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1、国外电子测量技术2004年增刊天线技术CDMA系统中的几种智能天线自适应算法黄武襄王振五南京邮电学院通信工程系,210003摘要:本文首先介绍了RLS、LMS、CMA等适于在CDMA中应用的智能天线算法,并通过建模仿真来分析几种算法的性能及天线阵元数、用户数等指标不同时,智能天线接收信号的性能差别。关键词:智能天线移动通信CDMAAdaptiveAlgorithmsofSmartAntennasforCDMASystemAbstract:Thispaperpresentsthreeadaptivealgorithmsofsmartantennawhichsui
2、tCDMAsystem,suchasRLS,LMSandCMA.Thenwehavestudiedtheperformanceofthem,andthedifferenceofthereceivingsignaltosmartantennawhenthemagnitudesofarraysandusersweredifferentbysimulating.Keywords:Smartantenna,mobilecommunications,CDMA.在下一节将用这些算法进行仿真分析。前言1.LMS算法随着移动通信的飞速发展,业务量的提高,系统LMS算法是在阵列最优权
3、估计方面应用广泛资源变得越来越紧张,CDMA技术和智能天线技术的一种算法。LMS算法权的迭代更新办法是,估计作为提高系统资源利用率的有效方法正得到人们的二次型表面关于权值的梯度,将权值沿梯度的负方日益关注。研究这两种技术的结合,即智能天线技向移动一小步。决定每一步移动大小的常数称为步术在CDMA系统中的应用,更是当今热门的课题。长。若此步长足够小,权估值将无限靠近最优解。本文将介绍几种常见的智能天线自适应算法,并重权的收敛和暂态特性,及其均值和方差,是表征点通过建模仿真来分析几种算法的性能及天线阵元LMS算法的参数。另外,参考步长和梯度估计过程数、用户数等指标不同时,智
4、能天线接收信号的性能对这些参数的影响具有重要的实用价值。差别。利用参考信号确定最优解的实时无约束LMS[1]算法如下:几种常用的自适应算法w(n+1)=w(n)-g(w(n))(1)在CDMA系统中,同一小区中的用户使用相同其中w(n+1)表示第n+1次迭代时计算得到的频段进行通信,不同用户互为干扰。通常干扰数的新权值;称为梯度步长,是一个正标量,它控制目多于天线的阵元数,这使得像MUSIC,ESPRIT着算法的收敛特性,即权估计靠近最优权值的速度等要求干扰数量少于天线阵元数的算法无法在CD和精度;g(w(n))表示均方误差MSE在第n次迭MA系统中使用,但仍有许
5、多算法可以在CDMA系代时对权值w(n)的梯度的无偏估计。MSE的表达统中使用。在此我们介绍几种常用的算法。式为MSE((n))=作者简介:2HHE[
6、r(n+1)
7、]+(n)R(n)-2(n)z黄武襄(1974-),男,南京邮电学院通信工程系硕士(2)研究生。主要从事移动通信理论与技术方面的研究。MSE对权值(n)的梯度为王振五(1978-),男,南京邮电学院通信工程系硕士研究生。主要从事移动通信理论与技术方面的研究。MSE()
8、=(n)=2R(n)-2z(3)78国外电子测量技术2004年增刊天线技术注意:在第n+1次迭代中,阵列使用
9、前面迭代信号(如数字通信中常用的GMSK和QPSK)有效。得到的权(n),而此时阵列信号向量为x(n+1),自适应算法仿真参考信号为r(n+1),从而阵列输出为Hy(n)=(n)x(n+1)(4)CDMA系统的系统容量的瓶颈在于上行链路,2.RLS算法而且由于移动台的体积、造价等原因使智能天线难LMS算法的收敛特性依赖于R的特征根分布,以在移动台中应用。所以研究智能天线技术在基站当特征根散布比很大时,LMS收敛很慢。RLS算法中的应用更有必要性和实用意义。本节我们在对智很好地解决了此问题。办法是在每个迭代时刻以能天线的仿真中只考虑基站接收天线为智能天线的-1[2]R
10、(n)代替步长,从而得到以下述方程CDMA系统反向链路的性能。(n)=(n-1)-1.仿真模型R-1(n)x(n)!*((n-1))(5)在仿真模型中,假定各用户均匀分布在一个圆R(n)=∀H形小区内,基站天线位于圆心。为了集中研究智能0R(n-1)+x(n)x(n)n天线的性能及其对CDMA系统性能的影响。我们n-kH=!∀0x(k)x(k)(6)k=0对系统中的其他因素进行简化。假定CDMA系统其中∀0称为遗忘因子(forgettingfactor),小于的功率控制是理想的,各用户到达天线阵的信号功1但接近于1,用于对过去数据
