一种稳健的自适应波束形成器

当信号噪声比超过一定的门限时,线性约束自适应波束形成器对天线的幅相误差有很高的敏感度,即使在误差很小的情况下,期望信号也会如同干扰一样被抑制掉。该文通过对广义旁瓣相消器的阻塞矩阵加以改进,提出了一种对阵列天线误差有良好稳健性的自适应波束形成器。该方法基于广义旁瓣相消器结构,可方便地进行部分自适应,降低运算量。     

一种稳健的自适应波束形成算法

一般自适应波束形成的主瓣和零陷比较尖锐,当存在指向误差,干扰信号或天线平台快速运动时,若实时处理速度跟不上,将导致干扰抑制能力下降,采用高速处理算法代价太大.本文研究了利用导数约束法来改进广义旁瓣相消器的稳健性,对信号的自相关矩阵进行改进,使主瓣和零陷展宽,仿真试验表明该方法对指向误差和当干扰或天线平台快速运动时都具有很好的稳健性.     

一种改进的宽带自适应波束形成器

针对宽带空时自适应波束形成中,增加抽头延迟线（TDL）数目导致空时维度增大从而计算量增加的问题,提出了一种改进的宽带自适应波束形成器。此改进结构基于Frost空时自适应处理的线性约束最小方差（LCMV）准则,抽头数目为空时Frost结构的一半,将阵列分为两类通道,奇通道和偶通道,奇通道选择抽头奇数阶时延间隔,偶通道选择抽头偶数阶时延间隔,在保证具有相同干扰性能基础上可大大降低空时维度与运算量。在理论上进行了干扰抑制性能分析,证明了改进结构与Frost空时结构干扰抑制之后的输出期望功率相同,亦证明了在阵元数目满足大于等于4的偶数时,其抗宽带噪声干扰后干扰剩余功率也与Frost空时结构的相同,影响两种结构输出信干噪比（SINR）的只有噪声部分。最后对比仿真证实了此改进结构的性能与理论分析的正确性与一致性。此结构可应用于宽带空时自适应处理中,具有一定的高效性。     

宽带干扰信号自适应旁瓣相消性能分析及硬件实现

在自适应旁瓣相消技术中,天线的相消增益会随着信号带宽的增加而迅速下降.本文着重分析了利用加延迟线来解决这一问题的方法,对延迟线数目的选取进行了分析和仿真,并利用高速实时信号处理芯片ADSP-TS201实现了具体方案.     

互相关干扰中的宽带自适应波束形成

信号间的互相关干扰导致对期待信号的部分抵消.针对这种情况,提出了内插酉阵列最小均方无畸变响应(UIA-MVDR)宽带自适应波束形成技术以抑制这种干扰从而获取所需信号.UIA-MVDR不受贝塞尔函数展开阶数的限制,使得即使在中小规模阵列情形下,也能获得很精确的阵列流型逼近.相对于传统方法而言,UIA-MVDR能更好地消除互相关干扰.仿真实验表明它具有更佳的性能.     

GSC框架下的最小均方超声波束形成算法

针对传统超声信号幅度变迹方法中主瓣宽度较宽、空间分辨率较低的问题,提出了一种基于广义旁瓣相消器框架下的最小均方超声波束形成算法。该方法基于期望信号最小方差无失真准则,构造广义旁瓣相消器,将接收到的超声信号分解为自适应与非自适应上下两个部分:上支路保留期望信号与噪声信号,且期望信号无失真响应约束得到保证;下支路阻塞期望信号,只含有噪声。将两路信号进行维纳滤波,上下支路噪声得到抵消,期望信号被无失真输出。为了使该算法在硬件上易于实现,采用最小均方算法自适应迭代求取,并给出了FPGA的详细设计过程。仿真实验表明,采用该算法加权的得到的波束与传统幅度变迹方法相比,主瓣更窄,具有抑制干扰和噪声的能力,提高了超声成像的横向分辨率与对比度分辨率。     

自适应波束形成算法工程应用中的关键技术研究

对自适应波束形成算法工程应用中的一些关键技术进行了讨论。着重讨论了基于广义旁瓣对消结构的自适应波束形成器设计中的关键问题。给出了一种基于广义旁瓣对消结构的自适应波束形成算法应用方案,以及试验结果。     

宽带干扰自适应旁瓣相消的方法研究

依据自适应旁瓣相消原理,着重分析了宽带干扰信号对旁瓣相消性能的影响,针对宽带干扰影响下,主辅天线间的波程差、主辅天线通道频率特性的不一致性以及主天线旁瓣的频率敏感特性等引起的自适应旁瓣相消系统的主辅天线2通道信号的去相关作用,采用了主天线通道均衡和子带自适应相消2种方法改善带宽特性,并通过MATLAB仿真验证,仿真结果表明该两种方法均可明显改善系统的相消性能,达到良好效果。     

基于广义旁瓣对消器的Laguerre宽带波束形成

基于Frost 结构的Laguerre 宽带波束形成器可以获得比FIR 宽带波束形成器和IIR 宽带波束形成器更好的性能,但其需要单极点的最优求解过程,存在计算复杂度较高及收敛速度较慢等问题.该文提出一种基于广义旁瓣对消器(Generalized Sidelobe Canceller, GSC)的Laguerre 滤波器宽带波束形成算法.该算法首先建立基于GSC结构的Laguerre 宽带波束形成器模型,然后利用最小二乘方法给出一种低复杂度的极点求解方法,最后利用归一化最小均方根误差方法实现宽带波束形成.仿真实验及理论分析表明,该方法无需基于Frost 结构的Laguerre 宽带波束形成器单极点最优求解过程,在保证算法较高的输出信干噪比的同时,减少了计算复杂度,提高了收敛速度.      

自适应波束形成器的研究设计

自适应波束形成技术是智能天线领域的核心技术,其利用自适应波束形成算法,根据用户的空域信息来产生空间定向波束,将波束的主瓣对准期望用户的来波方向,旁瓣或零陷对准干扰信号的来波方向.文中介绍了一种基于DSP结合FPGA的波束形成器的实现形式,该系统能够实时地处理数据,并很好地完成预定指标.     

近程强杂波限幅处理对旁瓣相消性能的影响

分析了雷达同时受到有源干扰和无源干扰的情况下其抗干扰性能下降的原因。通过数学推导以及仿真实验对各种因素进行分析,结果表明:引起雷达抗干扰性能变差的原因是由于限幅对旁瓣相消性能的影响。     

一种改进的基于LC-GSC的主瓣干扰抑制方法

针对线性约束广义旁瓣相消器(LC-GSC)存在主瓣干扰时天线自适应方向图会出现主瓣波束畸变及副瓣电平升高的问题,给出了一种通过阻塞矩阵对数据进行预处理的主瓣干扰抑制方法,对线性约束广义旁瓣相消器进行了改进,先利用阻塞矩阵预处理实现主瓣干扰抑制,再通过线性约束广义旁瓣相消器进行波束形成,有效地解决了波束主瓣变形及旁瓣电平升高的问题。仿真分析验证了改进方法的有效性。     

A Decision Aided CDMA Receiver with Partially Adaptive Decorrelating Multi-User Interference Cancellation

A CDMA receiver with enhanced multiple access interference (MAI) suppressionis proposed for a pilot symbols assisted system over multipath channels. Thedesign of the receiver involves the following procedure. First, blind adaptivecorrelators are constructed at different fingers based on the scheme ofgeneralized sidelobe canceller (GSC) to collect the multipath signals andsuppress MAI. A low-complexity partially adaptive (PA) realization of the GSCcorrelators is proposed which incorporates multi-user information for reducedrank processing. By a judiciously designed decorrelating procedure, a new GSCstructure is obtained in which the MAI are decorrelated and suppressedindividually. The next step is then a simple coherent combining of thecorrelator outputs with pilot aided channel estimation. Finally, furtherperformance enhancement is achieved by an iterative scheme in which the signalis reconstructed and subtracted from the GSC correlators input data, leadingto faster convergence of the receiver. The proposed low-complexity PA CDMAmulti-user receiver is shown to be robust to multipath fading and channelerrors, and achieve nearly the same performance of the ideal maximum SINR andMMSE receivers by using a small number of pilot symbols.     

基于稳健最小二乘的鲁棒波束形成

为解决Capon波束形成器在存在导向矢量失配时的性能急剧下降问题,提出了一种结合广义旁瓣对消器和稳健最小二乘的鲁棒波束形成算法.该算法利用广义旁瓣对消器原理将Capon波束形成器转化为最小二乘问题,然后在数据协方差矩阵误差的范数约束下将其转化为二阶锥规划问题,并利用高效内点法得到最优解.所提出的算法经推导证明属于对角加载类.仿真分析表明,该算法在导向矢量失配和快拍不足时仍具有较好的性能.     

外辐射源雷达模糊函数副峰抑制算法研究

外辐射源雷达模糊函数副峰可能会导致检测虚警及弱小目标遮蔽.为抑制模糊函数副峰,提出了一种基于广义旁瓣对消结构的接收机滤波器设计方法,得到了广义旁瓣对消滤波器的闭式解,定量分析了该方法的信噪比损失,指出了副峰高度等因素与信噪比损失的关系.为避开滤波器设计中的高维矩阵求逆运算,提出了快速实现方法.理论分析及基于实测数据的数值计算结果表明,算法能将模糊函数副峰抑制到任意高度,且具有最小的信噪比损失.     

An iterative approach to MVDR beamforming with multi-cycle optimisation

An iterative approach to GSC beamforming is presented. The algorithm is able to achieve a GSC solution through a number of optimisation cycles, each of which includes several iterative weight vector updates. The algorithm is flexible and a weight vector may contain one or a few beamforming weights, implementing the optimal solution with reduced dimensionality. It is shown through theoretical analysis that the weight vector convergences with the proposed algorithm. The effectiveness of the algorithm is demonstrated through simulation results.     

基于子带TF-GSC麦克风阵列语音增强

为了加快基于传递函数广义旁瓣相消器的麦克风阵列语音增强系统的收敛速度,将其自适应模块的输入信号分解到子带以进行处理,并将多通道维纳滤波器引入传递函数广义旁瓣相消器的非自适应支路,以便更有效地抑制非相干噪声.实际测试结果表明,相对于基于全带广义旁瓣相消器的麦克风阵列语音增强系统,采用该子带传递函数广义旁瓣相消器结构的语音增强系统具有更高的输出信噪比.     

基于相关性的杂波环境自适应对消方法

旁瓣对消技术是应对旁瓣有源压制干扰的有效手段。实际应用发现,对于工作在具有强杂波环境的中近程雷达,指向杂波区域的回波数据中会存在大量乃至全距离的杂波数据,对干扰样本的选取带来了极大困难。错误选取强杂波数据作为干扰样本不仅难以有效对消干扰,还可能对检测目标的回波造成恶劣影响。本文提出一种基于相关性的杂波环境自适应旁瓣对消方法,首先统计辅助波束与主波束之间的干扰相关性,然后根据相关性统计结果采取不同的对消处理措施,仿真试验平台的试验数据表明本文方法不仅可以在强杂波环境下有效提取样本进行对消处理,而且保障了弱杂波环境下的对消性能,较大地提高了旁瓣对消方法在杂波环境下的适用性。     

一种基于广义旁瓣相消的改进降秩算法

在处理大型阵列时,阵元数较多,通常对阵列采用降秩处理可以较好地解决运算量过大的问题。基于广义旁瓣相消器(GSC)框架的降秩变换自适应滤波是各种降秩自适应滤波算法的统一模型。分析了基于GSC框架的几种降秩自适应滤波算法,针对当降秩阶数大于干扰数时方向图旁瓣过高、波形混乱和系统性能下降问题,提出了一种基于GSC框架的改进降秩算法,该算法利用特征子空间对GSC阻塞矩阵加以改进,使用改进后的阻塞矩阵进行降秩自适应处理,仿真结果证明了改进算法可以降低旁瓣电平,并形成较好的波束形状,提高了GSC性能的稳健性。