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姓名:學(xué)號:智能天線14年秋季學(xué)期課程討論目錄1智能天線介紹2LMS介紹3MATLAB仿真智能天線介紹一智能天線介紹一優(yōu)點
全向天線不僅利用率不高,而且對各種信號不加區(qū)別地接收,降低了通信質(zhì)量。定點無線通信采用定向天線,大幅度地改善了通信質(zhì)量。面對眾多移動用戶的公眾通信網(wǎng)基站和專用移動通信網(wǎng),采用天線指向即波束可變的天線(智能天線),可以使移動通信的通信質(zhì)量得到很大的改善。智能天線介紹一原理
智能天線的波束可以在一定范圍內(nèi)根據(jù)用戶的情況和無線通信環(huán)境的改變進(jìn)行智能調(diào)整,使主波束對準(zhǔn)期望用戶,波束零點對準(zhǔn)干擾方向。
為使天線的波束指向可控,甚至形狀可控,采用陣列天線。智能天線介紹一原理圖1——智能天線原理框圖天線1天線2天線n智能天線介紹一原理
圖2——均勻直線陣平面原理圖智能天線介紹一原理圖3——均勻直線陣三維圖智能天線介紹一原理
對入射到陣列上的平面波,在陣元m上接收到的信號為:陣列輸出端的信號為:注:K為增益幅度自適應(yīng)陣列就是通過調(diào)整權(quán)矢量{},使信號質(zhì)量最優(yōu)。二LMS介紹二LMS介紹原理LMS算法的判據(jù)是最小均方誤差,即理想信號與濾波器輸出之差的平方值的期望值最小,并且根據(jù)這個判據(jù)來修改權(quán)系數(shù)由此產(chǎn)生的算法稱為最小均方算法(LMS)。令N階FIR濾波器的抽頭系數(shù)為,濾波器的輸入和輸出分別為,則FIR橫向濾波器方程可表示為:(2-1)二LMS介紹原理令
代表“所期望的響應(yīng)”,并定義誤差信號:(2-2)采用向量形式表示權(quán)系數(shù)及輸入
和
,可以將誤差信號寫作(2-3)可以求得均方誤差(2-4)二LMS介紹原理定義互相關(guān)函數(shù)向量自相關(guān)函數(shù)矩陣所以均方誤差可表述為:
這表明均方誤差是權(quán)系數(shù)
向量的二次函數(shù),它是一個凹的拋物形曲面,是具有唯一最小值的函數(shù)。調(diào)節(jié)權(quán)系數(shù)使均方誤差為最小,相當(dāng)于沿拋物形曲面下降找最小值??梢杂锰荻确▉砬笤撟钚≈?。
將式(2-7)對權(quán)系數(shù)
求導(dǎo)數(shù),得到均方誤差函數(shù)的梯度(2-5)(2-6)(2-7)二LMS介紹原理可求得:將代入式(2-7),得最小均方誤差(2-8)(2-9)(2-10)以上都是理論推導(dǎo),實際中并不適用二LMS介紹最速下降法
根據(jù)這個最速下降法,“下一時刻”權(quán)系數(shù)向量
應(yīng)該等于“現(xiàn)時刻”權(quán)系數(shù)向量
加上一個負(fù)均方誤差梯度的比例項,即注:是一個控制收斂速度與穩(wěn)定性的常數(shù),稱之為收斂因子。
精確計算梯度
是十分困難的。一種粗略的但是卻十分有效的計算的近似方法是:直接取作為均方誤差的估計值。(2-11)二LMS介紹最速下降法LMS算法最終得到為:(2-12)三Matlab仿真四Matlab仿真信噪比比較
本實驗通過產(chǎn)生隨機(jī)的正負(fù)信號,分別利用智能天線傳播和非智能天線傳播,比較其誤碼率。
其中波達(dá)方向為八個天線陣元四Matlab仿真信噪比比較四Matlab仿真圖像傳輸這是一張女神的原始灰度圖像四Matlab仿真圖像傳輸
這是女神的二值圖像。四Matlab仿真圖像傳輸
這是在
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