搜索
燕山大学毕业设计(论文)自适应滤波器在智能天线中的应用学院(系)里仁学院年级专业04级电子信息工程学生姓名田伟指导教师陈书贞答辩日期2008.06.22燕山大学本科生毕业设计（论文）I摘要自适应滤波器在智能天线中的应用，主要体现在智能天线自适应波束形成技术中。自适应波束形成算法是自适应波束形成技术的核心，是决定系统性能的最重要的因素，也是自适应天线阵列研究的重点和关键。本论文主要在充分掌握移动通信中的接收准则及智能天线中波束形成技术基本原理的基础上，对两种自适应波束形成算法：最小均方差(LMS)算法和递归最小二乘(RLS)算法进行研究、分析，并用Matlab实现仿真。得出：LMS的收敛速度与调整步长有关，如果为了缩短响应时间而加大运算步长，过大的步长会使运算过程产生发散，不能跟踪目标。也就是说，步长增大可以使收敛速率加快，但是会使权失调噪声增大，跟踪速度减小，从而影响稳定性。RLS算法的收敛速度受到指数加权因子的影响，随着指数加权因子的变小而加快，但稳定性相对减弱。反之，收敛速度减慢，稳定性加强。关键词智能天线；波束形成技术；自适应滤波；LMS算法；RLS算法IIAbstractAdaptivefilterintheapplicationofsmartantennas,smartantennasaremainlyembodiedintheadaptivebeamformingtechnology.AdaptiveBeamformingalgorithmisadaptivebeamformingthecoretechnology,systemperformanceistodeterminethemostimportantfactorisalsoadaptiveantennaarrayonthekeypointsandkey.Thispaperinfullgraspofmobilecommunicationsinthereceptioncriteriaandbeamformingsmartantennatechnologyinthebasicprinciplesonthebasisofthetwoadaptivebeamformingalgorithms:theminimumstandarddeviation(LMS)algorithmandrecursiveleastsquares(RLS)algorithmresearch,analysisandsimulationusingMatlabtoachieve.Draw:LMSandtheconvergencerateadjustmentrelatedstep,inordertoshortenresponsetimeandincreasethecomputingstep,abigstepprocessofcomputingwillhaveadivergence,wecannottracktargets.Inotherwords,thestepincreasescanacceleratetheconvergencerate,butthepowerimbalancewillincreasenoise,trackspeeddecreases,thusaffectingstability.RLSalgorithmwiththeconvergencerateandspeedupthelarger,buttherelativestabilityisweakening.Instead,theconvergencesloweddown,tostrengthenstability.KeywordsSmartantennas;Beamformingtechnology;Adaptivefiltering;LMSalgorithm;RLSalgorithmIII目录摘要.............................................................................................................IAbstract........................................................................................................II第1章绪论..............................................................................................11.1课题背景...........................................................................................11.2自适应滤波器的发展历程和研究现状............................................11.3课题研究的目的和意义....................................................................41.4研究内容............................................................................................51.5论文的主要工作及章节安排............................................................5第2章智能天线中自适应波束形成技术..............................................72.1自适应波束形成技术的原理...........................................................72.2自适应波束形成算法简介.............................................................102.3自适应滤波器..................................................................................112.4自适应滤波处理技术......................................................................122.5本章小结..........................................................................................13第3章自适应波束形成算法................................................................143.1最小均方差(LMS)算法..................................................................143.2最小均方差(LMS)算法的性能分析...............................................163.3递归最小二乘法(RLS)算法............................................................173.4递归最小二乘法(RLS)算法性能分析...........................................203.5本章小结..........................................................................................23第四章LMS和RLS算法的Matlab仿真分析......................................254.1最小均方差(LMS)算法的仿真结果及分析...................................254.2递归最小二乘法(RLS)算法的的仿真结果及分析.......................274.3本章小结.........................................................................................30结论............................................................................................................31参考文献....................................................................................................32致谢............................................................................................................33附录1............................................................................................................I附录2.........................................................................................................VI附录3...........................................................................................................XIV燕山大学本科生毕业设计（论文）1第1章绪论1.1课题背景伴随着移动通信事业的日益发展，使智能天线显示出其在通信领域的强大优势，智能天线技术是利用信号传输的空间特性，达到抑制干扰、提取信号的目的。接收者可以利用信号与干扰的来波方向来区分信号与干扰。智能天线所形成的波束可实现空间滤波的作用，它对期望的信号方向具有高增益，而对不希望的干扰信号实现近似零陷作用，以达到抑制和减少干扰的目的。智能天线中的波束形成技术，是智能天线的核心技术。在这项技术中，自适应滤波器得到了广泛应用，并且起着关键的作用。由于天线阵列构成的波束形成器是一个接收空间信号的空间域滤波系统，以专门接收从特定方向发射来的信号，而与此同时衰减从其他方向来的干扰信号。这些干扰信号与要接收的信号可能具有相同的频带，一般的滤波器无法从干扰中分离出期望信号。在实际情况中，又由于信号和噪声的统计特性常常未知或无法获知，这一系列的问题使普通滤波器在智能天线波束形成技术中暴露出许多缺陷[1]。WidrowB.在1967年提出自适应滤波理论，可使自适应滤波器的参数自动地调整而达到最佳状态，而且在设计时，只需要很少或者根本不需要任何关于信号和噪声的先验统计知识。这种滤波器的实现差不多像维纳滤波器那样简单，而滤波性能几乎如卡尔曼滤波器一样好，它的出现几乎解决了一般滤波器所暴露出的所有问题。在用于空间期望信号的接收方面体现出强大的优势，而且它设计简单，性能最佳。这就为自适应滤波器提供了广阔的应用空间。因此近十年来，自适应滤波理论和方法得到了迅速的发展。特别是在对自适应滤波器在智能天线中的应用这个课题一直受到人们的广泛关注。1.2自适应滤波器的发展历程和研究现状最早人们根据生物能以各种有效的方式