大学本科生毕业论文(设计)开题报告

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  论文(设计)题目:

  智能天线技术的基本原理及其MUSIC算法

  指导教师:

  论文(设计)起止时间:

  一、论文(设计)研究背景与意义

  智能天线是3G的一项关键技术,作为当今三大主流标准之一的TD-SCDMA(Time Division-Synchronous Code Division Multiple Access)是由中国自主提出使用的TDD方式的(时分双工方式)的第三代移动通信系统标准。TD--SCDMA的核心技术之一就是智能天线技术。在TD--SCDMA系统中使用智能天线技术,基站可以利用上行信号信息对下行信号进行波束成形,从而降低对其他移动台的干扰,同时提高接收灵敏度,增加覆盖距离和范围,改善整个通信系统的性能。

  智能天线是一种多天线系统,它按照某种算法来对准期望信号,使得期望信号得到最大增益,而干扰信号被压制。 智能天线系统的核心在于数字信号处理部分,它根据一定的准则,使天线阵产生定向波束指向移动用户,并自动调整权系数以实现所需的空间滤波。智能天线需要解决以下两个关键问题:辨识信号到达方向DOA(Directions of Arrinal)和数字波束赋形的实现。在对信号DOA估计的算法中,作为超分辨空间谱估计技术的MUSIC(Multiple Signal Classification)算法是最经典的算法之一。

  本文针对3G的需求背景,研究智能天线技术及DOA估计算法。随着移动通信用户数迅速增长和人们对通话质量要求的不断提高,要求移动通信网在大容量下仍具有较高的话音质量。经研究发现,智能天线可将无线电的信号导向具体的方向,产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号到达方向DOA(directions of arrinal),旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。同时,利用各个移动用户间信号空间特征的差异,通过阵列天线技术在同一信道上接收和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰,使无线电频谱的利用和信号的传输更为有效。在不增加系统复杂度的情况下,使用智能天线可满足服务质量和网络扩容的需要。

  其实就是一种多天线系统,它按照某种算法来对准期望信号,使得期望信号得到最大增益,而干扰信号被压制。因此需要知道期望信号到来的方向,即DOA。MUSIC算法是经典的用来估计波达方向的算法。

  二、论文(设计)的主要内容

  智能天线是一种安装在基站现场的双向天线,通过一组带有可编程电子相位关系的固定天线单元获取方向性,并可以同时获取基站和移动台之间各个链路的方向特性。智能天线的原理是将无线电的信号导向具体的方向,产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号到达方向DOA(Direction of Arrinal),旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。

  波达方向(DOA,Direction of Arrival)估计是智能天线研究的一个重要方面,无论是上行多用户信号的分离,还是下行选择性发射,对用户信号DOA的测定,都成为智能天线实现指向性发射的必要前提。在对信号DOA估计的算法中,作为超分辨空间谱估计技术的MUSIC(Multiple Signal Classification)算法是最经典的算法之一。本文主要介绍智能天线技术的基本原理,发展历程,技术分类,及智能天线对系统的改进和主要用途。写出均匀线阵的统计模型,研究MUSIC算法的基本原理,用matlab仿真实本课题的主要研究内容如下:

  (1)介绍智能天线技术的发展历程、研究现状和技术分类;

  (2)在均匀线阵的统计模型下研究智能天线技术的基本原理;

  (3)重点研究MUSIC算法的基本原理,并用matlab仿真软件实现;

  (4)分析MUSIC算法的估计精度,得出全文结论。

  三、论文(设计)的工作方案及进度安排

  第一阶段(09年9月7日-09年10月11日)查阅有关智能天线技术,MUSIC算法和matlab仿真等方面的资料,关注国内、外当前的先进技术和发展前景,积累知识。

  第二阶段(10月12日-11月8日)对智能天线的工作原理进行详尽地分析,给出均匀线阵的统计模型,研究MUSIC算法的基本原理,学习用matlab实现仿真

  第三阶段(11月9日-11月22日)用matlab编写程序,程序调试

  第四阶段(11月23日-12月20日)整理资料,结合设计经历撰写论文,备战论文答辩。

  四、参考文献

  1) 刁鸣,熊良芳,司锡才,超分辨测向天线阵性能的计算机仿真研究,电子学报,2001 NO.5

  2) 何子述,黄振兴,向敬成,修正MUSIC算法对相关信号源的DOA估计性能,通信学报,2000 NO.10

  3) 张贤达,保铮,通信信号处理,国防工业出版社,2000

  4) 刘德树,罗景青,张剑云,空间谱估计及其应用,中国科学技术大学出版社,1997

  5) 李旭健,孙绪宝,修正MUSIC算法在智能天线中的应用,山东科技大学,266510

  6) 陈存柱,浅析自适应智能天线技术的应用,北京师范大学,100875

  7) [美]S.M. 凯依 著,黄建国等 译,现代谱估计原理与应用,科学出版社,1994

  8)徐明远, Matlab仿真在通信与电子工程中的应用 2005

  五、指导教师意见

  指导教师签字:

  年 月 日

  六、答辩小组意见

  组长签字:

  年 月 日

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