智能天線的smi算法與rls算法

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1、萬方數(shù)據(jù)科技信息。計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)oSCmNCE玳FoRMATl0N2006年第1l期智能天線的SMI算法與RLS算法孫燕1徐筱麟2于斌1(1.解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院研究生三隊(duì)江蘇南京210007;2.解放軍理工大學(xué)通信工程學(xué)院移動(dòng)教研室江蘇南京210007)摘要:拳文簡要介紹了智能天線的基本思想,著重對智能天線應(yīng)用較多的SMI算法和RLS算法進(jìn)行了仿真.并對仿真結(jié)果進(jìn)行了比較。關(guān)鍵詞:智能天線;采樣矩陣求逆(sMI算法);遞歸最小二乘算法(RLs算法)1.引言20世紀(jì)90年代初,隨著移動(dòng)通信的發(fā)展,陣列信號(hào)處理技術(shù)作為提高頻譜有效利用率的一種技術(shù)被引入移動(dòng)通信領(lǐng)域。形

2、成了智能天線這個(gè)新的研究領(lǐng)域,在未來的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)中,將發(fā)揮重要的作用。智能天線的基本思想是利用各用戶信號(hào)空間特征的差異.采用陣列天線技術(shù),根據(jù)某個(gè)接收準(zhǔn)則自動(dòng)調(diào)節(jié)各天線陣元的加權(quán)向量.達(dá)到最佳接收和發(fā)射,使得在同一信道上接收和發(fā)送多個(gè)用戶的信號(hào)而不互相干擾。智能天線根據(jù)信號(hào)的空間特性差異區(qū)分信號(hào),它在傳統(tǒng)的時(shí)分多址(『rDMA)、頻分多址(FDMA)和碼分多址(cDMA)之外引入了第四種多址方式:空分多址fSDMA)。2.采樣矩陣求逆(SMI算法)采樣矩陣求逆(SMI)算法又稱為DMI(直接矩陣求逆)算法。SMl算法根據(jù)估計(jì)的采樣協(xié)方差矩陣直接由正規(guī)方程計(jì)算權(quán)矢量,

3、能克服協(xié)方差矩陣特征值分散對加權(quán)矢量收斂速度的影響,因而可達(dá)到很高的處理速度。根據(jù)最大似然準(zhǔn)則,采集信號(hào)矢量x的n次采樣,可構(gòu)成R。和k的最佳估計(jì)矗。=}。;x(㈣;廬}.;x(i)d(i)n為采樣的樣本數(shù),它構(gòu)成訓(xùn)練問題。相關(guān)矩陣的最大似然估計(jì)意味著:當(dāng)n—m時(shí),R。=尺。,rf~。這一估計(jì)被稱為采樣相關(guān)矩陣。用于計(jì)算采樣相關(guān)矩陣的瞬態(tài)映像的總數(shù)n稱為采樣支持。對平穩(wěn)數(shù)據(jù),采樣支持越大,相關(guān)矩陣的估計(jì)越好。將月。和r。代替式(13)中的月。和~可以進(jìn)行權(quán)值計(jì)算彤Ⅷ=尺。。。7d(31仿真實(shí)驗(yàn):40陣元的線陣,噪聲為單位方差,干擾方向?yàn)閘Oo。功率為70dB,有用信號(hào)的方位

4、角為00,對于一lOo

5、¨,T_1fr,’rI..

6、r.』;n廠I.‘:JTp舢∞=面贏圍2(1一£

7、m0”2(己m擊”1‘(4)仿真實(shí)驗(yàn):20陣元的線陣,干擾方向?yàn)?00,功率50dB,噪聲為單位方差。pn.工~,\、一,~/6、,,、、,?。i’1,_v’?j!一●隹粳覃彤戚囂?-∞■態(tài)頭●~加■杰嘜■一100■忑映●瑚‘椰。o‘2D龠月‰)∞帕60∞圖3圖3中點(diǎn)虛線表示n=30,虛線表示n=40,長虛線表示n=loo,實(shí)線是最佳波束形成器的SINR損耗??梢姡?xùn)練樣本越多,sINR損耗越小。SMI算法收斂速度較快,但是需要矩陣求逆運(yùn)算,復(fù)雜度較高。3.RLS算法RLS算法稱為遞歸最小二乘算法,RLs算法基于遞歸采樣協(xié)方差矩陣求逆算法計(jì)算天線加權(quán)向量。設(shè)x(n)為輸入矢

8、量,W(n)為加權(quán)矢量,本地參考矢量為d(n)。對d(i)的估計(jì)式可以表示為Ⅳd(i)=2。lDt(nh(i一七十1)(5)t=l估計(jì)誤差Ⅳe(o刊力j(毋;趔i)一∑機(jī)加弦u“+1)(6)I=I假設(shè)i<1及i>n時(shí)x(i)=d(i)=0。RLS算法可表述如下:W‘。l:=凜m弘k(7)l下轉(zhuǎn)第31頁)萬方數(shù)據(jù)科技信息。計(jì)算機(jī)與信息技術(shù)osc砸NcE礬FoRMA.noN2006年第ll期有幾種常用方法:1.將誤碼塊的運(yùn)動(dòng)矢量設(shè)為O;2.使用參考幀中同一位置宏塊的運(yùn)動(dòng)矢量來替代;3.誤碼塊相鄰的圖像塊的運(yùn)動(dòng)矢量的均值或中值來替代。為了更好的恢復(fù)圖像,Lam在文9】中提出的邊界

9、匹配算法(BMA),這種方法是用前一幀中和當(dāng)前塊的周圍邊界像素的MAD最小的塊的Mv作為當(dāng)前丟失塊的MV。由于基于塊的運(yùn)動(dòng)矢量恢復(fù)常常會(huì)有方塊效應(yīng),Al—Mu8lla㈤1提出運(yùn)動(dòng)場插值法(FMI),先選定幾個(gè)運(yùn)動(dòng)矢量作為控制矢量,采用內(nèi)插的方法得到誤碼塊內(nèi)每個(gè)像素的運(yùn)動(dòng)矢量,宏塊中像素點(diǎn)p(x,y)的運(yùn)動(dòng)矢量v(x,y)用下面公式計(jì)算:y(蕾y)=(11^)(17∥n"。(1—柚Vn+(11諺。V札+z磯Vm(4)其中zF』二巫;扎=』二墜o『%L,r,T(X。和X。分別是宏塊左右邊界的x坐標(biāo),yB和”分別是宏塊底

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