基于FPGA的智能天線快速自適應(yīng)波束形成算法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、移動(dòng)通信技術(shù)在過(guò)去的幾十年里取得了飛速發(fā)展，這其中，智能天線技術(shù)的發(fā)展是移動(dòng)通信系統(tǒng)發(fā)展中的重要突破，已成為移動(dòng)通信中的關(guān)鍵技術(shù)。
　　智能天線技術(shù)的最主要研究?jī)?nèi)容是自適應(yīng)波束形成算法。但目前很多理論上成熟的自適應(yīng)波束形成算法并不能得以實(shí)現(xiàn)，究其原因，最重要的便是硬件運(yùn)行速度的障礙。因而，迫切需要尋找高效、高速的實(shí)時(shí)信號(hào)處理辦法。本文基于提高處理的并行度這一思想，根據(jù)時(shí)空對(duì)應(yīng)理論，將于時(shí)域?yàn)V波器理論中提出的適于硬件快速實(shí)現(xiàn)的最小均

2、方（LMS）算法的推廣算法流水線最小均方（PIPLMS）、延時(shí)最小均方（DLMS）等算法應(yīng)用于空域?yàn)V波理論，并對(duì)其提高陣列天線自適應(yīng)運(yùn)算速度的原理進(jìn)行了詳細(xì)介紹，通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真得出：將DLMS算法、PIPLMS等算法運(yùn)用于空域自適應(yīng)波束形成理論時(shí)，同最小均方（LMS）算法一樣，能夠自動(dòng)地跟蹤期望信號(hào)的變化，抑制干擾信號(hào)，實(shí)現(xiàn)空域自適應(yīng)濾波性能。
　　通常，在基于FPGA進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，是通過(guò)編寫VHDL或者Verilog HDL等

3、硬件描述語(yǔ)言底層代碼的方式實(shí)現(xiàn)的，此種開發(fā)方式效率很低，嚴(yán)重阻礙了其走向?qū)嵱没?。本文利用FPGA的數(shù)字信號(hào)處理專用工具軟件DSP Builder，完成了基于最小均方（LMS）算法的4陣元、8陣元陣列自適應(yīng)空域?yàn)V波器系統(tǒng)設(shè)計(jì)。并將延時(shí)最小均方（DLMS）算法、流水線最小均方（PIPLMS）算法應(yīng)用于空域自適應(yīng)波束形成理論，實(shí)現(xiàn)了基于FPGA技術(shù)的DLMS、PIPLMS等算法的空域自適應(yīng)波束形成系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。仿真結(jié)果顯示：所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)對(duì)于低頻

4、信號(hào)、高頻信號(hào)均有良好的濾波性能，且 Modelsim仿真結(jié)果與Matlab/Simulink中仿真結(jié)果基本一致，說(shuō)明了轉(zhuǎn)化生成的VHDL語(yǔ)言的正確性。說(shuō)明將DLMS、PIPLMS等算法運(yùn)用到空域自適應(yīng)波束形成理論是成功有效的。
　　本文對(duì)基于最小均方（LMS）、延時(shí)最小均方（DLMS）、流水線最小均方（PIPLMS）等算法的自適應(yīng)空域?yàn)V波系統(tǒng)進(jìn)行了硬件速度分析研究，得出：基于 DLMS算法的自適應(yīng)空域?yàn)V波系統(tǒng)的運(yùn)行速度較基于LM