學(xué) 院：

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　　論文(設(shè)計(jì))題目：

　　智能天線技術(shù)的基本原理及其MUSIC算法

　　指導(dǎo)教師：

　　論文(設(shè)計(jì))起止時(shí)間：

　　一、論文(設(shè)計(jì))研究背景與意義

　　智能天線是3G的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，作為當(dāng)今三大主流標(biāo)準(zhǔn)之一的TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access)是由中國(guó)自主提出使用的TDD方式的(時(shí)分雙工方式)的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。TD-—SCDMA的核心技術(shù)之一就是智能天線技術(shù)。在TD-—SCDMA系統(tǒng)中使用智能天線技術(shù)，基站可以利用上行信號(hào)信息對(duì)下行信號(hào)進(jìn)行波束成形，從而降低對(duì)其他移動(dòng)臺(tái)的干擾，同時(shí)提高接收靈敏度，增加覆蓋距離和范圍，改善整個(gè)通信系統(tǒng)的性能。

　　智能天線是一種多天線系統(tǒng)，它按照某種算法來對(duì)準(zhǔn)期望信號(hào)，使得期望信號(hào)得到最大增益，而干擾信號(hào)被壓制�！≈悄芴炀�系統(tǒng)的核心在于數(shù)字信號(hào)處理部分，它根據(jù)一定的準(zhǔn)則，使天線陣產(chǎn)生定向波束指向移動(dòng)用戶，并自動(dòng)調(diào)整權(quán)系數(shù)以實(shí)現(xiàn)所需的空間濾波。智能天線需要解決以下兩個(gè)關(guān)鍵問題：辨識(shí)信號(hào)到達(dá)方向DOA(Directions of Arrinal)和數(shù)字波束賦形的實(shí)現(xiàn)。在對(duì)信號(hào)DOA估計(jì)的算法中，作為超分辨空間譜估計(jì)技術(shù)的MUSIC(Multiple Signal Classification)算法是最經(jīng)典的算法之一。

　　本文針對(duì)3G的需求背景，研究智能天線技術(shù)及DOA估計(jì)算法。隨著移動(dòng)通信用戶數(shù)迅速增長(zhǎng)和人們對(duì)通話質(zhì)量要求的不斷提高，要求移動(dòng)通信網(wǎng)在大容量下仍具有較高的話音質(zhì)量。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，智能天線可將無線電的信號(hào)導(dǎo)向具體的方向，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向DOA(directions of arrinal)，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動(dòng)用戶信號(hào)并刪除或抑制干擾信號(hào)的目的。同時(shí)，利用各個(gè)移動(dòng)用戶間信號(hào)空間特征的差異，通過陣列天線技術(shù)在同一信道上接收和發(fā)射多個(gè)移動(dòng)用戶信號(hào)而不發(fā)生相互干擾，使無線電頻譜的利用和信號(hào)的傳輸更為有效。在不增加系統(tǒng)復(fù)雜度的情況下，使用智能天線可滿足服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容的需要。

　　其實(shí)就是一種多天線系統(tǒng)，它按照某種算法來對(duì)準(zhǔn)期望信號(hào)，使得期望信號(hào)得到最大增益，而干擾信號(hào)被壓制。因此需要知道期望信號(hào)到來的方向，即DOA。MUSIC算法是經(jīng)典的用來估計(jì)波達(dá)方向的算法。

　　二、論文(設(shè)計(jì))的主要內(nèi)容

　　智能天線是一種安裝在基站現(xiàn)場(chǎng)的雙向天線，通過一組帶有可編程電子相位關(guān)系的固定天線單元獲取方向性，并可以同時(shí)獲取基站和移動(dòng)臺(tái)之間各個(gè)鏈路的方向特性。智能天線的原理是將無線電的信號(hào)導(dǎo)向具體的方向，產(chǎn)生空間定向波束，使天線主波束對(duì)準(zhǔn)用戶信號(hào)到達(dá)方向DOA(Direction of Arrinal)，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，達(dá)到充分高效利用移動(dòng)用戶信號(hào)并刪除或抑制干擾信號(hào)的目的。

　　波達(dá)方向(DOA,Direction of Arrival)估計(jì)是智能天線研究的一個(gè)重要方面,無論是上行多用戶信號(hào)的分離,還是下行選擇性發(fā)射,對(duì)用戶信號(hào)DOA的測(cè)定,都成為智能天線實(shí)現(xiàn)指向性發(fā)射的必要前提。在對(duì)信號(hào)DOA估計(jì)的算法中,作為超分辨空間譜估計(jì)技術(shù)的MUSIC(Multiple Signal Classification)算法是最經(jīng)典的算法之一。本文主要介紹智能天線技術(shù)的基本原理，發(fā)展歷程，技術(shù)分類，及智能天線對(duì)系統(tǒng)的改進(jìn)和主要用途。寫出均勻線陣的統(tǒng)計(jì)模型，研究MUSIC算法的基本原理，用matlab仿真實(shí)本課題的主要研究?jī)?nèi)容如下：

　　(1)介紹智能天線技術(shù)的發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀和技術(shù)分類;

　　(2)在均勻線陣的統(tǒng)計(jì)模型下研究智能天線技術(shù)的基本原理;

　　(3)重點(diǎn)研究MUSIC算法的基本原理，并用matlab仿真軟件實(shí)現(xiàn);

　　(4)分析MUSIC算法的估計(jì)精度，得出全文結(jié)論。

　　三、論文(設(shè)計(jì))的工作方案及進(jìn)度安排

　　第一階段(09年9月7日-09年10月11日)查閱有關(guān)智能天線技術(shù)，MUSIC算法和matlab仿真等方面的資料，關(guān)注國(guó)內(nèi)、外當(dāng)前的先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展前景，積累知識(shí)。

　　第二階段(10月12日-11月8日)對(duì)智能天線的工作原理進(jìn)行詳盡地分析，給出均勻線陣的統(tǒng)計(jì)模型，研究MUSIC算法的基本原理，學(xué)習(xí)用matlab實(shí)現(xiàn)仿真

　　第三階段(11月9日-11月22日)用matlab編寫程序，程序調(diào)試

　　第四階段(11月23日-12月20日)整理資料，結(jié)合設(shè)計(jì)經(jīng)歷撰寫論文，備戰(zhàn)論文答辯。

　　四、參考文獻(xiàn)

　　1) 刁鳴，熊良芳，司錫才，超分辨測(cè)向天線陣性能的計(jì)算機(jī)仿真研究，電子學(xué)報(bào)，2001 NO.5

　　2) 何子述，黃振興，向敬成，修正MUSIC算法對(duì)相關(guān)信號(hào)源的DOA估計(jì)性能，通信學(xué)報(bào)，2000 NO.10

　　3) 張賢達(dá)，保錚，通信信號(hào)處理，國(guó)防工業(yè)出版社，2000

　　4) 劉德樹，羅景青，張劍云，空間譜估計(jì)及其應(yīng)用，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1997

　　5) 李旭健，孫緒寶，修正MUSIC算法在智能天線中的應(yīng)用，山東科技大學(xué)，266510

　　6) 陳存柱，淺析自適應(yīng)智能天線技術(shù)的應(yīng)用，北京師范大學(xué)，100875

　　7) [美]S.M. 凱依 著，黃建國(guó)等 譯，現(xiàn)代譜估計(jì)原理與應(yīng)用，科學(xué)出版社，1994

　　8)徐明遠(yuǎn)， Matlab仿真在通信與電子工程中的應(yīng)用 2005

　　五、指導(dǎo)教師意見

　　指導(dǎo)教師簽字：

　　年 月 日

　　六、答辯小組意見

　　組長(zhǎng)簽字：

　　年 月 日