多用户多智能天线子阵自适应选用技术研究开题报告

全文总字数：5643字

1. 研究目的与意义（文献综述）

5g 系统和未来的无线通信系统采用大规模天线，多天线技术可以分为mimo技术和智能天线阵技术。为了利用频分多址技术的抗干扰能力，布放多个子阵的多天线系统无疑具有重要的应用价值。为了减少自干扰，对多用户场景的不同用户选择部分的子阵进行通信无疑具有重要的价值。

对于自适应抗干扰技术，最早出现在20世纪40年代末，人们通过锁相环技术囲对无线通信进行跟踪。此后，howells在自适应抗干扰技术方面做出重大贡献，他在1965年提出了自适应的旁瓣对消技术，实现了对干扰信号的对消。1967年，widrow提出了最小均方（lms）抗干扰算法向個，算法的优点在于计算复杂度低，系统最终的输出信号与期望信号最相似，在工程应用中容易实现;不足之处是算法在计算过程中，需要准确地期望信号作为参考。在实际应用中，当时域参考信号无法获得时，为了实现自适应抗干扰功能，capon于1969年提出了 capon波束形成器〔乳 该方法根据理想情况下的信号统计信息，计算出每个天线单元的加权系数，使得加权后形成的方向图具有抗干扰性能。但是在实际应用中，信号统计信息难以获得，因此使用釆样矩阵求逆（smi）算法实现。frost在1972年对mvdr算法增加了约束条件，同时在多个方向上构建最大化响应的线性约束，提出了线性约束最小方差（lcmv）算法e。1976年，applebaum对反馈控制算法进行修正与完善，新的算法依据信干噪比（sinr）最大准则，在阵列总的输出信号中，实现期望信号与干扰信号的功率比值最大。1979年，compton提出了功率倒置pi算法，它使输出功率最小化，有效的抑制强干扰，提高输出信噪比。pi算法适用于强干扰情况下进行自适应调零抗干扰卫星导航系统中通常用这种方法进行抗干扰，它所接收到的有用信号极其微弱，淹没在噪声中，需要抑制压制性的强干扰，此外，pi算法在ds-cdma系统中对强干扰的抑制也有明显的效果。

基于最小化输出功率的pi算法不需要己知的接收信号的信息，但是mvdr和lcmv等算法只有在得知准确的通信信号方向的前提下，才能实现较好的抗干扰性能。此外，抗干扰的自适应性能在于实时监测干扰信号的方向，通过检测到干扰信号的改变，实时调整加权矢量，使阵列的抗干扰性能始终保持在一个较高的水平，因此波达方向（doa）估计方法在自适应抗干扰中起着至关重要的作用。如果doa估计方法的分辨率差，提供的干扰信号的方向信息不够精准，那么就会对波束形成算法最终的抗干扰效果造成很大影响。自上世纪80年代，doa估计得到快速发展，在空域实现对信号空间谱的估计，相关算法的研究主要侧重于信号入射角度的估计问题，以及进一步提高计算精度和分辨率。

2. 研究的基本内容与方案

天线选择技术(as, antenna selection),顾名思义是选择所有天线中的一部分进行发射或接收，从而达到节约硬件成本和降低复杂度目的，此时终端只需要具备与选择后的天线数相等的射单元即可。

在多用户环境中，我们可以利用ofdm子载波之冋的正交性，将不同的子载波分配给不同用户来实现多用户之间数据的无干扰传输。在传统的多址方式中，我们可以将不同的ofdm符号分配给不同的用户，即ofdm tdma方式;也可以将一个ofdm符号中的不同子载波分配给不同的用户，即ofdm fdma方式。不过，这些多址方式都是静态的，即预先确定资源在各个用户之间的分配情况，并没有考虑信道的状况，在整个传输过程中都不作调整。由于频率选择性和时间选择性衰落的影响，很可能分配给某些用户的子载波（或者ofdm符号）由于处在深度衰落中而无法有效传输数据。由于用户通常是随机分布在小区中

的，因此处于不同位置的用户往往所经历的信道状况是相互独立的。也就是说对于某些用户而言“恶劣”的子载波可能对于其他用户来说是“适宜”进行传输的，作为自适应传输技术的一种，自适应ofdm子载波分配正是利用不同用户在相同子载波上衰落情况各异的特性，动态地根据信道状况在用户间分配子载波资源，从而获取“多用户分集”的效果。自适应ofdm子载波分配算法的研究大致可以根据设计目标分为两类,一类是在满足速率和误码率要求下尽可能减小总的发射功率网，另一类是在额定功率下使传输速率最大化。

3. 研究计划与安排

1-3周，查阅参考文献，确定研究方案，完成开题报告；

4-9周，对毫米波信道进行研究，编写仿真程序；

4. 参考文献（12篇以上）

1. 郑建宏等，“基于信噪比排序的mimio-ofdm信号检测方法，” 重庆大学学报（自然科学版）， vol. 29, no. 4, 2017.

2. li ping'an, liu quan, 《wideband wireless communications——principles applications》, higher education press, march 2016.

3. 李平安， 刘岚， 《现代数字通信原理系统及仿真》， 电子工业出版社，2019年6月。