最小均方(LMS)算法

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1、1第 3 章 最小均方(LMS)算法最小均方算法即 LMS 算法是 Bwidrow 和 Hoff 于 1960 年提出的：由于实现简单且 对信号统计特性变化具有稳健件，LMS 算法获得了极广泛的应用。LMS 算法是基于最小 均方误差准则(MMSE)的维纳滤波器和最陡下降法提出的。本章将进步时论最小均方误 差滤波器和针对这种滤波器的最陡下降法，并在此基础上详细讨论 LMS 算法。 LMS 算法的缺点在于当输人信号的自相关关矩阵的特征值分散时，其收敛件变差。为 了克服这问题并进一步简化 LMs 算法，学者们进行广长期研究并提出了不少改进算法，本 章将对这些算法进行讨论。最小均方误差滤波器 最小均方

2、误差滤波器的推导 第 2 章 22 节已对均于图 12 的最小均力误差滤波器作了概述。本分将针对时域滤 波情况进一步讨论最小均方误差滤波器。为便于讨论，I.5 国内外国内外 MIMO 技术研究现状技术研究现状虽然 MIMO 无线通信技术源于天线分集技术与智能天线技术，但是 MIMO 系统 在无需增加频谱与发射功率下就可以获得令人振奋的容量与可靠性提升，它引发了大量的 理论研究与外场实验。自从 1995 年 Telatar 推导出多天线高斯信道容量6, 1996 年 Foschini 提出 BLAST 算法72与 1998 年 Tarokh 等提出空时编码(4以来，MIMO 无线通信 技术的研究

3、如雨后春笋般涌现(73-300。至 2004 年底， IEEE 数据库收录该领域的研究论 文己达数千篇(http:/ieeexplore. ieee. org/，它们包含了 MIMO 无线通信技术的理论研究到 实验验证以及商用化的各个方面。目前，国际上很多科研院校与商业机构都争相对 MIMO 通信技术进行深入研究，MIMO 技术正以前所未有的速度向前发展85。这里列举一些国 内外在研究 MIMO 通信技术方面最具有代表性的机构与个人，以洞察 MIMO 技术的研究 现状与发展动态。AT239- 240,281,289 httpa/www.et.byu.edujensen/)。 弗吉尼亚理工大学移

4、动和便携无线电 MPRG 研究小组(The Mobile and Portable Radio Research Group at Virginia Tech)T.S.Rappaport 博士从事无线通信、信道模型与智能天线研 究; R.M.Buehrer 教授等从事无线通信、自适应天线、信号空间相关性与天线分集方面的 研究。加拿大握太华大学(University of Ottawa) Sergey Loyka 博士 (http:/www.site.uottawa.ca/)slovka/)，从事无线移动通信、智能天线、传播信道建模与 MIMO 系统(容量、信道与性能方面)的研究，发表了大量研究

5、结果89,92,99,113,120。 欧盟 1ST METRA (Information Society Technologies Programme, Multi-Element Transmit andReceive Antennas, http:/www.ist-imetra.org/metral)项目资助评估在 3G 的移动终 端引入多元自适应天线结合自适应基站天线阵列的性能，及其可行性分析。研究员 J.P.Kermoal. L.Schumacher, P.E.Mogensen, K.LPedersen, B.Fleury, J.B.Andersen 和 G.F.Pedersen 等

6、在丹麦奥尔堡大学(Aalborg University, http:/cpk.auc.dk/staff/staff.html?jba)进 行了大量外场测试与研究，给出了很多测试结果，并提出了一些 MIMO 信道模型，促进了 MIMO 技术的发展97,109,117,133,183,189,293; 16,24,26,30,55,61,78,264。欧盟 IST SATURN (Information Society Technologies Programme, Smart antenna technology inuniversal broadband wireless networks,

7、http:/www.ist-saturn.org/)项目资助研究采 用自适应天线带来的可用数据率的增长以及确定如何利用天线阵列以增强位置信息。欧盟 IST ASILUM (Aavanced signal processing schemes for link capacity increase in UMTS,http:/www.i st-asi lum.org/)项目资助验证多天线收发概念，即通过新的高效干扰抑制 方案(空时处理，如结合多用户检测的自适应天线，空时编码等)提高未来移动通信系统的 容量，开发应用这些技术的软件仿真平台，并形成了一些推荐标准。挪威奥斯陆大学(Oslo)D.Gesb

8、ert 教授研究组自 2000 年以来一直从事 MIMO 技术研究 (http:/helm.ifi.uio.no/)gesbert/mimo)roject.html)，包括 MIMO 信道建模与空时编码 47,85,91,110-I l 1, 139等，其提出的室外散射信道模型被广泛采纳。 瑞典乌普萨拉大学(Uppsala)信号与系统实验室研究员 A.Ahlen, E.Lindskog,M.Sternad. C.Tidestav 与 M. Wennstrom 等从事多天线接收机与 MIMO 系统研究 httpa/www.signal.uu.se/Research/rdiversity.html

9、 ，并给出了一种可用于 MIMO 系统的开关 寄生天线方案。 瑞典皇家技术学院(Royal Institute of Technology)信号、检测与系统信号处理教研系统 室 Kai.Yu 博士(http:/www.s3.kth.se/-kaiyu/)主要研究 MIMO 信道测试、信道建模以及阵列 信号处理与多址技术，其提出的 MIMO 信道模型己被广泛采纳。 (奥地利)维也纳大学(Vienna University)通信与射频工程学院教授 A.F.Molisch( http:/Jwww.nt.tuwien.ac.at/mobile/stafF/Andreas.Molisch/)兼瑞典 Lu

10、nd 大学电子科学系无线系3统教研室教授(http:/www.es.lth.selllomelafm/)从事无线信道、智能天线与 MIMO 系统研究， 提出了一种 MIMO 信道模型，并给出了容量分析与天线分选等研究95,125, I 27.131,143,156,233,297,306-307。 希腊佩特雷大学(University of Patras)电子与计算机工程系电磁学实验室) http:/www.loe.ee.upatras.gr/English/People/Karaboikis.htm) M.Karaboikis 与 C.Soras 等，从 事印制天线设计与仿真以及天线分集技术

11、等研究，提供了多种 MIMO 印制天线方案 260,267,269-270。 日本与韩国等国家也积极推动 MIMO 无线系统的研究与开发。在国内，清华大学、电子科技大学、北京邮电大学、东南大学等高校与中兴通讯、 华为公司等企业与科研所等研究机构也在积极进行 MIMO 通信技术的研究与现场测试，提 出了多种编码算法与信道模型169-173，并研制了多种 MIMO 天线273-z7x，进行了信 道相关性、天线互藕与通道互藕等研究(211-223,241-249)。在理论研究的基础上，国际上很多研究机构已积极构建 MIMO 实验平台进行了广 泛的现场测试与评估25,95,115,116,126,15

12、5, I 61,182,279-300，不断推动 MIMO 技术的发 展，并酝酿标准化 MIMO 无线传播信道模型规范。比如，3GPP TSG RAN WG1 在 2001 年 11 月由 Lucent, Nokia, Siemens 与 Ericsson 等联合提出一类标准的 MIMO 无线传播信道 模型初稿309 3GPP-3GPP2 SCM AHG (Spatial Channel Modeling Ad-hoc group)在 2003 年 4 月由 Ericsson, France Telecom, Mitsubishi, Lucent Technologies, Motorola.

13、 Nokia 与 Qualcomm 等联合提出一种用于系统级与链路级仿真的空间信道模型324。 值得一提的是，中国科技部对新一代无线通信技术相当重视，己启动了未来通用无线 通信技术研究计划(FUTURE: Future Technologies for Universal Radio Environment)， 拟以三阶段实施:第一阶段(2001.12-2003.12)，开展 B3G/4G 蜂窝通信空中接口技术研究， 完成 B3G/4G 无线传输系统的核心软、硬件研制工作，开展相关传输实验，向 ITU 提交有 关建议，申请一批核心技术专利;第二阶段(2004.1-2005.12)，使 B3G/4G 空中接口技术研究 达到相对成熟的水平，进行与之相关的系统总体技术研究(包括与无线自组织网络、游牧无 线接入网络的互联互通技术研究等)，完成联网实验和演示业务的开发，建成具有 B3G/4G 技术特征的演示系统，向 ITU 提交初步的新一代无限通信体制标准;第三阶段(2006.1- 2010.12)，完成通用无线环境的体制标准研究及其系统实用化研究，开展较大规模的现场 实验，完成预商用系统的研制。