近年來(lái),智能天線以其能夠提高頻譜利用率和擴(kuò)大系統(tǒng)容量的兩大優(yōu)勢(shì)為人們所關(guān)注,并廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、聲吶、偵察、地震勘探等多種軍用和民用領(lǐng)域。自適應(yīng)波束成形技術(shù)作為智能天線的核心技術(shù)之一,具有極高的研究?jī)r(jià)值。本文首先針對(duì)較高信干噪比環(huán)境下單用戶波束成形問(wèn)題提出一種自適應(yīng)波束成形算法,并推廣至強(qiáng)干擾擴(kuò)頻通信系統(tǒng);而后針對(duì)大規(guī)模陣列天線波束成形問(wèn)題,提出一種基于特殊陣列布局與子陣劃分方式的子陣級(jí)波束成形算法;最后給出強(qiáng)干擾擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中波束成形算法的硬件實(shí)現(xiàn)。本文的主要研究成果如下:1.針對(duì)信干噪比較高的通信環(huán)境,提出一種基于輸出功率最大化（Maximize Output Power,MOP）的自適應(yīng)波束成形算法,所提算法無(wú)需依賴訓(xùn)練序列,提高了頻譜資源利用率,計(jì)算復(fù)雜度較低,易于硬件實(shí)現(xiàn)。分別從波束方向圖,波束成形增益和收斂及穩(wěn)態(tài)性能三方面對(duì)其進(jìn)行了仿真分析。針對(duì)所提算法收斂速度與穩(wěn)態(tài)性能的不足,采用三種改進(jìn)算法,并分析了各種算法的優(yōu)勢(shì)與不足。（1）針對(duì)原算法收斂速度與穩(wěn)態(tài)性能無(wú)法兼顧的不足,采用變步長(zhǎng)自適應(yīng)波束成形算法,在提高收斂速度的同時(shí)降低了穩(wěn)態(tài)誤差;（2）針對(duì)原算法在較低信噪比時(shí)... 

【文章來(lái)源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：88 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖4.65個(gè)RF鏈路的25陣元圓陣模型

圖5.3 AGC 模塊各單元硬件電路設(shè)計(jì)AGC 模塊由定點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)浮點(diǎn)數(shù)單元、功率值計(jì)算單元、數(shù)據(jù) AGC 單元組成。如圖5.3 所示為 AGC 模塊各單元硬件電路設(shè)計(jì)圖。在功率計(jì)算單元中，對(duì)輸入數(shù)據(jù)功率值進(jìn)行 IIR 濾波后作為 AGC 控制因子，濾波公式為：AGC AGCP (k)=rP (k 1) (1 r) P(k)(5-1其中，AGC1_ 1=PK agc 用于進(jìn)行數(shù)據(jù)的增益控制，AGCK _ agc 2= P輸出至 AGC 恢復(fù)模塊用于對(duì)輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)。在數(shù)據(jù) AGC 單元中，將輸入數(shù)據(jù)與 AGC 控制因子的倒數(shù)，即 K_agc1，采用浮點(diǎn)數(shù)進(jìn)行乘法運(yùn)算，獲得 AGC 數(shù)據(jù)，而后將浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)化為 24bit 定點(diǎn)數(shù)，如圖 5.4 所示為 AGC 模塊輸入數(shù)據(jù)與輸出數(shù)據(jù)曲線圖，AGC 前數(shù)據(jù)范圍較大，經(jīng)過(guò) AGC 后數(shù)據(jù)范圍大幅度降低，且標(biāo)準(zhǔn)差約為 0.0625。

經(jīng)過(guò) AGC 模塊后的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為 24bit 定點(diǎn)數(shù)輸入至自適應(yīng)調(diào)零權(quán)值迭代單元，如圖 5.5 所示為其硬件設(shè)計(jì)電路圖：圖5.5 自適應(yīng)調(diào)零權(quán)值迭代單元硬件設(shè)計(jì)電路圖對(duì)自適應(yīng)調(diào)零單元進(jìn)行板載測(cè)試，采用 Vivado 內(nèi)置的在線邏輯分析儀 ILA 對(duì)自適應(yīng)調(diào)零單元輸入、輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行在線仿真，仿真結(jié)果如圖 5.6 所示。自適應(yīng)調(diào)零單元輸入數(shù)據(jù)包含大干擾的信號(hào)，其輸入信號(hào)幅值較大，而自適應(yīng)調(diào)零后的輸出信號(hào)為濾除大干擾的信號(hào)，信號(hào)功率降至噪聲水平，故輸出信號(hào)幅值遠(yuǎn)小于輸入信號(hào)幅值，由仿真圖可以看出，其輸出趨于很小的值，在 0 附近波動(dòng)。0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000-2.5-2-1.5-1-0.500.511.522.5x 104AGC前快拍數(shù)幅值0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000-0.2-0.15-0.1-0.0500.050

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[5]單基地MIMO雷達(dá)降維酉ESPRIT算法[J]. 文才,王彤.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2014(06)
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博士論文
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[2]陣列天線快速自適應(yīng)波束形成技術(shù)研究[D]. 黃飛.南京理工大學(xué) 2010

碩士論文
[1]衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)自適應(yīng)調(diào)零天線抗干擾技術(shù)研究[D]. 張冰.西安電子科技大學(xué) 2018
[2]基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的FPGA IP核電路及安全性分析[D]. 王培培.青島理工大學(xué) 2018
[3]穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成算法研究[D]. 楊安立.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[4]相控陣天線子陣級(jí)波束形成及優(yōu)化[D]. 周媛.西安電子科技大學(xué) 2014
[5]基于FPGA的GPS基帶信號(hào)處理的研究與實(shí)現(xiàn)[D]. 宋杰.電子科技大學(xué) 2010
[6]抗干擾接收機(jī)自動(dòng)增益控制技術(shù)研究[D]. 陳建軍.國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2006



本文編號(hào)：3497188