基于FPGA的智能天线数字波束的形成与实现

提出了数字波束形成的方法,该方法是利用FPGA进行空域滤波,通过DSP浮点运算,高效地实现权值估计,避免高位加法进位影响计算速度。同时使用软件方式完成自适应算法的更新,增强了系统灵活性,是一种简便易行的实现方法。     

智能天线中的波束形成算法

首先介绍了智能天线的发展和研究现状，智能天线能够自适应地跟踪用户信号，抑制干扰，增加通信容量，提高频谱复用率，在第三代移动通信系统中占有重要地位.作为智能天线的核心技术之一，波束形成算法引起了众多学者的广泛关注。着重讨论了智能天线中波束形成的各种算法，根据算法对信号处理方式的不同，把它分为三大类,并对其中比较典型的算法进行了讨论。最后，对波束形成算法中的一类比较重要的盲波束形成算法进行了分类介绍。     

浅谈智能天线的波束形成技术

在介绍智能天线的结构与基本原理的基础上,分析了多种波束形成技术,并通过仿真比较了其性能和特点。     

一种均匀直线阵智能天线波束方向图仿真

分析了一种均匀直线阵智能天线模型,研究了其工作原理及波束形成技术,并用MATLAB软件对波束方向图进行仿真,结果表明,通过调整加权因子,可以使主波束指向水平面任何方向.     

一种基于GSC框架波束域快速稳健自适应波束形成算法

GSC框架是自适应波束形成降秩算法的统一模型,一般通过构造降秩矩阵来降低算法的运算量,但是降秩矩阵大多通过特征分解来获得,给算法带来了大量额外的运算量。针对此问题,提出了一种波束域的快速稳健自适应波束形成算法,通过转换矩阵将输入信号从高维度的阵元域转换到低维度的波束域,然后在波束域运用子空间类算法,用信号子空间来构造阻塞矩阵、降秩矩阵和映射矩阵,既降低了计算量,又解决了基于GSC框架的自适应算法在信噪比较高时由于期望信号相消导致性能严重下降的问题。仿真结果证明了提出的算法有很好的波束形成性能,验证了算法的有效性。     

球谐波域自适应波束形成方法研究

为提高复杂背景下球麦克风阵列测向性能,提出了一种基于自适应理论的谐波域静态方向图数值综合算法.该方法通过球麦克风阵列采集空域远场高阶声场的声压信息,采用球傅里叶变换得到声场谐波项,结合自适应理论静态方向图数值综合方法,迭代得到阵列的最优加权.仿真实验结果表明,该方法提高了对期望声源的探测精度,在一定程度上验证了该方法的有效性.     

基于复合权的多用户STC联合波束形成技术

为克服基于特征值分解（EVD）的空时编码（STC）联合波束形成技术在多用户干扰系统中性能的恶化，该文提出了1种卷积复合权结构，将发射波束等效为2个分别具有不同功能的子波束的相乘叠加，实现空时编码在空间分集上的技术优势与波束形成在加强期望信号和干扰抑制特性的最优组合，在获得空时编码空间分集增益与波束形成的阵列增益同时，实现对其它用户干扰的零陷抑制。仿真结果表明，基于复合权的联合空时编码与波束形成方案与传统基于特征值分解的联合方案相比，系统可靠性和系统容量都有显著的提高。     

基于特征提取的智能天线波束校正问题研究

基于阵列相关矩阵的特征分解技术，提出了特征值门限提取的智能天线波束校正方法。特征分解得到特征值与对应特征矢量后，通过门限提取，摒弃部分小特征值，使特征谱结构保持良好的稳健性。仿真结果表明：该方法能够有效抑制信号对消，改善旁瓣电平性能，收敛速度优于传统方法，具有良好的波束校正能力。     

智能天线系统中基于频率转换的最优波束形成

针对采用频分双工(FDD)方式的智能天线系统,文中提出了一种基于频率转换、无需波达方向(DOA)估计的波束优化算法,解除了频率差异的约束,使得下行波束优化可以直接使用上行接收的阵列响应协方差矩阵.结合FDD的CDMA智能天线系统,还给出了一套无需DOA估计的下行最优波束形成算法的实现方案.     

基于自适应波束形成算法的正六边形面阵的提出与实现

在自适应阵列天线波束形成系统中,平面相控阵栅格排列方式一般有两种：矩形栅格排列和三角形栅格排列。由于矩形栅格组成的天线阵,阵元数量较多,阵元间距小,导致天线成本高,不利于辐射单元的安装。针对上述情况,提出一种采用等边三角形栅格排列的正六边形相控阵天线结构,来有效的减少平面相控阵天线的阵元数目,增加阵元间距。     

适用于码分多址的近似最小方差法波束形成器

提出了一种适用于码分多址的波束形成方法,并从理论上证明了该方法在干扰数趋于无穷大时,可获得最小方差意义下的最优解。仿真实验表明,在用户数大于阵元数时,该方法近似于最小方差法波束形成器,并且不需计算阵列响应协方差矩阵及其矩阵。该方法具有运算量小,无相干源问题等优点,特别适用于多址干扰的消除。     

基于DSP的直线阵列数字多波束形成的原理及实现

介绍了一种利用多DSP实现基于直线阵列的数字多波束形成方案，通过对直线阵列的特征和数字多波束形成原理的阐述，并结合TI公司TIS320F206硬件的特点利用单波束准实时叠加的方法实现了数字多波束形成的信号处理目的，实验结果表明，采用此种方法多波束形成速度快，扩展性能好．     

基于波束形成的三维传声器阵列仿真

为研究基于传声器阵列的声源定位技术在户外环境下实现全方位、高效、便捷的声源信号定位,通过使用波束形成声源定位算法,在考虑传声器阵列的拓扑结构特性下,对各个三维阵列进行声源定位数值仿真。为验证不同阵列的传声器阵列定位效果,基于波束形成算法使用MATLAB对相同阵元数不同分布阵型的三维传声器阵列声源定位进行仿真。结果表明：相同阵元数不同分布阵型的三维传声器阵列定位声源点的定位精度存在不同的差异,且基于波束形成的三维旋排球阵列传声器阵列在全方位声源定位中结果精确度最高。可见设计传声器阵列时,应该要充分考虑到阵元个数、阵列孔径的大小及阵元间距对阵列声源定位的影响。     

多输入多输出智能天线中的自适应波束形成算法

基于传统的LMS算法,提出了一种新的MIMO智能天线自适应波束形成算法,即LMS-MIMO算法.与传统的LMS算法相比,LMS-MIMO算法在发射端和接收端同时采用了智能天线技术.仿真结果表明,LMS-MIMO算法性能明显优于LMS算法,并且随着发射和接收天线阵元数目的增加,其系统性能得到了进一步改善.     

基于DDS的数字波束形成技术实验研究

数字波束形成(DBF)技术可以有效减少合成孔径雷达天线体积,提高雷达的分辨率和成像速度。结合实际预研需要,在数字波束形成(DBF)的概念基础上,采用直接数字频率合成技术,运用实验室现有基带信号板,混频器,示波器等设备,设计实验方案,搭建实验链路,验证数字波束形成的工程可实现性。通过实验过程和对实验结果的分析,为在现有技术和设备条件下,合成孔径雷达采用数字波束形成技术进行了可行性验证和技术积累。并根据实验结果进行了可行性分析及工程实现难点分析,为今后的实际工程实现提供了参考方案和设计依据。     

高阶累积量波束形成在DS-CDMA系统中的应用

在研究高阶累积量波束形成算法的基础上,根据多天线直序扩频码分多址系统在同信道移动用户数目较大或处理增益较高的情况下,阵列解扩器输出的多址干扰向量呈现高斯随机分布的特点,提出了一种新的利用高阶累积量进行自适应盲波束形成的方法．该方法充分利用了接收信号的高阶统计特性,降低了运算复杂度,收敛快,能够有效地跟踪期望用户信号,具有无需训练序列、参考信号以及阵列结构先验知识的优点．计算机仿真结果表明该方法的有效性．     

雷达数字波束形成器性能的实验验证

介绍了一种自适应数字波束形成器的原理、组成和实现方法 ,给出了实验结果 ,验证了一些关键技术 ,表明数字波束形成 ( DBF)是提高雷达天线性能强有力的技术。     

广义特征值盲波束形成的低复杂度自适应算法

提出了一种线性低复杂度盲自适应Lagrange乘子波束形成算法．基于最大信干燥比准则(MSINR)的特征值波束形成将导致广义特征值(GE)问题,新算法通过把GE问题表示成期望信号和干扰噪声信号协方差矩阵特征值的函数,用线性迭代的方法搜索最大GE,并利用最陡下降法更新权向量;提出方法被用于W—CDMA智能天线基站上行信号接收．数值仿真结果表明,与其他算法相比,在未牺牲系统BER性能的同时,提出算法具有更快的收敛速度和更低的计算复杂度;算法总的计算复杂度约为O(7N)(N为天线元数目)．     

准自适应波束形成法及其仿真

为解决智能天线中自适应波束形成算法复杂且难以实现的问题,提出一种准自适应波束形成法.基于均匀分布天线阵方向性图主瓣最窄、二项式分布天线阵在阵元间距为λ/2时方向性图无副瓣的特性,将均匀分布和二项式分布天线阵的方向性函数相乘并展开,得到主瓣窄、副瓣低的天线阵加权系数的计算公式.仿真结果表明,该算法计算量小,所得天线阵方向性图主瓣窄、副瓣低,基本能抑制主瓣之外的所有干扰,且其主瓣指向并跟踪期望用户来波方向,具有准自适应性.