智能天线中波束赋型的UV-LMS和TRLS算法

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智能天线技术研究的核心是波束赋型的算法,但各种算法均存在计算量大和收敛速度较慢等缺点,如何提高系统性能成为一个重要课题。本文研究了智能天线波束赋型非盲算法中的最小均方误差LMS(Least Mean Squares)算法和递归最小二乘RLS(recursive least-squares)算法,所做工作主要包括以下五个方面: 1.分析了向量相关性对LMS算法的影响,根据向量相关性原理,对迭代向量进行了“解相关”处理,提出了解相关LMS算法(Uncorrelated Least Mean Squares,U-LMS),在不增加失调量的基础上,加快了迭代速度。 2.分析了LMS算法中固定步长与迭代速度、失调量间矛盾,在U-LMS算法的基础上,提出了一种变步长解相关LMS算法(Uncorrelated Variable-step Least Mean Squares,UV-LMS)。UV-LMS算法在迭代初期,步长较大从而加速了迭代速度,进入稳态后,步长相应减小又保证了较小的失调量。 3.针对RLS算法复杂度较大的问题,本文提出了一种树型RLS算法(Tree-model recursive least-squares,TRLS)。TRLS算法使用将输入矩阵分解为子空间降维逐层处理的方法,将RLS算法复杂度O(N~2)减小为O(N),从而加快了迭代速度。 4.分析了输入信号相关性对TRLS算法误差的影响,分析表明输入信号相关性弱时,TRLS算法误差也较小。对于输入信号相关性强导致TRLS算法误差较大的情况,可通过对信号做离散余弦变换的预处理来降低信号的相关性,从而降低TRLS算法误差,提高算法性能。 5.对提出的UV-LMS算法和TRLS算法进行了计算机仿真,仿真结果表明:与LMS算法相比,UV-LMS算法有着迭代速度快、误差较小的特点;与RLS算法相比,TRLS算法有更短的收敛时间,从而验证了算法的有效性。UV-LMS和TRLS算法有着迭代速度快,达到收敛所需时间短的特点,适用于快速变化的动态环境,可以提高整个系统的性能。
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