智能天线中基于LMS算法的自适应波束形成算法研究

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在分析智能天线工作原理的基础上,主要关注智能天线技术中的自适应波束形成算法。基于最小均方误差(MMSE)、最小二乘(LS)、最大似然(ML)等自适应波束形成算法准则,介绍了几种常用的自适应波束形成算法。  智能天线自适应波束形成中的LMS算法具有计算复杂度低的优点,但因其采用固定的搜索步长,使得收敛速度与稳态误差间存在矛盾:若步长大,则收敛速度快,但是其稳态误差会出现大的起伏,甚至不收敛;若步长小,虽然稳态误差起伏较小,但是算法收敛速度变慢。  针对传统LMS算法存在收敛速度与稳态误差间的矛盾,本文重点研究可变步长的LMS算法。从理论上推导给出了步长对LMS算法的收敛性、收敛速度、稳态误差的影响,并通过仿真验证了理论分析结果。基于以上分析,提出了一种基于Marr函数的变步长LMS算法,称为MVS-LMS算法。仿真结果表明:MVS-LMS在处理收敛速度与稳态误差间矛盾具有优越性,同时,MVS-LMS能够在期望信号入射方向形成主波束,在干扰信号入射方向形成比LMS算法更深的零陷,MVS-LMS算法具有比LMS算法更好的抗干扰性能。
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