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论文研究-无线通信中角度扩散对波束赋形的影响 .pdf 评分

无线通信中角度扩散对波束赋形的影响,李平安,胡奕,本文在CDMA通信系统波束赋形的性能分析中,应用了拉普拉斯功率角度谱分布模型;推导了多径传播时空信道环境下,使用智能天线阵列��
山国武技论文在维 sird a aE aa (8) a,ea,a 对于多径信道,假设用户K的第P条路径的DOA为9,用户K的第P条路径的中 心角是O,它在一定范围内服从均匀分布。如:对于均匀线阵可以假设均匀的分布在 (-x/2,x/2)范围内,当采用均匀圆阵时可以假设其均匀分布在[-z,z)范围内。令 B.n=0,-B.,由文献可知,功率角度谱服从拉普拉斯分布 p)=1 cxp 9) ,p 其中σ、是角度扩散的标准差。 功率角度谱服从拉普拉斯分布的P条路径的多径模型,等同」一个P条路径功率相等 (D,n=-Dk)的模型,其概率密度图数服从拉普拉斯分布。则(3)可进一步表示为: P(A1,)a()a(1+A1,)aB SⅠRa (10) (Bk.n a(0 )a(0,+Br n) dA Bk nde, d2-q4 (10)采用了传统了空闩滤波。 定义上行空间滤波的处理增益为 SIR SIR 其中,SIR"为采用单天线时,天线输出的信干比。由(10)和(11)得 ∫m(BAn)2()(B+B1)4B (12) a2-啊A ∫,p(,)a“(9)aa+,)4B,1 同理,我们可以得到 ∫(,)((O+Bn)24B1 (13) 2- ∫,(B)a”()(B1+Bn)aBd 其中,G4是下行的处理增益 显然,在单径传播时,我们可以看出: 中国武技记文在线 (14) ar2 2 由(14)可知,单径传播的模型中,上行传统空间滤波和下行传统波束赋形的信比增 益相等 4仿真实例 本节的仿真中,基站使用了8天线均勺线阵和8天线均匀圆阵。对于均匀线阵,天线间 距为半波长。对均匀圆阵,圆半径与波长的比为0.6。仿真采用了传统的波束赋形技术 k 图1和图2分别为单径信道中,均匀线阵和均匀圆阵的信十比增益 图3和图4显示了上行链路中,不同角度扩散程度对阵处理性能的影响。图3和图4 中σ5分别为S°和12° 图5和图6分别为均勺圆阵和均匀线阵的下行信干比增益随期望用户DOA变化的曲线。 厘 081 图1单径信道中均匀线阵信干比增益随关心用户DOA变化曲线 4 山国技记文在线 图2单径信道中均匀圆阵信干比增益随关心用户DOA变化曲线 150 图3十行,均匀圆阵信干比增益,O4s=5 7 艺765 DJAdecree) 图4上行,均匀圆阵信干比增益,As=12 中国酗技又往线 图5下行,均匀圆阵信干比增益,=5° 图6下行,均匀线阵信干比增益,O=5° 5结论 本文研究了无线通信中角度扩散对波束赋形的影响,在智能天线阵列性能的分析中使用 了拉普拉斯分布的功率角度谱模型,对上行和下行链路都进行了分析。从仿貞结果,我们可 以得出: (1)随着DOA扩散的增大,阵处理增益下降,且DOA扩散对均匀线阼的影响大于对均匀 圆阵的影响 (2)单径信道中,在当阵元数相同,并且天线间距为半波长时,均匀线阵的信干比增益大 于均匀圆阵 3)均匀圆阵的信干比增益,较均匀线阵分布更为均匀。 (4)传统的上行空间滤波与传统的下行波束赋形抗干扰性能非常接近。 6 山国科技论文在线 参考文献 [1 Ertel R B, Antenna array system: propagation and performance", Ph.D. Dissertation Virginia Polytechnic University, 1999 [2]Van Veen B D, Buckley K M, "Beamforming: A versatile approach to spatial filtering", IEEE Acoust. Speech Signal Processing Magazine, 1988, 5: 85-96 3] Bresler Y, reddy v u, and Kailath t, " Optimum beamforming for coherent signal and interference", IEEE Trans. Acoust, Speech, Signal Processing, vol 36, pp. 833-843, June 1988 [4 Choi s, Yun D, and Lee H, Design of adaptive antenna array for tracking the source of maximum power and its application to CdMa mobile communications", IEEE Trans. Antennas Propagat., voL. 45, No. 9, pp. 1393-1404, Scpt. 1997 5 Song Y S, Kwon, H M, " Analysis of a Simple Smart Antenna for CDMA Wireless Communications, IEEE Vehicular Technology Conference, May 1999, 1: 254-258 6 Eggers P,"Angular-Temporal Domain Analogies of the Short-Term Mobile radio propagation Channel at the base station,. IEEE Proc. Personal, indoor and mobile radio communications (PIMRC96, pp. 742-746, October 1996 [7K.I Pedersen K l, Mogensen PE, Fleury b h,"Power Azimuth Spectrum in Outdoor Environments", IEE Electronics Letters, Vol 33, No. 18, pp 1583-1584, 28th August 1997 [8 Motorola, System level channel model, 3GPP TSG RaN WGl, April 9-12, 2002, TSGR#25(02)0613 Effects of Angle Spread on Beamforming in wireless communications Li Pingan, Hu Yi, Li Jiajing (Wuhan University of Technology, 430070, Wuhan) Abstract: A Laplace power azimuth spectrum distribution model is applied to the analysis of the performancc of a beamformer in CDMA communication systcms. The effects of angle spread on beamforming in both the uplink and the downlink are investigated. Compared to a single-antenna-based system, the array processing gains of a mobile communication system with a smart antennas array are derived Numerical results for a uniform linear array and a uniform circular array, respectively, are provided Keywords: Beamforming, array processing gains, Laplace power azimuth spectrum distribution

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