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自适应波束成形优点 波束成形为什么突然这么受关注

2021-04-09知识7

WCDMA通信系统发送端设计 摘 要 以第三代移动通信系统WCDMA标准为背景?对空时处理方法进行了全面系统的分类讨论?包括波束成形技术、接收分集和发送分集。关键词 WCDMA 空时处理 波束成形 分集空时处理技术通过在空间和时间上联合进行信号处理可以非常有效地改善系统特性。随着第三代移动通信系统对空中接口标准的支持以及软件无线电的发展,空时处理技术必将融入自适应调制解调器中,从而达到优化系统设计的目的。采用空时处理的方法,系统的发送端或接收端使用多个天线,同时在空间和时间上处理信号,它所达到的效果是仅靠单个天线的单时间处理方法所不能实现的:可以在一个给定BER质量门限下,增加用户数;在小区给定的用户数下,改善BER特性;可以更有效地利用信号的发射功率等等。1 空时处理方法由于移动台一般不适于用多天线接收,在基站采用多个天线进行发射分集,可以使移动台的接收效果和移动台用多个接收天线时的效果相比拟,所以本文主要围绕基站的空时处理技术展开讨论。2 波束成形技术波束成形技术(Beamforming?BF)可分为自适应波束成形、固定波束和切换波束成形技术。固定波束即天线的方向图是固定的,把IS-95中的3个120°扇区分割即为固定波束。切换波束是对固定波束的。

波束成形的背景由来 早在上世纪60年代就有采用天线分集接收的阵列信号处理技术,在电子对抗、相控阵雷达、声纳等通信设备中得到了高度重视。基于数字波束形成(DBF)的自适应阵列干扰置零技术,能够提高雷达系统的抗干扰能力,是新一代军用雷达必用的关键技术。定位通信系统通过传声器阵列获取声场信息,使用波束成形和功率谱估计原理,对信号进行处理,确定信号来波方向,从而可对信源进行精确定向。只不过,由于早年半导体技术还处在微米级,所以它没有在民用通信中发挥到理想的状态。而发展到WLAN阶段,特别是应用在个人通信中,信号传输距离和信道质量以及无线通信的抗干扰问题便成为瓶颈。支持高吞吐是WLAN技术发展历程的关键。802.11n主要是结合物理层和MAC层的优化,来充分提高WLAN技术的吞吐。此时,波束成形又有了用武之地。

什么是波束成形? 在阵列信号处理的范畴2113内,波束成形技术就是从5261传感器阵列4102重构源信号,通过增加期望信源1653的贡献或抑制干扰源实现信号的分离。目前的波束成形主要分为经典波束成形和自适应波束成形两个方向。经典波束成形,需要已知信号来波方向,然后据此实现信号分离。因此需要在波束成形之前有很好的波达方向估计,否则性能会有明显下降。经典波束成形器主要有空间匹配滤波波束成形器和Capon波束成形器等.

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