鲁棒自适应波束形成算法比较与实验研究

传统的自适应波束形成算法对基阵的轻微误差非常敏感,为提高自适应波束形成技术对阵列误差的鲁棒性,在分析线性约束最小方差波束形成的基础上,研究并比较了对角加载算法和支持向量机算法对自适应波束形成器鲁棒性能的改善,和对对角加载算法和支持向量机算法进行了鲁棒性能分析与比较。水池实验结果表明,传统的对角加载算法能够提高波束形成器对信号导向向量失配与样本协方差矩阵误差的鲁棒性。而基于支持向量机算法的波束形成器在波达方向失配的较高信噪比或存在大量干扰信号时表现出更好的鲁棒性,为提高波束形成器的鲁棒性提供了一种新的有效途径。     

等边三角形面阵LMS算法的研究

天线阵元的排列是影响自适应数字波束形成的重要因素,自适应波束形成算法是数字波束形成的核心。本文对等边三角形面阵的阵元排列结构和阵列响应方向进行了研究,同时用LMS算法对等边三角形面阵进行了自适应波束形成的仿真,为等边三角形面阵其他形式的自适应算法提供了具体参考。     

存在指向误差情况下的低旁瓣自适应波束形成

针对确定自适应阵列系统,在传统的线性约束最小方差(LCMV)波束形成算法基础上提出一种在期望信号方向估计有误差的情况下,能减小指向误差的低旁瓣自适应波束形成算法,该算法运用波束保形函数,集中主瓣波束,抑制旁瓣波束,提高了阵列输出的信干噪比(SINR),计算机仿真结果验证了算法的有效性和优越性。     

闭环MIMO-OFDM系统中基于插值的发送端波束形成技术

在采用发送波束形成和最大比合并的闭环MIMO—OFDM系统中,分组算法虽然可以有效地减少系统的反馈量,但系统性能却有较大损失。本文提出了一种基于插值的发送端波束形成方案,使用插值方法在发送端计算所有波束形成矢量。仿真结果显示,基于插值的波束形成算法性能优于分组算法的性能,在减少了系统反馈量的同时,最大限度地保证了系统的性能     

基于可变对角加载的稳健空时波束形成算法

针对对角加载方法中加载量难以确定的问题,提出了基于可变对角加载的稳健空时波束形成算法.该算法在宽带信号模型基础上,分解空时宽带波束形成的约束方程,针对多频点约束,推导出空时二维导向矢量真值,得到空时结构可变对角加载波束形成算法的最优权矢量,并给出加载量求解方程,准确地计算出空时波束形成器的对角加载量.仿真结果验证了该算法的稳健性.     

一种基于次元分析技术的鲁棒波束形成算法

针对实际应用中先验知识存在偏差的问题,基于权向量长度恒定的常规线性约束波束形成算法,提出一种权向量长度恒定的最差情况性能优化波束形成算法.分析了神经次元分析(MCA)学习规则与该波束形成优化问题在数学描述上的相似性,利用神经MCA学习规则实现鲁棒自适应波束形成.仿真结果表明,与基于线性约束的波束形成算法相比,该算法具有更强的信号跟踪能力和干扰抑制能力,并且对信号方向向量的偏差具有更强的鲁棒性.     

一种基于GSC框架波束域快速稳健自适应波束形成算法

GSC框架是自适应波束形成降秩算法的统一模型,一般通过构造降秩矩阵来降低算法的运算量,但是降秩矩阵大多通过特征分解来获得,给算法带来了大量额外的运算量。针对此问题,提出了一种波束域的快速稳健自适应波束形成算法,通过转换矩阵将输入信号从高维度的阵元域转换到低维度的波束域,然后在波束域运用子空间类算法,用信号子空间来构造阻塞矩阵、降秩矩阵和映射矩阵,既降低了计算量,又解决了基于GSC框架的自适应算法在信噪比较高时由于期望信号相消导致性能严重下降的问题。仿真结果证明了提出的算法有很好的波束形成性能,验证了算法的有效性。     

频域宽带波束形成算法

宽带线性调频信号应用于相控阵雷达系统时,需采用宽带波束形成处理抑制宽带干扰.宽带波束形成会对线性调频信号的脉压结果造成影响,该文提出一种频域宽带波束形成算法,对数据先做快速Fourier变换再分频率柜进行宽带波束形成,在保证脉压处理性能的同时控制了运算量.该算法的运算量只有滑窗方法的10%左右.仿真结果表明: 该算法能有效地进行宽带波束形成抑制宽带干扰、保证脉压结果的性能.该算法更适合实时性要求高的相控阵雷达应用中.     

半盲算法在自适应波束形成中的应用

文章介绍了半盲算法在自适应波束形成中的应用,根据半盲算法的原理,先运用基于子空间的正交投影波束形成方法确定初始权值,目的是得到次优权值,再用最小二乘恒模算法(LSC-MA)进行迭代。通过计算机对三种自适应波束形成算法的仿真对比,证明了半盲算法收敛稳定,可抑制干扰,恢复期望信号,从而也证实了该算法的可行性,有效性。     

带通采样频域波束形成

常规波束形成算法都是基于过采样率的,这使得多波束成像声呐系统因采样率高,数据吞吐量大,体积．成本和功耗等都很大。本文提出了一种基于帝通采样的频域波束形成算法,将带通采样信号的各频谱分量搬移到原始频谱位置,再进行相位补偿,进而实现带通采样频域波束形成。对其算法进行了仿真,并通过处理海试数据,验证该算法的有效性,为解决多波束成像声呐系统的小型化提供了技术支撑。     

最小方差波束形成与基于最小方差相干系数融合的超声成像方法

在医学超声成像中,最小方差波束形成(MV)可以有效地提高图像的分辨率,但不能提高成像的对比度.针对最小方差波束形成的低对比度,提出一种最小方差波束形成与基于最小方差相干系数融合的成像方法.该方法利用最小方差波束形成的输出取代相干系数中相干部分的能量和,得到加权系数,然后利用该系数加权最小波束形成的结果.仿真成像结果表明:该方法在分辨率、对比度方面都优于传统的延时叠加波束形成法,最小方差波束形成法以及最小方差波束形成与相干系数融合的方法.     

宽零点约束的宽带波束形成

为解决在空间指定区域内形成宽零点抑制宽带干扰的问题,该文提出了一种宽零点约束的宽带波束形成方法。该方法首先利用宽零点约束的窄带波束形成得到频域权值,再利用时域、频域宽带波束形成的等价性求解相应的时域波束形成权值。该方法能够在指定区域内形成期望深度的宽零点,数值实验结果证明了该方法的有效性。该文的方法具有权值计算复杂度低、滤波处理延迟小的特点,适合应用于实际的数字宽带阵列系统中。     

基于波束成形的MIMO-OFDM插值算法

针对MIMO-OFDM系统中波束成形线性球状插值算法复杂度过大并且只适用于非量化波束成形的情形,提出了一种通用的插值算法.该算法通过在导频子载波上反馈波束成形向量,同时利用信道频域相关性,内插重构非导频子载波上的波束成形向量,极大地降低了每个子载波在波束成形时的反馈开销.同时,考虑到实际系统的可实现性,在通用插值算法基...     

基于加权稀疏约束的稳健Capon波束成形性能比较

分析比较了几种加权稀疏约束的Capon自适应波束成形算法的性能,这些算法利用天线阵列增益的稀疏分布特性,存在抑制旁瓣,能降低干扰零陷,提高系统稳健性.通过仿真分析发现:相比于传统的Capon波束成形算法,稀疏Capon波束成形(SCCB)算法和加权稀疏Capon波束成形(WSCCB)算法的旁瓣和干扰零陷均有所降低,但是都存在着干扰零陷不准现象.     

发射波束赋形消除感知用户对主用户干扰算法

针对如何完全消除感知用户对主用户的干扰问题,探讨了如何利用发射端的波束赋形消除感知用户对主用户的干扰.给出了感知网络和主用户网络共存的系统模型和一种最佳波束赋形算法.并对这种最佳波束赋形算法进行了性能仿真,仿真结果表明,该算法较迫零波束赋形算法在性能上更有优势.与经典的迫零波束赋形方法比较,该算法既能消除对主用户的干扰...     

MU-MISO场景下最优化和速率的波束赋形

研究了在一个多用户的下行网络中,基于完美信道状态信息(CSI)的波束赋形设计问题.在该场景下,基站配备多天线,每一个用户为单天线.基站将采用发送波束赋形与用户进行通信.考虑在发送总功率受限的情况下,最大化所有用户的和速率.由于目标函数形式复杂并且是非凸的,导致求解困难.为此,提出了一种基于迫零准则的波束赋形方案.该方案将原问题分解为两个子问题,分别求解.仿真结果表明:相比于传统的基于SLNR的波束赋形方案,所提的方案的性能更好.     

5G网络中基于波束成形和休眠机制的能量优化策略

为提高频谱利用率,5G毫米波通信采用的波束成形技术会对当前的不连续接收(discontinuous reception,DRX)机制产生不利的影响。提出一个基于信道质量提示(channel quality indication,CQI)反馈的不连续接收机制(C DRX),波束成形只在必要的时候进行。在此基础上,通过优化波速成形策略进一步降低波束成形时间,达到节省能量和降低时延的目的。采用半马尔科夫过程对波束失准事件下C-DRX的建模分析,仿真分析验证了所提方案的能量和时延的有效性。     

基于分数时延的宽带自适应波束形成

对于宽带信号,基于移相的窄带波束形成方法会导致方向图波束指向的偏移和主波束畸变,并且无法有效地抑制宽带干扰。该文提出了基于数字时延加抽头延迟线(tapped delay line,TDL)结构的宽带自适应波束形成方法。该方法采用数字时延滤波单元补偿宽带信号在波束指向上的相位和包络偏移,并用基于TDL的空时二维滤波处理抑制宽带干扰。分析和实验结果表明,该方法可以有效地合成空间宽带波束并抑制宽带干扰,提高信干噪比(signal-to-in-terference-plus-noise ratio,SINR)增益。     

MIMO中智能天线技术的应用研究

将智能天线赋形技术引入MIMO系统。根据赋形技术和MIMO的分集复用技术的特点，分析比较了这2种策略的适宜运用条件。通过仿真对不同环境条件下MIMO系统中采用分集复用技术和智能天线赋形技术的系统容量进行比较，指出了为达到最优系统性能，不同环境下应采用的不同天线。