智能天线自适应算法MATLAB仿真分析与研究(毕业设计)

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基于MATLAB的智能天线及仿真

基于M A T L A B的智能天线及仿真This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020摘要随着移动通信技术的发展，与日俱增的移动用户数量和日趋丰富的移动增值服务，使无线通信的业务量迅速增加，无限电波有限的带宽远远满足不了通信业务需求的增长。

另一方面，由于移动通信系统中的同频干扰和多址干扰的影响严重，更影响了无线电波带宽的利用率。

并且无线环境的多变性和复杂性，使信号在无线传输过程中产生多径衰落和损耗。

这些因素严重地限制了移动通信系统的容量和性能。

因此为了适应通信技术的发展，迫切需要新技术的出现来解决这些问题。

这样智能天线技术就应运而生。

智能天线是近年来移动通信领域中的研究热点之一，应用智能天线技术可以很好地解决频率资源匮乏问题，可以有效地提高移动通信系统容量和服务质量。

开展智能天线技术以及其中的一些关键技术研究对于智能天线在移动通信中的应用有着重要的理论和实际意义。

论文的研究工作是在MATLAB软件平台上实现的。

首先介绍了智能天线技术的背景；其次介绍了智能天线的原理和相关概念，并对智能天线实现中的若干问题，包括:实现方式、性能度量准则、智能自适应算法等进行了分析和总结。

着重探讨了基于MATLAB的智能天线的波达方向以及波束形成，阐述了music和capon两种求来波方向估计的方法，并对这两种算法进行了计算机仿真和算法性能分析;关键字:智能天线；移动通信；自适应算法；来波方向； MUSIC算法AbstractWith development of mobile communication technology，mobile users and communication，increment service are increasing，this make wireless services increase so that bandwidth of wireless wave is unfit for development of communication，On the other hand，much serious Co-Channel Interruption and the Multiple Address interruption effect utilize rate of wireless wave’s bandwidth，so the transported signals are declined and wear down，All this has strong bad effect on the capacity andperformance of question and be fit for the development of communication，so smart antenna arise Smart Antenna，which is considered to be a solution to the problem of lacking frequency, becomes a hotspot in the Mobile Communication area．With this technology, Capacity of Mobile Communication system can be increased effectively and the quality of service can be improved at the same time. To study Smart Antenna and its key technologies is important both in theory and in practice。

算法仿真天线实验报告

算法仿真天线实验报告一、实验介绍本次实验旨在通过算法仿真的方式，研究和探索天线的工作原理及性能。

通过使用仿真软件，可以加深对天线特性的理解，并通过仿真结果分析进一步优化天线设计。

二、实验过程1. 确定仿真软件：本次实验使用的是电磁仿真软件HFSS，该软件可以进行电磁场分析，可以用来模拟和分析天线的性能。

2. 设计天线模型：根据实验要求，选择天线的类型和参数。

可以选择一根直立的天线杆，设置杆的高度和直径。

也可以选择适当的天线形状和尺寸，例如常用的方形衬型天线、印制天线、贴片天线等。

3. 定义天线工作频段：根据实验要求，确定天线的工作频段。

可以选择一个单一频段，也可以选择多个频段。

4. 设计电源供应：确定天线的电源方式，可以选择直流电源或者交流电源。

5. 进行电磁仿真：将天线模型导入HFSS软件中，在软件中配置和定义仿真参数。

定义天线工作频段、电源参数等。

进行电磁仿真。

6. 仿真结果分析：根据仿真结果，分析天线的增益、方向性、频率响应等性能指标。

对于无法满足实验要求的天线，可以进行参数调整和优化。

7. 优化设计：根据分析结果，对天线模型进行优化设计。

可以调整天线的尺寸、形状、材料等参数。

再次进行仿真。

8. 重复实验：根据需要，可以进行多次优化设计和仿真实验，以进一步提高天线性能。

三、实验结果与分析通过电磁仿真软件进行天线实验，在给定的频段和工作条件下进行仿真，可以获得以下性能指标：1. 增益：增益是衡量天线辐射效果的重要指标，表示天线辐射功率与理论理想辐射功率之比。

一般来说，增益越大，天线辐射能力越强。

2. 方向性：方向性是指天线辐射功率随辐射方向的变化情况。

一般来说，天线的方向性越集中，表示天线的辐射范围越小，辐射功率更集中。

3. 频率响应：频率响应是指天线在不同频段上的辐射能力。

在实际应用中，天线需要能够覆盖整个工作频段，保持稳定的性能。

通过对仿真结果的分析，可以得到天线在不同频段下的增益、方向性等性能指标的变化情况。

基于LMS算法的智能天线的MATLAB仿真

第30卷第3期孝感学院学报VOL.30　NO.3　2010年5月J OU RNAL　OF　XIAO GAN　UNIV ERSIT Y MA Y.2010　基于L MS算法的智能天线的MA TL AB仿真汪　睿1,2,曾庆栋1(1.孝感学院物理与电子信息工程学院,湖北孝感432000;2.咸宁职业技术学院电子信息工程系,湖北咸宁437100)摘　要:分析了智能天线的基本原理,结合一种直线阵自适应阵列,在MA TL AB软件下,采用基于L MS 算法的波束成形方法,对智能天线进行仿真实现。

结果表明,使用基于L MS自适应算法的智能天线技术后,接收端的误比特率(B ER)得到明显降低。

关键词:智能天线;L MS算法;误比特率(B ER);MA TL AB中图分类号:TN821+.91 文献标识码:A 文章编号:1671-2544(2010)03-0054-03 近年来,随着移动通信用户数的迅速增长和人们对信息交流需求的不断提高,通信频谱已成为越来越宝贵的资源。

对移动通信、电波传播、组网技术、天线理论、现代数字信号处理等方面研究的逐渐深入,使得利用数字技术在基带形成天线波束成为可能,于是,智能天线技术产生并得到快速发展,且应用于具有复杂电波传播环境的移动通信中[1-4]。

智能天线实际上相当于一个空时滤波器,在有多个指向不同用户的并行天线波束的控制下,可以显著降低用户信号彼此间的干扰。

具体而言,智能天线在以下几个方面具有显著的优越性: (1)扩大系统的覆盖区域;(2)增加系统容量;(3)提高频谱利用效率;(4)降低基站发射功率,节省系统成本,减少信号间干扰与电磁环境污染[5-7]。

1　智能天线原理任何无线电发射和接收设备都要使用到天线,天线是无线通讯设备最基本的组成部分。

方向图是表示与天线距离相等的空间各点的场强与其位置坐标(角向)的关系的图形,它描绘天线辐射特性随着空间方向坐标(仰角θ,方位角 )的变化关系。

智能天线技术与仿真设计

吴群教授
Topics on microwaves series
1、阵元空间处理方式
• 阵元空间处理方式直接对各阵元按收信号采样进行加权求和处理后，形成阵列输出，使阵列方向图主瓣对准用户信号到达方向。由于各样阵元均参与自适应加权调整，这种方式属于全自适ics on microwaves series
吴群教授
Topics on microwaves series
2、形成自适应波束
• 智能天线可用于定位每个MS，并形成覆盖MS或MS群的波束，这样每个波束都可以看成一个同频小区。不断改变波束形状以便覆盖动态变化的业务量。当MS 移动时，选用不同的波束覆盖不同的MS 群，这对于控制BS发射功率有利。这个办法在MS结队移动或沿限定路线（如在高速公路上）移动时尤其有效。
2、波束空间处理方式
• 这是当前自适应阵列处理技术的发展方向。 • 它实际上是两级处理过程，第 1 级对各阵元信号进行固定加权求和，形成多个指向不同方向的波速率； • 第2级对第1级的波束输出进行自适应加权调整后合成得到阵列输出，此方案不是对全部阵元都从整体最优计算加权系数作自适应处理，而是仅对其中的部分阵元作自适应处理，因此，属于部分自适应阵列处理。 • 这种结构的特点是计算量小，收敛快，并且具有良好的波束保形性能。
吴群教授
Topics on microwaves series
小区基站天线的类型
• 小区基站天线的类型主要由三种：共线式，角发射器天线，八木天线。其中最重要的是共线式，它是全方向辐射方向图。 • 角反射器天线和八木天线都是定向性天线。在多经传播中定向天线能减少衰落，延长衰落周期，增大信号强度中值。同时，由于天线背面的反射器，反方向达到的长时延波被阻挡，也能减少多径时延扩展。在实际场合如果单个天线无法提供满意的圆形覆盖，可通过功率分离器和移相器使用多个定向天线实现在水平方向的全方向覆盖。

基于MATLAB控制系统的仿真与应用毕业设计论文

基于MATLAB控制系统的仿真与应用毕业设计论文目录一、内容概括 (2)1. 研究背景和意义 (3)2. 国内外研究现状 (4)3. 研究目的和内容 (5)二、MATLAB控制系统仿真基础 (7)三、控制系统建模 (8)1. 控制系统模型概述 (10)2. MATLAB建模方法 (11)3. 系统模型的验证与校正 (12)四、控制系统性能分析 (14)1. 稳定性分析 (14)2. 响应性能分析 (16)3. 误差性能分析 (17)五、基于MATLAB控制系统的设计与应用实例分析 (19)1. 控制系统设计要求与方案选择 (20)2. 基于MATLAB的控制系统设计流程 (22)3. 实例一 (23)4. 实例二 (25)六、优化算法在控制系统中的应用及MATLAB实现 (26)1. 优化算法概述及其在控制系统中的应用价值 (28)2. 优化算法介绍及MATLAB实现方法 (29)3. 基于MATLAB的优化算法在控制系统中的实践应用案例及分析对比研究31一、内容概括本论文旨在探讨基于MATLAB控制系统的仿真与应用，通过对控制系统进行深入的理论分析和实际应用研究，提出一种有效的控制系统设计方案，并通过实验验证其正确性和有效性。

本文对控制系统的基本理论进行了详细的阐述，包括控制系统的定义、分类、性能指标以及设计方法。

我们以一个具体的控制系统为例，对其进行分析和设计。

在这个过程中，我们运用MATLAB软件作为主要的仿真工具，对控制系统的稳定性、动态响应、鲁棒性等方面进行了全面的仿真分析。

在完成理论分析和实际设计之后，我们进一步研究了基于MATLAB 的控制系统仿真方法。

通过对仿真模型的建立、仿真参数的选择以及仿真结果的分析，我们提出了一种高效的仿真策略。

我们将所设计的控制系统应用于实际场景中，通过实验数据验证了所提出方案的有效性和可行性。

本论文通过理论与实践相结合的方法，深入探讨了基于MATLAB 控制系统的仿真与应用。

MATLAB仿真在通信与电子工程中的应用第9章天线及智能天线仿真试验

的相位差是［29］：
Ak K
2

d sin cos
第9章天线及智能天线仿真试验式中，λ与d分别是入射波的波长和阵元的间距， AK 亦称阵因子。计入阵因子的影响，第K号阵元的输
出是AKxK ，即uK 。为了使天线阵的输出满足需要，在
每个阵元上，用加权因子wK 进行控制。这样第K号阵元上输出的信号为wKAKxK，即wK wK 。若到达天线阵
′;
Pmusic（n）=（A1a）′*A1a*（inv（（A1a）′*Vn*（Vn） ′*A1a））;%应用MUSIC法估计输出
第9章天线及智能天线仿真试验 Pcap（n）=inv（（A1a）′*ci*（A1a））; %应用Capon法估计输出 T（n）=q1a（n）; P1=abs（Pmusic）; P2=abs（Pcap）;
的信号是N个，则天线阵的输出是N个信号在M个阵元
上的输出的叠加。将问题简化为xy平面的二维问题（sinθ=1），并用解析式表达如下：
X(n)=［x1(n),x2(n),…，xN智能天线仿真试验
1 其中，为第1个信号的入射角。
A=［A1,A2,…,AN］ (9-4）
的方向图线。MUSIC法的方向图线的幅度更大。
第9章天线及智能天线仿真试验
9.3 天线阵的波束形成
我们以等距离圆阵为例来讨论天线阵的波束形成。图9-10所示是等距离圆线阵的三维图。
第9章天线及智能天线仿真试验
图9-10 等距离圆线阵的三维图
第9章天线及智能天线仿真试验我们把天线阵元顺序定为从OB起顺时针排列为0到 M-1。若有一平面波以θ角入射到阵列上，第K号阵元
Capon 法亦称最小方差无畸变响应 MVDR

基于人工智能算法的自组构天线的优化设计

基于人工智能算法的自组构天线的优化设计自组构天线是一种新型的自适应智能天线,它可以根据外部环境的改变或者信号的强弱智能地调节其自身的结构,这种结构的改变不是指天线物理形状的改变而是指改变天线样板上的开关序列来实现天线电结构的改变,正是由于这一特性,自组构天线已成为当今智能天线领域一大研究热点。

本文针对自组构天线展开了一系列的研究工作,主要体现在以下几个方面：分析比较了遗传算法、模拟退火算法和量子遗传算法这三种算法的优缺点,提出了一种改进的遗传退火模拟算法,经过测试函数的检验,此算法比标准遗传算法具有更好的全局收敛性。

然后在MATLAB平台上设计了一种利用HFSS计算自组构天线的程序优化方案,该方案能够有效的对自组构天线结构进行搜索优化计算。

之后利用改进的算法分别对贴片自组构天线和矩形环自组构天线进行结构搜索计算：在对贴片自组构天线的研究中,对其单频段工作,多频段工作,宽频段工作三种工作模式分别进行了结构搜索,结果发现在单频段工作时采用了改进算法的搜索方案在全局收敛性上优于其他智能算法；同时采用了基于遗传算法的多目标优化算法被应用到多频段和宽频段工作中,使得贴片自组构天线能够良好的工作在这两种模式下。

在对矩形环自组构天线的研究过程中,由于方向图变化等原因,本文采用了增益连同反射系数一并优化的搜索方案,此方案能在一定程度上保持方向图原有特性,并且最后还讨论了针对矩形环自组构天线出现的平衡馈电的问题。

本文应用人工智能算法对贴片自组构天线和矩形环自组构天线进行结构搜索和性能分析,结果表明自组构天线具备单频段工作、多频段工作和宽频段工作的能力：并且采用多目标搜索算法可以使得自组构天线在多个天线性能参数上分别优化。

这些结论对自组构天线的应用设计和优化方法具有指导意义。

毕业设计(论文)-基于matlab的通信系统的仿真与实现[管理资料]

摘要数字调制是通信系统中最为重要的环节之一，数字调制技术的改进也是通信系统性能提高的重要途径之一。

本文对simulink的简单介绍和通信技术的目前发展和未来展望，重点分析了数字调制的几种基本调制方式，然后运用MATLAB 及附带的图形仿真工具——Simulink设计了2ASK和2PSK调制解调的仿真模型。

通过仿真，观察了解调制解调过程中个环节时域和频域的波形，并结合这两种调制方法的调制原理，跟踪分析了各个环节对调制性能的影响及仿真模型的可靠性。

最后，在仿真的基础上分析比较2ASK和2FSK的误码率，综合衡量各系统的性能指标，通过比较仿真结果及理论计算，证明FSK系统的误码率小于ASK 系统。

关键词：数字调制；仿真；调制解调；MATLAB/Simulink；2ASK;2FSKABSTRACTDigital modulation is one of the most important part of modern communication systems. The improvement of communication system performance depends on progress of the digital modulation techniques. In this paper, several methods of digital modulations are introduced firstly. Then their simulation models are built by using MATLAB’s simulation tool, SIMULINK. Through observing the results of simulation, the factors that affect the capability of the digital modulation system and the reliability of the simulation models are analyzed. And then, the capability of two digital modulation simulation models, 2ASK, 2FSK, have been compared, as well as comparing the results of simulation and theory. At last, the conclusion is gotten: the simulation models are reasonable.Keywords: Digital modulation; Simulation; Modem;MATLAB/Simulink; 2ASK; 2FSK;目录摘要 (1)ABSTRACT (2)第一章绪论 (4) (4)数字调制及其意义 (6)MATLAB/Simulink的简介 (7)通信技术发展现状和趋势 (8)第二章数字调制解调的基本原理 (9)2ASK的基本原理及其调制解调 (10)2FSK的基本原理及其调制解调 (11)2ASK、2FSK信号的功率谱密度分析 (13)2ASK 信号的功率谱密度 (13)2FSK信号的功率谱密度 (14)2PSK的基本原理及其调制解调 (15)2DPSK的基本原理 (16)多进制数字调制简介 (17)第三章数字调制的仿真及结果分析 (18)2ASK的调制与解调仿真 (19)2ASK的调制仿真 (19)2ASK的解调仿真 (22)2FSK的调制与解调仿真 (24)2FSK的调制仿真 (24)2FSK的解调仿真 (28)2ASK、2FSK性能分析 (32)总结 (33)参考文献 (34)附录 A 外文原文 (34)附录B 外文译文 (37)致谢 (39)第一章绪论通信就是克服距离上的障碍，从一地向另一地传递和交换消息。

手把手教你天线设计——用MATLAB仿真天线方向图

手把手教你天线设计——用MATLAB仿真天线方向图吴正琳天线是一种变换器，它把传输线上传播的导行波，变换成在无界媒介（通常是自由空间）中传播的电磁波，或者进行相反的变换。

在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。

无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统，凡是利用电磁波来传递信息的，都依靠天线来进行工作。

此外，在用电磁波传送能量方面，非信号的能量辐射也需要天线。

一般天线都具有可逆性，即同一副天线既可用作发射天线，也可用作接收天线。

同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。

这就是天线的互易定理。

天线的基本单元就是单元天线。

1、单元天线对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。

两臂长度相等的振子叫做对称振子。

每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子。

对称振子是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线，单个半波对称振子可简单地单独立地使用或用作为抛物面天线的馈源，也可采用多个半波对称振子组成天线阵。

两臂长度相等的振子叫做对称振子。

每臂长度为四分之一波长、全长为二分之一波长的振子，称半波对称振子。

1.1用MATLAB画半波振子天线方向图主要是说明一下以下几点：1、在Matlab中的极坐标画图的方法：polar(theta,rho,LineSpec)；theta：极坐标坐标系0-2*pirho：满足极坐标的方程LineSpec：画出线的颜色2、在方向图的过程中如果rho不用abs(f)，在polar中只能画出正值。

也就是说这时的方向图只剩下一半。

3、半波振子天线方向图归一化方程：Matlab程序：clear alllam=1000;%波长k=2*pi./lam;L=lam/4;%天线臂长theta=0:pi/100:2*pi;f1=1./(1-cos(k*L));f2=(cos(k*L*cos(theta))-cos(k*L))./sin(theta);rho=f1*f2;polar(theta,abs(rho),'b');%极坐标系画图2、线性阵列天线2.1方向图乘积定理阵中第i 个天线单元在远区产生的电场强度为：2(,)ij i i i i ie E K If r πλθϕ-=式中，i K 为第i 个天线单元辐射场强的比例常数，i r 为第i 个天线单元至观察点的距离，(,)i f θϕ为第i 个天线单元的方向图函数，i I 为第i 个天线单元的激励电流，可以表示成为：Bji i i I a e φ-∆=式中，i a 为幅度加权系数，B φ∆为等间距线阵中，相邻单元之间的馈电相位差，亦称阵内相移值。

智能天线自适应算法MATLAB仿真分析与研究(毕业设计)

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2.本选题研究的意义
智能天线的前景无可限量，现实中已经有很多国家投入了大量的资金和技术支持，并相继取得了一些瞩目的成就。目前对于智能天线的研究主要体现在解决下面两个问题:
一是研究讨论了智能天线在无线通信系统中的实用可行性和有效性，在一定条件下，利用波束赋型技术和自适应算法，自适应地调整加权系数，使得主波束方向聚焦于用户信号，在更好的跟踪有用信号的同时，抑制了噪声干扰信号，
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3.智能天线概述和常见自适应算法
智能天线是由自适应天线阵列，它主要由天线阵列、波束形成网络和自适应算法三部分组成，智能天线基本机构图如下所示：
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3.1 智能天线概述
天线阵元的数量与其配置方式会影响智能天线的天线阵列性能优劣，通常我们听到天线阵列有线阵，圆阵、三角阵，不规则阵和随机阵等
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4.MATLAB仿真分析与研究
LMS算法MATLAB仿真实验本实验将分三个步骤完成:
先定义参变量M、 N,w=zeros(M,N, 3,2)f=zeros(M,N, 3,2)，括号里的3 和2分别用来控制 3种步长因子和a 的两个不同参数
然后，对不同的参数a、不同的步长因子u和不同的试验次数M分别进行N次迭代来获得每个点的权值系数。
波束形成波束形成网络主要是根据自适应算法对用户信号进行数字化处理，从而得到真正需要跟踪的信号网络
自适应算自适应处理器是根据阵列加权综合技术和最优化法处理波束形成算法产生来波方向的权值
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3.2 常见自适应算法
LMS最小均方算法
最小均方（LMS）自适应算法就是一种以期望响应和滤波输出信号之间误差的均方值最小为准的，依据输入信号在迭代过程中估计梯度矢量，并更新权系数以达到最优的自适应迭代算法。LMS 算法是一种梯度最陡下降方法，其显著的特点是它的简单性。这算法不需要计算相应的相关函数，也不需要进行矩阵运算。

天线跟踪matlab算法

天线跟踪matlab算法（原创版）目录1.天线跟踪概述2.MATLAB 算法概述3.天线跟踪 MATLAB 算法的实现4.天线跟踪 MATLAB 算法的优缺点5.结论正文一、天线跟踪概述天线跟踪是一种技术，用于跟踪移动无线电通信系统中的信号源。

这种技术在军事、航空航天、通信和导航领域具有重要的应用价值。

天线跟踪系统的主要目标是实时测量信号源的方位角和距离，从而实现对信号源的精确定位。

二、MATLAB 算法概述MATLAB（Matrix Laboratory）是一种商业数学软件，用于科学计算、数据分析和可视化。

它有强大的矩阵计算能力，可以方便地解决各种工程和科学问题。

MATLAB 提供了丰富的工具箱和函数，可以进行各种数学运算、数据处理和可视化。

三、天线跟踪 MATLAB 算法的实现在天线跟踪系统中，MATLAB 算法主要用于信号处理、数据分析和定位计算。

具体实现步骤如下：1.信号采集：首先，通过天线阵列接收到来自不同方向的信号。

2.信号处理：使用 MATLAB 的信号处理工具箱，对采集到的信号进行预处理，如滤波、放大和相干处理等。

3.参数估计：根据处理后的信号，使用 MATLAB 算法估计信号源的方位角和距离等参数。

4.跟踪控制：根据估计的参数，控制天线阵列指向信号源，实现对信号源的实时跟踪。

四、天线跟踪 MATLAB 算法的优缺点MATLAB 算法在天线跟踪系统中有很多优点，如计算速度快、精度高、易于实现和维护等。

然而，它也存在一些缺点，如算法复杂度高、对计算机硬件要求较高等。

五、结论天线跟踪 MATLAB 算法是一种重要的技术，可以实现对移动无线电通信系统中的信号源的精确定位。

它在军事、航空航天、通信和导航等领域具有广泛的应用前景。

毕业设计(论文)-基于MATLAB仿真QAM调制与解调的设计

摘要正交振幅调制QAM（Quadrature Amplitude Modulation）是一种功率加宽带相对高效的信道调制技术，广泛应用于数字电视，无线宽带等传输领域。

本文针对16QAM系统调制解调系统，利用MATLAB工具对整个系统进行完整仿真，并通过星座图仿真对误码率进行分析。

仿真结果表明该系统简单可行，对QAM相关产品研发和理论研究具有一定的理论和实践意义。

关键词：16QAM；正交振幅调制；MATLAB；误码率AbstractQuadrature amplitude modulation (QAM) is a channel modulation techniques with relatively high efficiency of usage power and bandwidth, It is widely used in digital television,broadband and wireless transmission fields,This article in view of the 16 QAM system demodulation system,Then,Use of MATLAB tools to complete the whole system simulation,And through the constellation chart sinmlation analysis of the ber(bit error rate).Simulation results indicate that this system is both simple and feasible,It has a certain theoretical and practical significance that does the research about products related to QAM.Keywords:16QAM;Quadrature Amplitude Modulation;MATLAB;Bit Error Rate第1章前言1.1 QAM的引入QAM(Quadrature Amplitude Modulation)：正交振幅调制。

基于MATLAB的LTE智能天线广播波束仿真与权值优化

基于MATLAB的LTE智能天线广播波束仿真与权值优化汪鹏;张德树;吉洪武【摘要】LTE智能天线可通过不同预制天线权值实现广播波束赋形,控制并影响小区的有效覆盖范围.本文针对不同天线权值配置对阵因子方向图的影响进行理论分析,利用MATLAB对传统有损权值配置与新型无损权值配置进行仿真对比,提出LTE 智能天线广播波束权值的优化方案.通过单小区、网格簇规模应用,结合扫频数据、路测数据及统计数据完成效果对比分析,验证了新型无损天线权值配置对LTE网络覆盖率、平均覆盖电平(RSRP)、4G流量吸收等网络性能的改善效果,通过天线权值优化实现LTE网络覆盖性能、网络质量以及LTE驻留比的有效提升.【期刊名称】《江苏通信》【年(卷),期】2018(000)004【总页数】5页(P8-11,16)【关键词】广播波束;天线权值;MATLAB仿真【作者】汪鹏;张德树;吉洪武【作者单位】中国移动通信集团天津有限公司;中国移动通信集团天津有限公司;中国移动通信集团天津有限公司【正文语种】中文0 引言TD-LTE网络普遍采用的8通道智能天线，作为一种阵元系统，智能天线可以通过改变各天线阵元的激励（即权值，包含幅值及相位）实现天线波束赋形。

天线波束赋形又可进一步划分为业务波束赋形（自适应波束赋形）和广播波束赋形。

LTE网络中，小区参考信号（CRS）采用广播波束赋形，小区参考信号用于小区选择、重选、切换等下行信号质量评估，其覆盖性能决定着小区的有效辐射范围。

LTE系统中，广播波束赋形采用预制权值方式，通过对智能天线阵列施加特定的幅度和相位激励，形成扇区广播波束覆盖的辐射方向图。

优化广播波束权值设置，可控制广播波束的辐射方向图，降低小区间干扰、实现系统信干比的最优化。

本文主要通过对LTE智能天线广播波束覆盖方向性进行分析，借助MATLAB强大的数值计算能力及绘图功能实现LTE天线辐射方向仿真，结合现网天线权值设置进行优化，实现覆盖范围、覆盖质量的最优化设置。

matlab天线课程设计

matlab天线课程设计
Matlab在天线课程设计中扮演着重要的角色。

天线设计是无线通信系统中的关键部分，而Matlab作为一种强大的工程计算软件，提供了丰富的工具和函数，可用于天线设计、分析和优化。

下面我将从几个方面介绍Matlab在天线课程设计中的应用。

首先，Matlab提供了丰富的天线设计工具箱，如Antenna Toolbox，其中包含了各种天线元件的建模和分析工具。

通过Antenna Toolbox，用户可以方便地创建各种类型的天线结构，如偶极子天线、小型化天线、阵列天线等，并进行参数化建模和分析。

其次，Matlab提供了强大的电磁仿真工具，如在RF Toolbox 和EM Toolbox中，用户可以利用有限元分析（FEA）和时域有限差分（FDTD）等技术，对天线的辐射特性、阻抗匹配和辐射效率等进行精确的仿真和分析。

此外，Matlab还支持天线优化算法，如遗传算法、粒子群算法等，这些算法可以与天线模型结合，帮助工程师对天线进行多目标优化，如最大增益、最小波纹、最佳阻抗匹配等。

除此之外，Matlab还提供了丰富的数据可视化工具，如绘制三维辐射图、频率响应曲线等，帮助工程师直观地分析和评估天线性能。

最后，Matlab还具有强大的编程能力，用户可以利用Matlab 脚本语言编写自定义的天线设计和分析程序，实现个性化的天线设计需求。

综上所述，Matlab在天线课程设计中发挥着重要作用，提供了丰富的工具和功能，帮助工程师进行天线的建模、仿真、优化和分析，促进了天线技术的发展和应用。

希望以上信息能够对你有所帮助。

智能天线自适应波束赋形算法的研究

智能天线自适应波束赋形算法的研究智能天线自适应波束赋形算法是一种利用智能天线技术实现波束形成的算法。

传统的通信系统中，天线发射和接收信号的指向性通常由机械方式实现，而智能天线则可以通过电子方式实现指向性的控制。

智能天线系统中的自适应波束赋形算法能够根据所需的通信性能要求，根据信道特性和传输环境实时调整发射和接收波束的方向，以提高系统性能。

首先，算法设计方面，可以研究各种自适应波束赋形算法的设计。

目前较为常用的自适应波束赋形算法有最小均方误差（LMS）算法、逆向传播（BP）算法、约束最优化算法等。

这些算法可以根据不同的信道特性和通信要求来选择和设计，以使得波束形成的效果达到最优。

其次，性能分析方面，可以通过理论分析和模拟仿真来评估不同算法在不同场景下的性能。

例如，在多径衰落信道和多用户干扰的情况下，算法的性能如何？在较为复杂的室内环境和室外环境中，算法的性能又如何？这些性能分析能够帮助我们了解算法的适用范围和局限性。

另外，天线设计方面的研究也是重要的一环。

智能天线中的自适应波束赋形算法需要与相应的硬件实现相结合，才能够实现实际的波束形成。

因此，天线的设计对于算法的性能至关重要。

可以通过优化天线的阵列结构、天线元件的选择和排布方式等来提高系统的性能。

最后，还可以将智能天线自适应波束赋形算法与其他通信技术相结合，进行综合研究。

例如，与多输入多输出（MIMO）技术相结合，实现更高的信道容量；与波束赋形的自组织网络相结合，实现更高的网络覆盖和容量。

这些综合研究可以进一步拓展智能天线波束赋形技术的应用领域和性能。

综上所述，智能天线自适应波束赋形算法的研究是一个较为复杂和综合的课题，需要从算法设计、性能分析、天线设计和与其他通信技术的综合研究等方面进行深入研究，以实现更好的信号传输性能和系统覆盖范围。

只有通过不断的研究和创新，才能进一步推进智能天线自适应波束赋形技术的应用和发展。

基于MATLAB的智能天线及仿真

摘要随着移动通信技术的发展，与日俱增的移动用户数量和日趋丰富的移动增值服务，使无线通信的业务量迅速增加，无限电波有限的带宽远远满足不了通信业务需求的增长。

另一方面，由于移动通信系统中的同频干扰和多址干扰的影响严重，更影响了无线电波带宽的利用率。

并且无线环境的多变性和复杂性，使信号在无线传输过程中产生多径衰落和损耗。

这些因素严重地限制了移动通信系统的容量和性能。

因此为了适应通信技术的发展，迫切需要新技术的出现来解决这些问题。

这样智能天线技术就应运而生。

开展智能天线技术以及其中的一些关键技术研究对于智能天线在移动通信中的应用有着重要的理论和实际意义。

论文的研究工作是在MATLAB软件平台上实现的。

着重探讨了基于MATLAB的智能天线的波达方向以及波束形成，阐述了music和capon两种求来波方向估计的方法，并对这两种算法进行了计算机仿真和算法性能分析;关键字:智能天线；移动通信；自适应算法；来波方向；MUSIC算法AbstractWith development of mobile munication technology，mobile users and munication，increment service are increasing，this make wireless services increase so that bandwidth of wireless wave is unfit for development of munication，On the other hand，much serious Co-Channel Interruption and the Multiple Address interruption effect utilize rate of wireless wave’s bandwidth，so the transported signals are declined and wear down，All this has strong bad effect on the capacity and performance of question and be fit for the development of munication，so smart antenna arise Smart Antenna，which is considered to be a solution to the problem of lacking frequency, bees a hotspot in the Mobile munication area．With this technology, Capacity of Mobile munication system can be increased effectively and the quality of service can be improved at the same time. To study Smart Antenna and its key technologies is important both in theoryand in practice。

智能天线中自适应算法的研究与实现

摘要智能天线由一组固定的天线单元组成，通过改变各阵元信号的加权幅度和相位来改变阵列的方向图形状，具有测向和调零的功能，能够把主波束对准期望用户的入射信号，并自适应实时的跟踪信号，同时将零陷对准干扰信号，从而抑制干扰信号，提高信号的信噪比，改善整个通信系统的性能。

智能天线实质上相当于一种空时滤波器，致力于空间资源的开发，它能识别信号的波达方向（DOA），并利用多个并行天线波束指向不同用户，从而实现在相同频率、相同时隙和相同码组上用户量的扩展，因此可以把智能天线看作空分多址（Spatial Division Multi-Access，SDMA），且SDMA与其它多址方式（FDMA, TDMA, CDMA）完全兼容，可以联合使用。

波束形成的概念是指调整天线方向图使其能实现指向性的接收与发射，这是智能天线的目的所在，而自适应算法是波束形成的核心。

选择什么样的算法进行调整波束方向图的自适应控制非常重要，原因是自适应控制的算法决定着暂态响应的速率和实现电路的复杂度。

自适应算法种类繁多，比较常用的递归算法有基于时间参考的LMS 算法，RLS算法等，使用入射信号中已知的训练信号作为参考信号进行波束赋形。

本文对传统的LMS算法和RLS算法在模拟信道下进行了计算机仿真，分别得出了期望信号在迭代过程中的误差变化，期望信号和干扰信号在迭代过程中的增益变化，及迭代完成达到收敛后的天线方向图，分析了收敛速度及各项性能指标，并对二种算法做了性能比较。

数字波束形成模块一般由二个主要的部分组成：一部分是以自适应算法为核心的最优权值产生网络；另一部分是以动态自适应加权网络构成的自适应波束形成网络。

本文设计了一套包括这二部分的硬件实现方案，并在硬件环境下分别对LMS算法和RLS算法进行了实际性能测试。

该方案主要由DSP和FPGA组成，根据其各自的特点，最优权值产生网络采用DSP实现，自适应波束形成网络采用FPGA实现。

关键词：智能天线波束形成自适应算法DSP FPGAAbstractSmart antenna is buildup with a group of fixed antennas. Since every single antenna can change its amplitude and phase before being added, smart antenna is able to make its main lobe pointed at the incidence signals of expectation while its side lobe pointed at the interference signals. Consequently, smart antenna can suppress interference, increase the SNR and improve the capability of whole mobile system. Actually, smart antenna is a kind of spatio-temporal filter, it can recognise the DOA of different signals and point different users with different beams. So we can regard smart antenna as SDMA, for it increases the number of users on the same frequency, same timeslot and same code. More important, SDMA is compatible with FDMA, TDMA and CDMA.Beam-forming, which means making the antenna receving and transmiting directionally, is the aim of smart antenna. Self-adapting arithmetic is the core of Beam-forming, for it is decisive to the rate of transient response and the complexity of circuit. There are many kinds of self-adapting arithmetics, LMS and RLS are two of them which are frequently used, both of them need a series of referenced signals to Beam-form. In the article, LMS and RLS are simulated with computer in simulated channels. From the changes of errors and gains of both expectation and interference signals, the convergence speed and other capability parameters are analysed.DBF module is buildup with two parts generally: best weight generator and beam-forming part. The best weight generator is based on self-adapting arithmetic and the beam-forming part makes the beam formed. A hardware implement scheme including both two parts is designed in the article. In this scheme, the circuit is mainly formed with DSP and FPGA, in which the best weight generator is implemented with DSP,and the beam-forming part is implemented with FPGA.Keywords:Smart antenna Bean-forming Self-adapting arithmetic DSP FPGA独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

基于Matlab的自适应调零天线建模与仿真

全球定位系统（Ｐ）ＧＳ发展至今，因其具有全球性、全天候、续性、时性和高精度的特点Ｌ，连实１广］泛应用于各领域，为目前最常用的导航技术。成ＧＰＳ主要有三大组成部分：ＰＧＳ卫星（间部空分）地面支撑系统（面监控部分）ＧＰ、地、Ｓ接收机（户部分）２。传统的ＧＳ卫星在主频率Ｌ用［］Ｐ１和
基于Ｍａｌｂ的自适应调零天线建模与仿真ｔａ
吴永欣，王慧中
（国电子科技集团公司第２研究所，南郑州４０４）中７河５０７
摘要：自适应调零天线应用于ＧＳ系统中，Ｐ能有效提高接收机在复杂电磁环境中工作的可靠性。介绍了四种自适应算法，进行了算法原理分析，用ｍａｌｂ进行了计算机仿真，采ｔａ最
下：
自适应调零天线技术在移动通信领域也是研究的热点，出现了不少算法。但是由于信道特性］的差异，适用于移动通信领域的算法一般不能直接用于导航卫星接收机。将根据ＧＰＳ接收机的特点
和自适应天线技术理论，采用Ｍａｌｔｂ仿真工具对ａ
上发射信号。现代化的ＧＰ］Ｓ卫星将广播另外三
计了自适应调零天线仿真软件，由三部分组成：阵
种新的信号：个Ｌ一２民用（２）号，个位于ＬＣ信一

天线仿真的毕业论文

天线仿真的毕业论文天线是一种用于电磁波信号传输的装置，它在通信、雷达、定位等领域都有广泛的应用。

天线的特性对信号传输的质量和效率有着至关重要的影响。

因此，天线的设计和优化成为无线通信领域的研究热点之一。

本文旨在研究天线的仿真和设计，并以此为基础，进一步分析天线的性能和优化方法。

一、天线的仿真天线的仿真是指利用计算机软件模拟天线的电磁行为和性能，以便更好地理解和优化天线的设计。

常用的天线仿真软件有Ansys、HFSS和CST等。

本文选择使用Ansys软件对天线进行仿真。

1.建立模型在Ansys软件中，首先需要建立天线模型。

在模型建立时，需要定义天线的形状、材料和电磁参数等。

对于一般的天线模型，可以使用天线库中的现有模型。

如果需要进行个性化的定制设计，则需要手动绘制天线的几何形状。

2.模拟分析建立天线模型后，可以进行模拟分析。

在模拟分析中，可以对天线的电磁波特性进行评估和优化。

具体来说，模拟分析可以包括以下几个方面：（1）天线阻抗匹配天线的阻抗匹配是指天线的输入阻抗与信号源的输出阻抗之间的匹配。

当输入阻抗与输出阻抗不匹配时，会引起反射损耗和功率损耗，从而影响天线的性能。

在天线仿真中，可以通过调整天线结构和材料等来实现阻抗匹配。

（2）天线增益天线的增益是指天线将入射电磁波转换为辐射电磁波的比例。

在天线仿真中，可以通过调整天线的大小、形状和辐射方向等参数来改善天线的增益。

（3）天线辐射模式天线的辐射模式是指天线辐射电磁波的空间分布特性。

在天线仿真中，可以根据随机入射源在不同方向上入射的电磁波，绘制天线的辐射模式图。

通过分析辐射模式图，可以评估天线的辐射效率和辐射覆盖范围等性能。

二、天线的设计和优化基于天线仿真结果，可以进一步优化天线的设计。

具体来说，优化设计可以包括以下几个方面：1.天线材料的选择天线的材料对其性能有着重要的影响。

例如，金属材料可以提高天线的导电性和机械强度，但同时也会引起损耗。

因此，在选择天线材料时，需要综合考虑其电磁特性、生产成本和应用环境等因素。

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