盲自適應(yīng)波束成形關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著通信需求不斷增大及傳輸數(shù)據(jù)類型的豐富多樣化，通信系統(tǒng)傳輸速率越來越高，容量不斷增大，同時對傳輸可靠性的要求也越來越苛刻?？梢园l(fā)掘空間資源、提升系統(tǒng)空間分辨能力的天線陣列在無線通信系統(tǒng)中發(fā)揮著越來越重要的作用。自適應(yīng)波束成形技術(shù)作為陣列信號處理的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過設(shè)計自適應(yīng)算法迭代更新空間權(quán)系數(shù)，可以實現(xiàn)信號的定向傳輸和接收，增強系統(tǒng)的干擾抑制能力，提升系統(tǒng)容量同時適應(yīng)時變的應(yīng)用環(huán)境。盲自適應(yīng)算法由于不需要發(fā)送訓(xùn)練序列，不需要額外消耗

2、系統(tǒng)資源，因而更有優(yōu)勢。但是隨著天線規(guī)模的增大，傳統(tǒng)的直接針對所有陣元接收數(shù)據(jù)設(shè)計加權(quán)系數(shù)的滿秩自適應(yīng)波束成形算法由于性能衰退嚴重幾乎無法應(yīng)用;另外，傳統(tǒng)的算法對于信號模型誤差非常敏感，當(dāng)給定的導(dǎo)向矢量與實際接收信號的導(dǎo)向矢量之間即便存在微小誤差，基于理想化假設(shè)的波束成形算法性能也會大打折扣。本文的研究內(nèi)容主要圍繞大規(guī)模天線陣列下的降維算法及專門針對模型誤差因素的魯棒算法展開，進一步的，又將單純的空域濾波技術(shù)拓展到空時聯(lián)合自適應(yīng)處理，并

3、應(yīng)用于更實際的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)抗干擾場景，探索設(shè)計了基于聯(lián)合迭代思想的降維方案。具體的研究工作包括以下幾個方面:
　　1)針對大規(guī)模天線陣列的應(yīng)用場景，提出了一種基于CCM盲自適應(yīng)準則的降維波束成形算法，降維矩陣的構(gòu)建基于Krylov子空間。同時算法應(yīng)用可以充分挖掘非圓周信號偽相關(guān)矩陣信息的廣義線性處理技術(shù)來進一步提升性能。進一步的，針對廣義線性處理中增廣相關(guān)矩陣的塊狀共軛對稱特性，本文對提出的直接型算法中降維矩陣的構(gòu)建過程進行化簡

4、，推導(dǎo)得到結(jié)構(gòu)型算法，使得計算復(fù)雜度減小了將近一半。接著，本文又對低維濾波系數(shù)的收斂性能、算法穩(wěn)態(tài)MSE性能、計算復(fù)雜度等進行了理論分析，并通過仿真實驗證實了分析的準確性及所提出的算法相對于其他對比算法的性能優(yōu)越性。
　　2)針對接收模型存在誤差的問題，設(shè)計了一種基于廣義線性處理技術(shù)的最差情況下性能最優(yōu)魯棒自適應(yīng)波束成形算法。首先量化了導(dǎo)向矢量誤差及信號星座圖畸變誤差對廣義線性處理中增廣導(dǎo)向矢量誤差的影響，接著根據(jù)最差情況下性能最

5、優(yōu)算法構(gòu)造優(yōu)化問題，基于多變量聯(lián)合迭代更新的思想，設(shè)計改進的共軛梯度算法更新濾波系數(shù)矢量，同時設(shè)計最速梯度下降法更新對角加載因子。最后，進一步通過仿真實驗，對比探究了魯棒算法的收斂性能、天線波束圖及對到達角誤差的容忍度等。
　　3)將單純的空域濾波技術(shù)拓展到可以感知信號時頻信息的空時聯(lián)合處理場景中，針對GPS系統(tǒng)抗干擾處理器的設(shè)計，提出了基于聯(lián)合迭代思想的聯(lián)合低維分解降維空時自適應(yīng)算法。本文巧妙的對投影矩陣的每個投影矢量進行了稀疏