WCDMA系统中基于阵列天线的空时滑动相关器

文中针对使用阵列天线的宽带码分多址(WCDMA)系统，提出了一种新的用于定时搜索和波束形成权值计算的空时滑动相关器(STSC)，利用信号的时域和空域特性，融合了空域波束形成技术，提高了接收信号的信干噪比。STSC可以有效估计多径信号的传输时延，同时捕获自适应波束形成的权值。算法具有低的运算复杂度，仿真结果表明该算法具有好的时延捕获和波束形成权值捕获性能。     

面向二元麦克风小阵列改进的广义旁瓣抵消器语音增强算法

二元麦克风小阵列在手机、助听器等受空间、成本以及运算能力限制的设备中被广泛研究用以提高目标语音质量。二元麦克风小阵列中语音增强算法主要包括波束形成方法以及相干性滤波器方法。波束形成方法的思想是利用目标声源相对阵列的位置关系获取相应的时域和空域信息,可以保留目标声源方向的信号而抑制其他方向的干扰信号;相干性滤波器方法则通过阵元间不同信号的相关性进行噪音抑制。考虑这两种类型方法的优点,本文提出一种面向二元麦克风小阵列改进的广义旁瓣抵消器语音增强算法,通过在广义旁瓣抵消器的固定波束形成支路上使用相干性滤波器,提高固定波束形成输出信号的信噪比,然后在广义旁瓣抵消器自适应支路利用阵列的时域和空域信息对固定波束形成支路输出的信号中残余噪音进行估计,进而获得增强后目标输出信号。仿真和实际试验表明,本文提出的算法明显优于单独使用小阵列波束形成算法和相干性滤波器算法。      

一种稳健的周期平稳信号的盲波束形成算法

因为不需信号个数和导向向量等任何参考信息,基于周期平稳信号的盲波束形成算法在信号处理领域得到非常广泛的应用,然而这类方法是建立在循环频率准确已知基础上的,在实际应用中往往不是如此,循环频率的估计误差将导致算法性能变差,为了改进这点不足,在传统的循环自适应波束形成(CAB)算法的基础上,提出了一种改进的 CAB 盲波束形成算法,经理论分析和计算机仿真,证明了该算法是有效的.     

极化域-空域联合的四元数APES波束形成算法

为了得到稳定的波束方向图、进一步提高极化敏感阵列的滤波性能,文中提出了一种极化域 空域联合的四元数幅度相位估计(Q-APES, Quaternion-Amplitude and Phase EStimation)自适应波束形成算法。首先,利用四元数信号模型很好的保持了两分量阵列各阵元输出信号分量之间固有的正交特性,使得该模型较传统的长矢量模型更适合于极化敏感阵列信号处理。然后,将纯空域的APES算法拓展到极化域-空域联合处理中,给出了Q-APES算法的理论推导和分析,得出了四元数最优滤波权向量,并通过仿真实验验证了文中算法的有效性。计算机仿真结果表明,在强期望信号、低采样快拍数或是入射干扰信号与期望信号相干的情况下,文中算法都可以很好的实现极化域-空域联合自适应滤波。      

遗忘因子法改善盲自适应波束形成性能

绝大多数通信信号都具有循环平稳特性,利用信号的循环平稳特性可以进行真正的盲自适应波束形成,CAB类算法就是其中的一种,它的运算量较小,但鲁棒性不够强。文献中提到一种基于特征空间的盲波束形成算法,该算法将估计的导向矢量约束在信号子空间,提高了算法的收敛速度和鲁棒性。但当循环频率存在误差时,上述算法的性能将急剧下降。本文提出一种改进算法,在估计循环相关矩阵时引入遗忘因子可以大大降低算法对循环频率误差的敏感性,计算机仿真验证了理论分析的正确性。     

存在循环频率误差时的盲自适应波束形成

绝大多数通信信号都具有循环平稳特性，利用信号的循环平稳特性可以进行真正的盲自适应波束形成，例如CAB类算法以及基于特征空间的盲波束形成算法^[3]。但当循环频率存在误差时，上述算法的性能将急剧下降。本文提出一种改进算法，在估计循环相关短阵时引入遗忘因子可以大大降低算法对循环频率误差的敏感性，计算机仿真验证了理论分析的正确性。     

极化域-空域联合的APES波束形成

为了进一步提高极化敏感阵列的滤波性能、得到更为稳定的波束图,将常规的幅度相位估计算法扩展到极化域-空域联合的自适应波束形成中,提出了一种新的波束形成算法SPAPES(Spatial-Polarization Amplitude and Phase Estimation)。首先,给出了算法的信号模型。然后,对所提出算法的滤波原理作了理论推导,得到了最优权向量的表达式。最后,通过仿真实验验证了算法的有效性。计算机仿真结果表明,在强期望信号功率、低采样快拍数的情况下,所提算法都可以很好地在空间-极化联合域中抑制干扰,同时该算法还具有对相干信号的解相干能力。     

单比特宽带数字接收机的频域多波束测向技术

提出了一种用于单比特宽带数字接收机的频域多波束测向新方法,该方法基于优化所得的阵列流形,对射频信号时域直接单比特采样,转换到频域进行检测,然后对过门限的频点分别实现数字多波束形成,利用比幅查表完成空域多目标的联合测频、测向,通过大量的仿真实验分析了该算法对单比特采样数据的多目标处理能力,即在单个、多个独立信号和完全相干信号时所提算法的性能,以及所提算法对幅相误差的稳健性分析.仿真结果和性能分析验证了该算法的有效性和可行性.     

基于GPS循环平稳特性的盲波束形成算法改进

在卫星导航自适应阵列抗干扰中,为避免先验信息误差和阵列误差对自适应波束形成性能的影响,可采用基于正交投影和导航信号循环平稳特性的盲波束形成算法(OCAB)。针对GPS信号,采用周期延迟信号处理的OCAB算法(CDOCAB)时,由于数据长度有限,噪声循环自相关函数估计量不为零,因此将影响循环平稳方法的性能,而采用解重扩数据辅助的OCAB算法(DS-OCAB)可以避免噪声估计误差的影响。将两种算法进行仿真比较,仿真结果表明,DS-OCAB算法可在少数据量的情况下保证算法性能不下降,提高算法的稳健性。     

满足高精度测量的GNSS自适干扰抑制算法

日益复杂的电磁环境严重干扰了全球卫星导航系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）的正常有效运行.多天线空域自适应处理能够有效抑制电磁干扰,但是空域自适应处理算法可能会引入卫星信号载波相位误差.此外,多天线组成的阵列本身存在各种不理想因素也会引入误差,这些对高精度测量系统来说是不可容忍的.为此,本文首先分析了GNSS中常用的空域自适应处理算法在抑制干扰的同时对载波相位测量的影响,在此基础上提出了一种不需要阵列流形信息的盲波束形成算法——二次解重扩算法.其核心思想是在解重扩（De-spread Re-spread,DR）算法的基础上增加频率精估计环节,并根据精估后的载波频率重新构造本地参考信号与接收数据进行相关,从而最小化波束形成权矢量与卫星信号的导向矢量之间的误差,减小了空域抗干扰对卫星信号载波相位的影响.     

一种新的GPS接收机宽带干扰抑制方法

该文针对GPS扩频接收机空时自适应处理结构,提出了一种新的极大抑制干扰的波束形成算法。通过估计空时二维功率谱得到各干扰信号的导向矢量矩阵,并求解出该矩阵的一组最接近期望信号导向矢量的正交基,作为空时二维最优权值。仿真结果表明,该算法增强了空时自适应结构方向图的零陷深度,比传统宽带多线性约束LCMV算法更有效地进行干扰抑制,明显提高了信号干扰噪声比。     

时空域联合的水下未知线谱目标检测方法

水下线谱目标被动检测中,目标辐射线谱信号的方位、频率、个数等信息通常未知,且线谱检测性能容易受到宽带干扰及背景噪声的影响。针对此问题,该文提出一种时空域联合的未知线谱目标检测方法(STJD)。首先,利用线谱信号的相干特性,构建了一种能够自主匹配未知线谱信号的时空域联合滤波器,用以滤除接收信号中的宽带背景干扰及噪声。之后,对滤波信号进行常规频域波束形成得到空时2维波束输出,其具有相对纯净的线谱谱峰。在此基础上提取线谱并利用线谱信息计算空间方位谱,进而实现对线谱目标的检测。理论推导及仿真结果表明该文方法能够对未知线谱信号进行最小均方误差意义下的时空滤波,并能充分地利用线谱信息进行线谱目标的被动检测。与已有基于线谱特征的线谱目标检测方法相比,该文方法对信噪比(SNR)的要求较低,在多目标、多线谱等复杂情况下具有较好的线谱目标检测性能。     

基于时空解析恒模算法的CDMA智能 天线系统盲信号分离

针对恒模算法只能由迭代算法实现和解析恒模算法分辨用户数受限等问题,本文在解析恒模算法基础上,提出空时解析恒模算法(ST-ACMA),并将其应用于CDMA智能天线系统盲信号分离.通过将传统时域或空域的恒模算法扩展到空时域,将求解盲波束权矢量的问题等效成信号子空间盲信号恢复问题,通过多个矩阵的联合对角化处理,闭式得到所有用户信号.数值仿真结果表明,该方法有效地解决了解析恒模算法可分辨用户数受阵元数限制的问题,提高了盲信号分离的性能,有效地克服了多址干扰.     

时间选择性衰落信道DS-CDMA系统的联合时空频3D-Rake

针对Rake接收结构由于快衰落导致多普勒散布，导致系统性能下降的问题，在时频Rake、时空Rake接收机设计基础上，提出一种联合时空频3D-Rake接收结构。利用自适应天线在空间形成定向波束和利用联合时频处理技术，将频域多普勒频率分集的分析方法应用到时空二维处理中，实现基于天线阵列的时空频三维信号处理。通过接收合并具有不同时延、多普勒频移和来自不同方向的信号，实现最大信噪比准则下的最优接收，提高系统分集增益，和时频Rake、时空Rake相比，其系统性能得到进一步提高，数值仿真表明，联合时空频3D-Rake比时空Rake平均信干噪比提高了3dB。     

Weighted adaptively grouped multilevel space time trellis codes

In existing grouped multilevel space-time trellis codes (GMLSTTCs), the groups of transmit antennas are predefined, and the transmit power is equally distributed across all transmit antennas. When the channel parameters are perfectly known at the transmitter, adaptive antenna grouping and beamforming scheme can achieve the better performance by optimum grouping of transmit antennas and properly weighting transmitted signals based on the available channel information. In this paper, we present a new code designed by combining GMLSTTCs, adaptive antenna grouping and beamforming using the channel state information at transmitter (CSIT), henceforth referred to as weighted adaptively grouped multilevel space time trellis codes (WAGMLSTTCs). The CSIT is used to adaptively group the transmitting antennas and provide a beamforming scheme by allocating the different powers to the transmit antennas. Simulation results show that WAGMLSTTCs provide improvement in error performance of 2.6 dB over GMLSTTCs.     

波束空时分组码系统中一种基于ICA的正交检测方案

结合波束形成和空时分组编码的混合系统与传统的单波束发射以及单空时编码发射分集方案相比可以大大提高链路性能;传统的译码方案通常以接收端能够获取精确的信道状态信息为前提;但是对于某些特定的通信环境,这种前提条件通常很难满足.独立分量分析(ICA)技术可以在不进行信道估计的情况下对发射信号实现有效检测.本文针对接收端的信号结构提出了一种基于ICA的正交检测方案;并通过仿真将新方案与传统方案进行了性能比较,仿真结果表明,新方案具有较好的系统适应性和误码率特性.     

Wideband Blind Source Separation Algorithm Based on Beamforming

As the problem of array mixing model of wideband signals cannot be solved by conventional blind source separation algorithms, an improved algorithm based on beamforming is proposed in this paper. First, the received signals are transformed into time–frequency domain, and the delays of source signals are estimated. Then, the received signals are compensated with the estimated delay in frequency domain. Finally, the desired signal is acquired by using Frost wideband beamforming algorithm. Due to adopting the new methods of single source point extraction and delay estimation, the complexity of the proposed algorithm is reduced. Pre-steering delay is used in frequency domain to eliminate the compensation error when the delay is not an integer multiple of the sampling interval, which improves the separation performance significantly. The simulation results show that the proposed algorithm can adequately solve the problem of delay mismatch and achieve wideband blind source separation effectively. The existing algorithms are mostly fail for frequency hopping signals when there are numerous overlapping time–frequency points. In this case, the proposed algorithm still has good separation performance.

     

智能天线与空时编码技术的性能分析

为了研究智能天线自适应波束形成和空时编码技术(等效于MRRC最大比合并分集技术)这两种无线通信系统的关键技术在3G系统中的选择使用或结合使用的可能性及理论依据，比较了它们各自分别在其适用条件下所能达到的对输入信噪比的最优改善性能，得到了从对平均信噪比的改善的广义角度上讲它们是等效和一致的，它们对信噪比的改善都等于做波束形成的阵元数(或相应的分集支路数)的结论．     

基于多级阻塞的稳健相干自适应波束形成

针对期望信号波达角(DOA)估计误差较大时相干波束形成性能下降的问题,该文提出一种基于多级阻塞的稳健相干自适应波束形成算法。该算法首先定义阻塞矩阵,推导多级阻塞原理,并利用其滤除阵列接收信号中的期望信号;然后给出空间中只存在期望信号时,子阵与全阵间阵列流型的映射关系,据此推导全阵扩展变换,并证明其在干扰信号存在条件下的有效性;最终利用扩展变换获取全阵最优权矢量,实现相干波束形成。该算法对期望信号波达角估计误差稳健,且无需干扰信号来向的先验信息,同时可以有效避免阵列孔径的损失。仿真分析验证了算法的优越性和理论分析的有效性。