基于数字波束合成的软件无线电接收机研究

作     者：崔杰 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曾浩

授予年度：2011年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：数字波束合成 软件无线电 信道模型 DSP Builder 

摘      要：自适应数字波束合成（Digital Beamforming,DBF）技术是阵列信号处理的一个重要研究方向。它采用先进的数字信号处理技术形成天线阵列的加权向量,然后对阵元接收的信号进行加权求和运算,从而使主瓣对准期望信号方向,并在干扰方向上形成零陷。通过数字波束合成器的处理后,阵列天线的性能得到了显著的提高。这些性能包括:快速自适应波束置零、超低副瓣、自适应空时处理、超瑞利限的角分辨率等等。 软件无线电技术突破了传统的无线电台以功能单一、可扩展性差的硬件为核心的设计局限性。它要求以开放的最简硬件为通用平台,并且尽可能得用可升级、可重配置的应用软件来实现各种无线电功能,从而为接收机的工程实现提供了一种新的设计思路。开发基于数字波束合成的模块化、智能化的软件无线电接收机系统,并且对接收机设计中存在的问题进行系统地分析,不仅为相关领域的实际应用提供一种可借鉴的设计方法,而且为系统的产品化奠定了基础。 文章主要研究内容与工作有: 首先,综合分析了无线通信系统的电波传播和信道模型,并对无线信道模型中常用到的概率密度函数进行了研究与仿真分析;其次,深入研究了数字波束合成基本理论,包括阵列信号模型、阵元分布、DBF系统中最优权值求解方法和DBF性能参数等;然后,提出了一种应用在DBF接收机系统中的多径分集算法。仿真结果说明了该算法对衰落信道下的DBF接收机系统误码率性能具有明显的改善作用;最后,建立了衰落信道下基于自适应DBF的软件无线电接收机系统架构。该架构采用DDC之后进行DBF处理的方式,有效的解决了自适应DBF作信号的DOA估计与计算权矢量时运算量过大的问题。并且,在DSP Builder软件设计平台上实现了基于自适应DBF的软件无线电接收机系统的设计。