须满足０＜＜１Ａ其它其／才能保证算法收敛，ｘ尺Ａ．ｍ是刖的最大特值．１２ＭＩ系统及信道分析．ＭＯ别是和 Ⅳ 接收信号可表示为．
ｏｌｗ
采用该简单的梯度估值，导出一种最陡下降法类型的自适应算法．将（）代人（）２式１式得
Ｗｌ＝ＷＫ＋２Ｋ，＋Ｐ
（）３
收稿日期：０５—１２０２—２６
作者简介：张瑞（９１，，１８一）女河南长垣人，河南＿Ｔ业大学信息科学与Ｔ程学院助教，硕士
维普资讯
第０４卷９月期２２０６年第３
ＮＡＴＵＲＡＬＳ海南大ｏＵＲＮＡＬ然ＨＡＩ版ＣｌＥＮＣＥＪ学学报自ｏＦ科学ＮＡＮＵＮＩＶＥＲＳＴＹＩ
Ｖ１２ｏ３ｏ．４Ｎ．
Ｓｐ２０ｅ．０６
ＭＩＯ算法．Ｍ与传统的ＬＭＳ算法相比，ＭＳＭＩＬ — ＭＯ算法在发射端和接收端同时采用了智能天线技术．真结果表明，Ｍ・ＭＯ算法性能明显优于ＬＳ算法，仿ＬＳＭＩＭ并且随着发射和接收天线阵元数目
的增加，系统性能得到了进一步改善．其关键词：智能天线；自适应波束形成算法；ＭＯＭＩ中图分类号：Ｎ８１９Ｔ２．１文献标识码：Ａ

自适应波束形成技术简介

自适应波束形成技术简介(总11页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--自适应波束形成技术简介摘要:介绍了自适应波束抗干扰技术的发展历程,以及各种自适应波束形成算法的原理和特点,讨论了自适应波束抗干扰技术的应用情况,探讨了该技术在工程应用上面临的主要问题以及解决途径和方法。

1 引言随着电子干扰理论与技术的迅速发展,电子干扰对雷达构成了严重的威胁。

天线相当于空间滤波器,是雷达抗干扰的第一道防线,天线抗干扰技术主要有低副瓣和超低副瓣、副瓣匿影、自适应副瓣对消、自适应阵列系统、波束控制、天线覆盖和扫描控制等。

传统的雷达天线具有固定的波束方向,不能在抵消干扰的同时自动跟踪期望信号的来向,无法适应未来复杂电磁环境下工作的需要。

自适应阵列天线技术作为一个新的理念,是利用算法对天线的波束实现自适应的控制。

自适应阵列天线抗干扰就是在保证期望信号大增益接收的前提下,自适应地使天线的方向图零陷对准干扰的方向,从而抑制掉干扰或者降低干扰信号的强度。

最初,自适应阵列天线技术主要用于雷达、声纳、军事抗干扰通信等领域,完成空间滤波和定位等。

近年来,随着移动通信及现代数字信号处理技术的迅速发展,利用数字技术在基带形成天线波束成为可能。

天线系统的可靠性与灵活程度得到了大大的提高。

自适应阵列天线技术在雷达中有以下的应用潜力:(1)抗衰落,减少多径效应电波在传播过程中经过反射、折射及散射等多种途径到达接收端。

随着目标移动及环境变化,信号瞬时值及延迟失真变化非常迅速且不规则,造成信号多径衰落。

采用自适应阵列天线控制接收方向,天线自适应地在目标方向形成主波束,并对接收到的信号进行自适应加权处理,使有用接收信号的增益最大,其它方向的增益最小,从而减少信号衰落的影响。

(2)抗干扰能力强利用自适应阵列天线,借助有用信号和干扰信号在入射角度上的差异,选择恰当的合并权值,形成正确的天线接收模式,即:将主瓣对准有用信号,零陷和低增益副瓣对准主要的干扰信号,从而可更有效地抑制干扰。

智能天线中自适应波束形成算法的DSP实现

ＴＳ２Ｃ４的硬件结构框图和基于ＭＳＮ准则的算法的流程图Ｍ３０５ＩＲ
［关键字］智能天线；波束形成算法；ＳＤＰ实现［中图分类号］Ｔ９５２Ｎ６．［文献标志码］Ａ
自适应天线技术是目前最先进的智能天线方法，汁算出权值欠量；将和 ’ ）行线性组合ｆ进（法，采用数字信号处理技术和多种较新的信号处理之后得到波束形成器的输出。ｎＹ，。（）＝（）ｚ算法，有效地跟踪、定各种类型的信号、别用锁识
了更快的算法实现币方便的优化；进的Ｉ理或【Ｑ两路信号、这两路信或者巾巾频采样ＡＤ ¨ 先ｃ处、／
如果想把理想ｆ的智能天线技术应用于实际的ｆ】
图１接收数字波束形成系统的组成框图。
２智能天线实时系统硬件结构和特点
２１ＤＰ芯片结构．Ｓ
１Ｐ芯片，）ｓ也称数宁信号处理器，是一种具有特殊
张清泉，等
的运行干通用性；进的针对应＿设汁的ＣＵ硬件 ¨ 尤ｒｆｊＰ
，
对天线输入端的窄带信弓采川正交变频采样，何
逻辑提高了片的性能；度专，的指令结构提供高ＥｌＪ
一
通道ＡＤ转换后的输出信号一（）／，ｎ为一路复信号

波束形成与智能天线资料分析课件

波束形成与智能天线的比较分析
REPORTING
波束形成与智能天线的相似之处
目标一致性
波束形成和智能天线都旨在提高无线通信系统的性能，包括改善信号干扰比、增强信号覆盖范围
和增加系统容量。
适应性调整
波束形成和智能天线都可以根据环境和用户需求进行动态调整，以优化通信质量。
空间选择性
波束形成和智能天线都利用空间选择性来增强特定方向上的信号，从而提高通信效率。
智能天线技术的优缺点
提高信号抗干扰能力
通过形成具有特定方向性的波束，智能天线能够降低来自非目标方向的干扰，提高信号质量。
增强覆盖范围
通过集中信号能量，智能天线能够扩大信号覆盖范围，提高通信系统的覆盖能力。
智能天线技术的优缺点
• 频谱资源优化：智能天线能够根据业务需求动态调整波束方向，实现频谱资源的优化配置，提高频谱利用率。
处理机制。
波束形成与智能天线的选择建议
根据应用场景
在需要高定向性和高信号增益的应用场景下，如无线局域网（WLAN）和卫星通信，波束形成可能更适合。在需要广泛覆盖和多用户支持的应用场景下，如移动通信网络，智能天线可能更具优势。
根据系统资源
如果系统资源有限，如计算能力和功耗，波束形成可能更合适，因为其实现相对简单。如果系统资源充足，智能天线可以提供更高的性能。
波束形成与智能天线资料分析课件
REPORTING
• 波束形成与智能天线概述 • 波束形成技术 • 智能天线技术 • 波束形成与智能天线的比较分析 • 波束形成与智能天线的发展趋势
目录
PART 01
波束形成与智能天线概述
REPORTING
波束形成与智能天线的定义

智能天线中变步长lms自适应波束形成算法研究

智能天线中变步长lms自适应波束形成算法研究智能天线（IntelligentAntenna）是近十年来技术发展和市场应用的新兴技术，整合电路、微机和传感器等技术，能够智能的实现天线功率的分配，聚集射频信号以最大化收发信号的受信信噪比（SNR）。

其中，LMS自适应波束形成技术是一种常见的应用技术，在一定条件下能够有效改善波束形成的效率，提高接收信号的强度，达到增强收发信号信噪比的目的。

本文将重点介绍LMS自适应波束形成算法在智能天线中的应用，及其优缺点；最后，给出研究建议。

一、LMS自适应波束形成算法基本概念LMS自适应波束形成算法是一种自适应的算法，能够有效的对天线阵列的指向参数以获取最优的接收信号。

该算法具有两个有效的变量，一个是加权系数，另一个是步长或者步长系数，改变这两个参数可以调节自适应算法的速率以及阵列信号的质量。

该算法通过按步长调整阵列信号的加权系数，以实现最大化收发信号的信噪比的目的。

二、LMS自适应波束形成算法在智能天线中的应用智能天线是一种集成了电路、微机和传感器等技术的，能够实现天线功率的分配的新兴技术，而LMS自适应波束形成算法则可以有效调节智能天线的运行，改善其收发信号的特性。

实际应用中，LMS自适应波束形成算法可以有效改善智能天线的指向性，提高收发信号的信噪比，这可以帮助智能天线更有效地传输高质量的信号，具有较强的抗干扰能力，可用于多样化的应用场景。

三、LMS自适应波束形成算法的优缺点1. 优点：LMS自适应波束形成算法快速、精确，可以有效的调节智能天线的指向性，提高收发信号的信噪比，使用成本低，帮助智能天线有效率的传输高质量的信号；2.点：LMS自适应波束形成算法的精度受到步长参数的影响，如果步长参数设置不当，可能会导致算法收敛速度缓慢、长时间优化，影响最终效果。

四、研究建议1.强对LMS自适应波束形成算法的理论研究，深入理解其原理，完善算法模型；2.虑多因素影响的系统优化模型，研究不同因素、不同参数对算法的影响；3.进LMS自适应波束形成算法，研究其收敛机制，缩短调整时间；4.波束扫描算法进行研究，并改良现有算法，提出更有效的波束扫描策略；5.究脉冲增益技术，研究其对噪声和多径衰落等问题的影响，经受住各种恶劣环境分布中的挑战。

智能天线中LMS自适应波束形成算法的研究

ｃｕｉｌｒｂｅｏｅｓｒａｔｎａ．ｅｓＭｅｎＳｕｒｓＭＳｌｏｔｍｓｏｒｃａｐｏｌｍｆｈｍａｔｎｅｎｓＬａｔａｑａｅ（ｔＬ）ａｒｈｉａｃｍｍｏｄｐｉｅｂａｏｍｉｇａｇｒｈＢｅｉｅ，ｏｖｒｇｉｎａａｔｅｍｆｒｎｌｏｉｍ．ｓｄｓｃｎｅ— ｖｔ
Ａｂｓｒｃ：Ｓａｔａｔｎｃｅｅｏｆｔｙｔｃｎｏｏｉｓｏｏｌｏｍｍｕｎｃｔｏｙｔｍｓｎｄｐｔｖｅｍｆｍｆｎｌｏｒｔｓａｔａｔｍｒｎｅｎａｂｅｏｍｓｏｎｋｅｅｈｌｇｅｆｍｂｉｃｈｅｅｉａｉｎｓｓｅ，ａｄａａｉｅｂａｏｉｇａｇｉｈｍｉ
智能天线就是带精密信号处理器的任何天线阵，它可以调整或自适应其波束方向图来增强感兴趣的信号和减小干扰信号。ｔ
对于由于目前移动用户的急剧增长和通信资源的严重匮乏而导致的通信容量不足以及通信质量下降等问题，以应用智能天线提可
高频谱的有效利用率来解决。自适应波束形成算法是智能天线研究的核心内容，算法通过调整阵列权向量，使天线方向图的主瓣对准感兴趣方向，而零陷对
Ｋｅｙｗｏｒ：ｓａｔａｅａＬＭＳａｇｉｈ；ａｐｔｖａｆｍｉ；ｃｎｖｒｅｃａｅｓｅｄｄｓｍｒｎｔｎｎ；ｌｏｒｔｍｄａｉｅｂｅｍｏｒｎｇｏｅｇｎｅｒｔ；ｔａｙ—ｓａｅｅｒｒｔｔｒｏ
ｓａｅｅｒ，ａｍｐｏｖｄａｇｏｔｔｔｒｏｒｎｉｒｅｌｒｈｍｓｄｏｓｅｏｒｓｐｏｏｓｄｉｈｓｐｐｒｉｂａｅｎｔｐｃｎｔｏｌｒｐｅｎｔｉａｅ．Ｔｈｘｄｓｅａｔｓｒｐｌｃｄｂｉｐｌｏｍｌｆｓｅｉｅｆｅｔｐｆｃｏｒｉｅａｅｙｓｍｅｆｍｉａｏｐｔｆｃｏ，Ｓｈｅｓｅｉｅｃｎｇｓｗｉｉｅａｉｎｔｍｅ．ＳｍｕａｉｎｅｕｌｈｏｈｔｔｓａｇｉｔｍａｇｒｃａｔｒＯｔｔｐｓｚｈａｅｔｔｒｔｏｉｓｉｌｔｏｒｓｔｓｗｔａｈｉｌｏｒｈｈｓｈｓｈｉｈｅｏｎｖｒｅｃｐｅｄａｄｌｅｇｎｅｓｅｎｏｗｅｒｓｅｄｔｔｒｏ．ｔａｙｓａｅｅｒｒ

第3章自适应波束形成及算法

第3章自适应波束形成及算法波束形成技术在最近几年有着日新月异的发展，它的研究方向在于寻找最快最准确的算法，在减少由阵列数据规模的增加而带来的计算量的同时，保持波束形成的优良性能。

普通的波束形成系统，是一种预多波束形成系统，当它处在各向同性、均匀分布的噪声场时，可能具有相当好的检测能力。

但是，一旦出现近场干扰或者背景噪声有着某种不平稳性，则通信系统的检测能力就会迅速下降，因而出现了自适应波束形成技术。

所谓自适应波束形成（ABF ）就是控制处理器能够根据环境噪声场的变化，不断的自动调节本身的参数以适应周围环境，抑制干扰并检出有用信号。

衡量一个波束形成算法的优劣主要看算法的收敛速度、复杂程度、精度、稳定性以及对误差的正确判断性等。

前四项指标是最常见的衡量算法性能的指标，而最后一项在智能天线应用领域有特别的意义。

在实际的通信系统中，由于天线规模等实际条件的限制以及移动无线信道复杂情况的影响，对波达方向的测量估计误差较大，因此对于采用基于波达方向估计的波束形成算法，能否降低其对误差的敏感就显得十分重要了，尤其是在下行链路中，一旦发生较大的指向偏差，不仅会使得目标用户无法获得一定质量的信号，还可能会带来对其它用户的干扰，从而导致系统性能的急剧下降。

3.1 常见准则分析自适应波束形成技术经过了几十年的发展，己经逐渐走向成熟，鉴于己有许多文献专著专门来介绍波束形成的基本原理和概念，这里，我们着重介绍一些最基本的波束形成准则和算法。

其中，自适应处理器可以根据许多不同的准则选择最佳权矢量[8]。

一般来说，这些准则包括：最大信噪比（MaxSNR ）、线性约束最小方差（LCMV ）、最大似然（ML ）、最小二乘（LS ）。

3.1.1 最小二乘（LS ）准则LS 准则是在有限数目的时间采样上使阵列输出和期望响应间的差值最小。

在该方案中，收集数据向量i u 一组p 个快拍。

设要求根据一组输入信号矢量：1()[(),,()]T M x n x n x n = 1,2,,n n =（3-1）采用图3-1的滤波器对需要的信号()(1,2,,)d k k n =进行估计，并取滤波器的输出()y n 为()d k 的估计值ˆ()dk*ˆ()()()()H T dk y n w x k x k w === 1,2,,k n =（3-2）图3-1 采用线性组合器的波束形成器式中12[,,,]T M w w w w =为加权矢量。

智能天线中的波束形成算法

Ａｓｒｃ：Ｓｒｎｅｎｏｌｄｐｉｅｙｔａｋｔｅｕｅｓｉｎｌｈｌｕｌｇｔｅｉｔｒｅｅｃ．ｔｃｕｄｂｂｔａｔｍａｔａｔｎａｃｕｄａａｔｖｌｒｃｈｓｒ ’ｓｇａｉｈｌｎｈｎｅｆｒｎｅＩｏｌｅｗｅｉ
ＬＩＮｉｇ．ＧＯＹｈｎＵａ，ＧＵＬＯｉ（．ｎｔｕｅｆｃｎｅ．Ｌｉ．ｆｃ＆Ｔｅ．Ｎｎｎ１１１Ｃｉａ１ＩｓｉｔｏｉｃｓＰＡＵｎｖｏｉｔＳｅＳ．ｅｈ，ａｊｇ２１０．ｈｎｉ２ＣｌｇｆｎｒａｉｎＥｇｎｅｎ．ＵＰＢｉｇ１０８．ｈｎ）．ｏｌｅｏｆｍｔｎｉｅｒｇＢＴ．ｅｉ００８ＣｉａｅＩｏｏｉｊｎ．
波束形成算法进行了分粪介绍。
关键词：智能天线；波束形成算法；盲波束形成算法中图分类号：ＴＮ９１７１．文献标识码：Ａ
ＡｄｐｉｅＢｅｍｆｒｎｇｒｈｆｒＳａｔｖａｏｍｉｇＡｌｏｉｍｏｍａｔＡｎｅｎｔｒｔｎａ
ｆｒｎｌｏｉｍａｎｏｅｄｓｒａｏｕａｉ．ｎｔｉａｅ，ｈｅｅｏｍｅｔａｄｔｅｂｓｃｃｎｅ — ｏｍｉｇａｇｒｔｈｓｅｊｙｄｗｉｅｐｅｄｐｐｌｒｔＩｈｓｐｐｒｔｅｄｖｌｐｎｎｈａｉｏｃｐｈｙ
ｕｅｏｉｐｏｅｔｅｃｍｍｕｉａｉｎｃｐｃｔｎｒｑｅｃｅｓｎ．ｍａｔａｔｎａｐａｓａｍｐｒａｔｒｌｓｄｔｍｒｖｈｏｎｃｔａａｉａｄｆｅｕｎｙｒｕｉｇＳｏｙｒｎｅｎｌｙｎｉｏｔｎｏｅｉｈＧｏｉｏｎｔｅ３ｍｂｌｃｍｍｕｉａｉｎｓｓｅｅｎｃｔｏｙｔｍ．ｈｅｅｈｉｕｆｔｅｓｒｎｅｎｔｅａａｔｖｅｍ — Ａｓｔｅｋｙｔｃｎｑｅｏｈｍａｔａｔｎａ，ｈｄｐｉｅｂａ

波束形成与智能天线资料课件

增强系统容量
在无线通信系统中，智能天线可以实现对多用户信号的分离和跟踪，提高系统容量和频谱利用率。
降低能耗
智能天线可以根据实际通信需求动态调整天线增益和功率，从而降低能耗和设备成本。
波束形成与智能天线的历史与发展
早期研究
早在20世纪70年代，人们就开始了对波束形成和智能天线的
研究。
商业应用
智能天线
智能天线是一种采用阵列天线和波束形成技术的天线系统，能够自动跟踪和调整主波束方向，实现对期望信号的高增益接收和对干扰信号的抑制。
波束形成与智能天线的重要性
提高信号质量
通过波束形成和智能天线技术，可以实现对期望信号的高增益接收，同时有效抑制干扰信号，从而提高信号质量和通信可靠性。
05
波束形成与智能天线的实际应用案例
雷达系统中达系统能够实现高分辨率和高精度的目标检测与跟踪，广泛应用于军事、航空、气象等领域。
雷达测距与定位
智能天线通过信号处理算法，能够提高雷达的测距和定位精度，为无人驾驶、智能交通等领域提供关键技术支持。
无线通信系统中的应用
智能波束形成算法
智能波束形成算法结合人工智能技术，如神经网络和深度学习等，对波束进行自动学习和优化，进一步提高波束形成的性能。
实时波束形成系统
01
实时波束形成系统的基本组成
实时波束形成系统主要包括天线阵列、信号处理单元和控制系统等部分
，其中信号处理单元是实现波束形成的关键部分。
02 03
实时波束形成系统的实现方式
移动通信网络优化
波束形成技术能够提高无线信号的覆盖范围和抗干扰能力，优化移动通信网络性能，提升用户通信体验。
无线局域网（WLAN）

自适应波束形成算法的研究

第２１卷第１期
Ｖｏ１．２１Ｎｏ．１
电子设计工程
ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＤｅｓｉｇｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
２０１３年１月
Ｊａｎ．２０１３
自适应波束形成算法的研究
邱冬冬，金华松，孙永江
ｓｉｇｎｌ，ａａｓｗｅｌｌａｓｓｕｐｐｒｅｓｓｔｈｅｉｎｔｅｒｆｅｉｎｒｇｓｉｇｎａｌ，ｂｙｔｈｅｓｅｗａｙｓ，ｔｈｅａｎｔｅｎｎａｃａｎｒｅｃｅｉｖｅｔｈｅｉｎｔｅｒｅｓｔｉｎｇｓｉｇｎａｌｅｆｉｆｃｉｅｎｔｌｙ．Ｉｎｐｒａｃｔｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅｓｐｅｅｄｏｆｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ，ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ，ａｎｄｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓａｒｅｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓｔｏｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｗｈｅｎ
（中国卫星海上测控部江苏江阴２１４４３１）摘要：自适应波束形成是智能天线的关键技术，其核心是通过一些自适应波束形成算法获得天线阵列的最佳权重，
并最终最后调整主瓣专注于所需信号的到达方向，以及抑制干扰信号，通过这些方式．天线可以有效接收所需信号。在实际应用中．收敛性．复杂性和鲁棒性的速度是在选择自适应渡柬形成算法时要考虑的主要因素。本文聚焦于最小均方（ＬＭＳ）算法和样本矩阵求逆（ＳＭＩ）的算法，分析了它们的性能，并在Ｍａｔｌａｂ的帮助下将这两个算法应用于自适应

卫星通信中的抗干扰技术研究与应用与发展

卫星通信中的抗干扰技术研究与应用与发展在当今信息时代，卫星通信凭借其覆盖范围广、不受地理条件限制等优势，成为了现代通信领域的重要组成部分。

然而，卫星通信也面临着诸多干扰问题，这些干扰可能来自自然因素，如太阳风暴、电离层闪烁等，也可能来自人为因素，如敌方的有意干扰、同频段其他通信系统的干扰等。

为了保障卫星通信的可靠性和稳定性，抗干扰技术的研究、应用与发展显得尤为重要。

卫星通信中的干扰类型多种多样。

首先是自然干扰，太阳活动产生的高能粒子会引起电离层的扰动，导致信号传播路径发生变化，从而产生信号衰落和误码。

此外，恶劣的天气条件，如暴雨、雷电等，也可能对卫星通信信号造成衰减和散射。

其次是人为干扰，这是目前卫星通信面临的主要威胁之一。

例如，敌方可能会使用大功率干扰设备对卫星通信频段进行阻塞式干扰，或者采用瞄准式干扰来破坏特定的通信链路。

还有无意的人为干扰，比如同频段的其他合法通信系统因频率分配不合理而产生的互调干扰等。

为了应对这些干扰，研究人员开发了一系列抗干扰技术。

扩频技术是其中应用较为广泛的一种。

扩频通信通过将信号的频谱扩展到一个较宽的频带上，使得单位带宽内的信号功率降低，从而提高了信号在干扰环境下的生存能力。

直接序列扩频（DSSS）和跳频扩频（FHSS）是两种常见的扩频方式。

DSSS 通过将原始信号与高速的伪随机码进行乘法运算来扩展频谱，而 FHSS 则是使载波频率按照预定的规律快速跳变，使得干扰方难以跟踪和干扰。

编码调制技术也是提高卫星通信抗干扰能力的重要手段。

采用纠错编码可以在接收端检测和纠正传输过程中产生的错误，从而提高系统的可靠性。

例如，低密度奇偶校验码（LDPC）和Turbo 码等具有优异性能的编码方式在卫星通信中得到了广泛应用。

此外，先进的调制方式，如正交幅度调制（QAM）和相移键控调制（PSK）等，可以在有限的带宽内传输更多的信息，同时提高信号的抗干扰性能。

智能天线技术为卫星通信抗干扰带来了新的思路。

扩频通信中波束形成自适应算法的实现

通信论坛
计算机与网络创新生活
扩频通信中波束形成自适应算法的实现
桑士伟杨晓雷牛昆
（中国电子１
【要】自适应算法是智能天线系统中的关键技术。最小均方（Ｍ）摘ＬＳ算法具有技术成熟方法简单的特点，它是基于最小均方误差（ＭＥ准则，ＭＳ）通过迭代的方式寻找最小均方误差，而得到最佳权值。ＬＳ算法的关键是参考信号的获得，从Ｍ在扩频通信体制中，利用Ｐ码这一已知条件，Ｎ对接收的信号进行解扩、重扩后可作为参考信号。
ＡｂｓｒｔＡｄａｉｌｏｒｔｓｙｔｃｎｏｏｙｉｈｅｓａｔａｅａｔａｃ：ｐｔｖｅａｇｉｈｍｉａｋｅｅｈｌｇｎｔｍｒｎｔｎｎ．Ｌｅｓｅｎｓｕａｅａｇｒｔｍｈｓｓｃｃｒｃｅｓｃａａｔｍａｑｒｏｈｌｉａｕｈｈａａｔｒｔｓｓｉｉ
，
ａｎｔｐｒａｎｄｉｈｅｓｅｄ
ｓｃｒｍｏｍｍｕｉａｉｙｔｍ，ｔｅｅｖｄｉｎａａｓｄａｅｅｅｅｓｇｌｆｅｓｅｄｓｃｒｍｎｄｒｓｅｄｓｃｒｐｅｔｕｃｎｃｔｏｎｓｓｅｈｅｒｃｉｅｓｇｌｃｎｂｅｕｅｓｒｆｒｎｃｉｎａａｔｒｄｅｐｒａｐｅｔｕａｅｐｒａｐｅｔｕｍｙｂｕｓｎｈｎｏｎｃｉｇｔｅｋｗｏｎｄｔｏｎｏｉｉｆＰＮＣＯＤＥ．Ｋｅｙｗｏｒｓ：ＬＭＳａｇｉｔｍ；ＭＭＳｃｔｒｏｄｏｒｈｌＥｒｅｎ；Ｄｅｐｒａｉｉｓｅｄ—ｒｓｒａｌｏｉｈｍｅｐｅｄａｇｒｔ

波束形成与智能天线剖析剖析课件

在预处理之后，需要对信号进行波束形成处理，即根据特定的算法对天线单元的信号进行加权叠加。
经过波束形成处理后的信号可以进行后续的解码、解调等操作，从而实现无线通信的目标。
04
波束形成与智能天
线的结合波束形成在智能天源自中的应用010203
空间滤波
利用波束形成技术对天线接收到的信号进行空间滤波，抑制干扰信号，提高接收信号的信噪比。
实时调整权重：根据接收到的信号实时调整各天线的权重。
需要计算复杂度较高的算法：例如最小均方误差（LMS）算法、递推最小二乘（RLS）算法等。
自适应干扰抑制：能够自适应地抑制干扰信号。对硬件要求较高。
最大信噪比波束形成算法
最大化信噪比
将接收到的信号进行加权，使得有用信号的功率最大，同时抑制干扰信号。
自适应赋形
根据信号环境的变化，动态调整天线的权重，实现自适应的信号处理。
多波束智能天线技术
多波束形成
通过多个天线阵列的组合，形成多个波束，提高系统的覆盖范围
和容量。
空分多址
利用不同的空间波束进行区分不同的用户，实现空分多址传输。
分集接收
通过多个天线接收同一信号的不同拷贝，提高信号的接收质量和可靠性。
天线阵列的方向性及增益
天线阵列具有很强的方向性，可以通过波束形成技术实现对特定
方向的信号进行增强。
天线阵列的增益是指在特定方向上相对于单个天线单元的信号增
强程度。
通过合理地设计天线阵列的形状、大小、排列方式以及各天线单元的相位和振幅，可以实现天线阵列在特定方向上的高增益。
天线阵列的波束形成方式
较为稳定。
需要计算复杂度较高的算法：例如LMS算法、RLS算法等。

认知无线电中智能天线波束成型算法比较研究

５加入扩频序列的ＳＭｌ — ＬＳＣＭＡ算法
ＳＭＩ — ＬＳＣＭＡ算法［５］是一种多波束赋形算法，由协方差矩阵
求逆（ＳＭＩ）和最小二乘恒模（ＬＳＣＭＡ）构成。
在真实的无线通信环境中，由于众多的用户量和外界的干扰很强。单纯使用恒模算法不能完全恢复用户的信号。正是基于这个原因，将ＳＭＩ算法￣ＨＬＳＣＭＡ算法结合。将ＳＭＩ算法来确定横模阵列的初始权，权向量的更新用ＬｓｃＭＡ方法。由于得到稳定的
１认知无线电的智能天线波束形成理论
智能天线系统的主要部分为天线阵列、波束形成单元和自适应控制单元。天线阵列是对发射和接收机信号处理的辐射部分，波速的形成部分是由这部分的天线单元感知的空间信号相加权得到的。智能天线的重要部分是自适应控制单元，主要的功能是在相应的算法和优化准则下，能适应周围电磁环境的变化，利用数字信号处理的技术，调节阵元的加权幅度和相位，使空间定向波束动态地产生，从而跟踪用户信号的到达方向，最
１］ＲｏｂｅｒｔＡＭｏｎｚｉｎｇｏａｎｄＴｈｏｍｓＷＭｉ１ｌｅｒ．Ｉｎｔｒｏ — ｄｕｃｔｉｏｎｔｏ优的主波束的算法，研究的最多的准则有最小均方误差准则［
（ＭＭＳＥ），最大信噪比（ＭａｘＳＮＲ），最小方差（ＭＶ）准则等。在一定的［２］ＥＲＦｅｒｒａｒａ．ＦａｓｔｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＬＭＳａｄａｐｔｉｖｅｆｉ１ｔｅｒｓ［Ｊ］．ＥＥＥＴｒａｎｓ．０ｎＡＳＳＰ，１９８０，２８（４）：４７４ — ４７５．最优准则基础上，形成了自适应波束算法，学者们也都对此进Ｉ行了大量的研究工作，就现在提出的各类白适应波束形成算ａｄａｐｔｉｖｅｆｉｌｔｅｒ［Ｊ］．ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ｏｎＡＳ — ＳＰ．１９８２，３ｏ（５）：７２６－７３４．４］ＺＳＬｉｕａｎｄＪＬｉ．ＡＱＲ — Ｂａｓｅｄｌｅａｓｔｍｅａｎｓｑｕａｒｅｓａｌｇｏｒｉｔｈｍ法而言，主流的分类包括非盲算法和盲算法两个大类。对于非［

移动通信中的智能天线

１１智能天线系统结构．
天线阵列部分
波束形成网络部分
图１智能天线系统结构图
智能天线通过调节各阵元信号的加权幅度和相位，改变阵列的方向图形状，自适应或以预置方来即式控制波束幅度、向和零点位置，波束总是指向指使
（）２波束形成网络。主要功能体现在天线波束在
一
定范围内，能根据用户的需要和天线传播环境的
变化，过数字信号处理器自适应地调整权值系数，通以调整到合适的波束形成网络，或者从预先设置好的权值系数列表中，根据一定的准则挑选一组最佳值，以获得最佳的主波束的方向。
而是一种信道倍增方式，可与ＦＭＡ、ＤＭＡ、Ｄ码分多址）ＤＴＣＭＡ智能天线的高效率，是基于上行链路和下
等系统完ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ兼容，从而实现组合的多址方式。
１３智能天线的优点．
行链路的无线路径的对称性而获得的［３］。
移动通信中的智能天线
王欣 ’王士广，
（．１渤海船舶职业学院，宁葫芦岛１５０；．放军９２５部队，宁葫芦岛１５０）辽２０５２解１４辽２００
摘要：于智能天线技术的移动通信系统是目前无线通信领域研究的热点。了研究智能天线技术，基为通过分析智能天线基本结构、工作原理和自适应波束形成算法的方法，出智能天线技术己被确认为移动通信系统的关键技术之一，得

智能天线设计和优化

智能天线可以提高信号接收质量，降低干扰，提高通信系统的性能
智能天线的应用场景
移动通信：提高信号覆盖范围和通
信质量
物联网：实现设备间的高效连接和
通信
汽车电子：提高车辆导航和通信系
统的性能
航空航天：实现卫星通信和导航系统的高精度定位和通信
02
智能天线的关键技术
波束形成技术
智能天线与人工智能技术的融合发展
智能天线的发展趋势：智能化、小型化、集成化人工智能技术的应用：机器学习、深度学习、强化学习等智能天线与人工智能技术的融合：提高天线性能、降低成本、提高效率智能天线与人工智能技术的未来发展：实现自主学习、自适应、自校准等功能
智能天线在物联网和车联网等新兴领域的应用前景
模拟退火算法：适用于求解离散优化问题，具有较好的
全局搜索能力
梯度下降算法：适用于求解连续优化问题，计算简单，
但容易陷入局部最优解
仿真验证与结果分析
仿真模型建立：根据智能天线的设计原理和参数，建立仿
真模型
仿真参数设置：设置仿真参数，如频率、功率、天线尺寸等
仿真结果分析：对仿真结果进行可视化分析，如功率分布、
原理：通过调整天线阵列的相位和幅度，实现信号的定向发射和接收
应用：广泛应用于无线通信、雷达、声纳等领域
优势：可以提高信号传输质量，增强抗干扰能力，提高系
统容量
挑战：需要解决阵列设计、信号处理、算法优
化等问题
干扰抑制技术
干扰抑制技术的重要性：在智能天线设计中，干扰抑制技术是提高系统性能的关键技术之一。
智能天线设计和优化
xxx, .

智能天线系统中基于频率转换的最优波束形成

上观察到的信号列矢量（ ×１［ｊ以及在上、下Ｎ），６行工作频率下得到的天线阵的方向图函数分别如下
ｚ（，）＝ｓｔｎｐ，ｔ（）（），）＝ｎ（（）・ｗ，
（）１（２）
的从上行到下行的算法实现方案．该算法从阵列上行响应的协方差矩阵得到一组上行接收波束的优化权矢量，经过频率转换得到下行工作频率下对应的优化权矢量，无需ＤＯ估计，就可以实现下行波Ａ束优化．化后的下行波束能够有效地抑制用户信优
ｎ
种方式下，上下行射频信道使用不同的工作频率且共用一副天线．不同的工作频率，即使源信号相同，
同一个天线阵对它们的响应也是完全不同的．所以ＳＳ在上行工作频率下接收到的阵列流形不能直接Ａ用于下行的波束优化处理、因而，在目前的ＦＤ系Ｄ统中，波达方向（ＯＡ）计成为联系上行空域滤波Ｄ估和下行波束形成的重要纽带Ｌ．３ｊ这种方法存在着一个重要问题：空间信道是由
次频率转换．因为ｎ》Ｋ，所以本文提出的频率转
换方法的效率明显提高．文献［］中算法只能处理４
非相干信号，而处理相干信号时，性能会下降很
多；文献［］给出的使用频率转换矩阵的方法和５

智能天线及其在无线通信中的应用

智能天线及其在无线通信中的应用什么是智能天线？智能天线（Smart Antenna）是一种可以根据无线电波的传输方向和信号质量智能调节天线参数的技术。

它利用信号处理技术进行指向性和信号增强，从而在不同方向上提高信号质量和减少干扰。

智能天线广泛应用于移动通信、卫星通信、雷达等领域。

智能天线的原理和分类智能天线从原理上分为两种类型：波束合成型和自适应型。

•波束合成型智能天线通过阵列天线的组合来形成一个指向性的波束，以增强特定方向信号的能力。

这种天线通常需要预先对信号进行建模，以便优化阵列构成和波束形成。

•自适应型智能天线可以根据环境和信号质量的变化自适应性地调整天线参数，无需事先进行模型构建。

自适应型智能天线可以进一步分为基于波束形成的和基于自适应阻抗匹配技术的。

对于移动通信，智能天线可以根据移动设备的位置、速度和无线接口的传输特点进行预测和优化。

智能天线在无线通信中的应用智能天线可以极大地提高无线通信的质量，从而改善用户体验和提高网络容量。

下面列举一些智能天线在无线通信中的应用：1. 基站智能天线基站智能天线可以通过发射和接收指向性波束，优化无线信号的传输方向，提高网络容量和覆盖范围，减少干扰和跨小区干扰。

基于波束成形的智能天线可以利用小区上下文、用户数据和信道状态等信息优化波束形成，提高网络系统的效率。

2. 客户端智能天线客户端智能天线可以根据网络信号的建模和优化来改善移动设备的接收和传输能力。

通过使用智能天线，移动设备可以更好地适应不同的网络噪声环境和网络拓扑结构，从而获得更可靠和高效的网络连接。

3. 5G智能天线5G智能天线是对4G智能天线的进一步改进，能够在更广泛频率范围内实现波束成形和自适应阵列处理。

5G智能天线可以根据5G网络特性进行优化，包括大规模MIMO技术、毫米波通信和全频段通信支持等。

5G智能天线将是5G通信实现高速传输和大规模连接的关键技术之一。

总结智能天线是一种重要的无线通信技术，具有广泛应用价值和发展前景。

波束成形

第四章智能天线自适应波束成形算法简介4.1 引言智能天线技术作为一种新的空间资源利用技术，自20世纪90年代初由一些学者提出后，近年来在无线通信领域受到了人们的广泛关注。

它是在微波技术、自动控制理论、数字信号处理(DSP)技术和软件无线电技术等多学科基础上综合发展而成的一门新技术。

智能天线技术从实质上讲是利用不同信号在空间上的差异，对信号进行空间上的处理。

与FDMA,TDMA及CDMA相对应，智能天线技术可以认为是一种空分多址SDMA技术，它使通信资源不再局限于时域、频域和码域，而是拓展到了空间域。

它能够在相同时隙、相同频率和相同地址码情况下，根据用户信号在空域上的差异来区分不同的用户。

智能天线技术与其它通信技术有机相结合，可以增加移动通信系统的容量，改善系统的通信质量，增大系统的覆盖范围以及提供高数据率传输服务等。

4.2 智能天线技术及其优点智能天线，即具有一定程度智能性的自适应天线阵，自适应天线阵能够在干扰方向未知的情况下，自动调节阵列中各个阵元的信号加权值的大小，使阵列天线方向图的零点对准干扰方向而抑制干扰，增强系统有用信号的检测能力，优化天线方向图，并能有效地跟踪有用信号，抑制和消除干扰及噪声，即使在干扰和信号同频率的情况下，也能成功地抑制干扰。

如果天线的阵元数增加，还可以增加零点数来同时抑制不同方向上的几个干扰源。

实际干扰抑制的效果，一般可达25--30dB以上。

智能天线以多个高增益的动态窄波束分别跟踪多个移动用户，同时抑制来自窄波束以外的干扰信号和噪声，使系统处于最佳的工作状态。

智能天线利用空域自适应滤波原理，依靠阵列信号处理和数字波束形成技术发展起来，它主要包括两个重要组成部分，一是对来自移动台发射的多径电波方向进行到达角(DOA)估计，并进行空间滤波，抑制其它移动台的干扰；二是对基站发送信号进行数字波束形成，使基站发送信号能够沿着移动电波的到达方向发送回移动台，从而降低发射功率，减少对其它移动台的干扰。