智能天线基于LMS

1、 通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering姓名：学号：智能天线14年秋季学期课程讨论通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering目 录智能天线介绍LMS介绍MATLAB仿真通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering智能天线介绍一（ ）通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineeri

2、ng智能天线介绍一优点 全向天线不仅利用率不高，而且对各种信号不加区别地接收，降低了通信质量。定点无线通信采用定向天线，大幅度地改善了通信质量。面对众多移动用户的公众通信网基站和专用移动通信网，采用天线指向即波束可变的天线（智能天线），可以使移动通信的通信质量得到很大的改善。（ ）通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering智能天线介绍一原理 智能天线的波束可以在一定范围内根据用户的情况和无线通信环境的改变进行智能调整，使主波束对准期望用户，波束零点对准干扰方向。 为使天线的波束指向可控，甚至形状可控，采用阵列天线

3、。（ ）通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering智能天线介绍一原理图1智能天线原理框图天线1天线2天线n（ ）通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering智能天线介绍一原理 图2均匀直线阵平面原理图（ ）通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering智能天线介绍一原理图3均匀直线阵三维图（ ）通信与信息工程学院School of Communication

4、 & Information Engineering智能天线介绍一原理cossin2)()(djmetKstucossin210)()(djMmmewtKstz对入射到阵列上的平面波，在阵元m上接收到的信号为： 阵列输出端的信号为：注：K为增益幅度自适应阵列就是通过调整权矢量 , 使信号质量最优。mw通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering二LMS介绍（ ）通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering二LMS介绍原理LMS算

5、法的判据是最小均方误差，即理想信号)(nd与滤波器输出)(ny之差)(ne的平方值的期望值最小，并且根据这个判据来修改权系数)(nwi由此产生的算法称为最小均方算法(LMS)。令N阶FIR滤波器的抽头系数为)(nwi，滤波器的输入和输出分别为)(nx)(ny，则FIR横向滤波器方程可表示为：)()()(1inxnwnyNii(2-1)（ ）通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering二LMS介绍原理令 代表“所期望的响应”，并定义误差信号：)(nd)()()()()()(1inxnwndnyndneNii(2-2)

6、采用向量形式表示权系数及输入 和 ，可以将误差信号写作w)(nXWnXndnXWndneTT)()()()()(2-3)可以求得均方误差WnXnXEWWnXndEndEneETTT)()()()(2)()(22(2-4)（ ）通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering二LMS介绍原理定义互相关函数向量)()(nXndERTTXd自相关函数矩阵)()(nXnXERTXX所以均方误差可表述为：WRWWRndEneEXXTTXd2)()(22 这表明均方误差是权系数 向量的二次函数，它是一个凹的抛物形曲面，是具有唯一最

7、小值的函数。调节权系数使均方误差为最小，相当于沿抛物形曲面下降找最小值。可以用梯度法来求该最小值。 将式(2-7)对权系数 求导数，得到均方误差函数的梯度WW(2-5)(2-6)(2-7)（ ）通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering二LMS介绍原理WRRWneEWneEneEnXXXdTN22)(,.,)()()(2122XdXXoptRRW1可求得：将 代入式(2-7)，得最小均方误差optW(2-8)(2-9)optTXdWRndEneE)()(2min2(2-10)以上都是理论推导，实际中并不适用（ ）

8、通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering二LMS介绍最速下降法 根据这个最速下降法，“下一时刻”权系数向量 应该等于“现时刻”权系数向量 加上一个负均方误差梯度) 1( nW)(nW)(n的比例项，即)()() 1(nnWnW注： 是一个控制收敛速度与稳定性的常数，称之为收敛因子。 精确计算梯度 是十分困难的。一种粗略的但是却十分有)(n效的计算)(n的近似方法是：直接取)(2ne作为均方误差)(2neE的估计值。(2-11)（ ）通信与信息工程学院School of Communication & I

9、nformation Engineering二LMS介绍最速下降法LMS算法最终得到为：)()(2)()1(nXnenWnW(2-12)通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering三Matlab仿真（ ）通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering四Matlab仿真信噪比比较 本实验通过产生随机的正负信号，分别利用智能天线传播和非智能天线传播，比较其误码率。 其中波达方向为)2/,3/(),(八个天线阵元（ ）通信与信息工程学院Scho

10、ol of Communication & Information Engineering四Matlab仿真信噪比比较（ ）通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering四Matlab仿真图像传输 这是一张女神的原始灰度图像（ ）通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering四Matlab仿真图像传输 这是女神的二值图像。（ ）通信与信息工程学院School of Communication & Information Engineering四Matlab仿真图像传输 这是在高斯信道中，信噪比为5dB时，非智能天线接收到的图像（ ）通信与信息工程学院