智能天線基于LMS

姓名：學(xué)號(hào)：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(diǎn)

全向天線不僅利用率不高，而且對(duì)各種信號(hào)不加區(qū)別地接收，降低了通信質(zhì)量。定點(diǎn)無線通信采用定向天線，大幅度地改善了通信質(zhì)量。面對(duì)眾多移動(dòng)用戶的公眾通信網(wǎng)基站和專用移動(dòng)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(dòng)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(duì)準(zhǔn)期望用戶，波束零點(diǎn)對(duì)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(duì)入射到陣列上的平面波，在陣元m上接收到的信號(hào)為：陣列輸出端的信號(hào)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(hào)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(hào)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(gè)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?yàn)V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(hào)：(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(hào)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(gè)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。可以用梯度法來求該最小值。

將式(2-7)對(duì)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(shí)際中并不適用二LMS介紹最速下降法

根據(jù)這個(gè)最速下降法，“下一時(shí)刻”權(quán)系數(shù)向量

應(yīng)該等于“現(xiàn)時(shí)刻”權(quán)系數(shù)向量

加上一個(gè)負(fù)均方誤差梯度的比例項(xiàng)，即注：是一個(gè)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(jì)算梯度

是十分困難的。一種粗略的但是卻十分有效的計(jì)算的近似方法是：直接取作為均方誤差的估計(jì)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(shí)驗(yàn)通過產(chǎn)生隨機(jī)的正負(fù)信號(hào)，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?yàn)榘藗€(gè)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