穩(wěn)健抗干擾及波束形成算法研究.pdf

1、由于自適應(yīng)波束形成技術(shù)在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，自適應(yīng)波束形成算法的穩(wěn)健性已成為陣列信號(hào)處理研究中的熱點(diǎn)領(lǐng)域之一。在許多經(jīng)典的算法中，因?yàn)槭褂玫目炫臄?shù)據(jù)中含有期望信號(hào)，所以很容易受到期望信號(hào)功率和期望信號(hào)導(dǎo)向矢量失配的影響。特別是在強(qiáng)期望信號(hào)背景下，這些算法的穩(wěn)健性還有待提高。近幾十年來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)，提出了許多改善波束形成算法穩(wěn)健性的方法。本文分別基于期望信號(hào)DOA（Direction Of Arrival）失配以及存在幅相誤差導(dǎo)

2、致的導(dǎo)向矢量失配兩種情況，對(duì)多種經(jīng)典算法以及改進(jìn)算法進(jìn)行了研究。
　　本文首先給出了陣列信號(hào)的接收模型，并介紹了幾種經(jīng)典的波束形成算法。通過仿真實(shí)驗(yàn)，基于只存在期望信號(hào)DOA失配和由幅相誤差引起導(dǎo)向矢量失配這兩種情況，分析研究了不同期望信號(hào)功率和不同快拍數(shù)對(duì)這些波束形成算法的影響。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，Capon算法在以上不理想因素存在時(shí)的性能嚴(yán)重下滑，而對(duì)角加載算法以及特征子空間算法能在一定程度上改善了 Capon算法的穩(wěn)健性，但卻

3、并不適用于強(qiáng)期望信號(hào)時(shí)有失配的情況。
　　鑒于經(jīng)典的波束形成算法不適用于強(qiáng)期望信號(hào)背景，本文研究了幾種基于矩陣重構(gòu)思想的穩(wěn)健波束形成算法。通過重新構(gòu)造干擾加噪聲協(xié)方差矩陣，避免使用含有期望信號(hào)的樣本協(xié)方差矩陣來求解最優(yōu)權(quán)值，并通過重新估計(jì)新的導(dǎo)向矢量，使算法在較強(qiáng)期望信號(hào)背景下對(duì)失配情況具有一定的穩(wěn)健性。
　　本文還研究了幾種使用校正期望信號(hào)導(dǎo)向矢量的方法來提高波束形成穩(wěn)健性的算法。這些方法都是利用已知的期望信號(hào)來波方向所在

4、的一個(gè)空間范圍，通過二次規(guī)劃以及空間投影的方法，估計(jì)出期望信號(hào)的實(shí)際導(dǎo)向矢量，以提高算法對(duì)導(dǎo)向矢量失配的抵抗能力。
　　在本文的最后，結(jié)合旁瓣對(duì)消結(jié)構(gòu)以及空間投影的思路，發(fā)展出一種新的穩(wěn)健波束形成算法。算法通過最大化期望信號(hào)功率求得校正后的期望信號(hào)導(dǎo)向矢量，以提高算法的穩(wěn)健性能。相對(duì)于常規(guī)旁瓣對(duì)消算法，該算法對(duì)導(dǎo)向矢量失配具有一定的穩(wěn)健性；而相對(duì)于空間投影方法，新方法可以在性能沒有損失的情況下使算法運(yùn)算復(fù)雜度在一定程度上得到降低。