稳健的全阵波束形成方法

由于相干干扰和角度估计误差影响波束形成性能,对此提出一种稳健的波束形成方法。采用加权空间平滑算法去除相干性;对期望信号施加约束,保证一定角度估计误差范围内算法的稳健性;进行全阵波束形成变换,避免阵列孔径损失。仿真结果表明,在相干干扰环境中,该算法的方向图在期望信号方向有明显主瓣,有利于接收期望信号;在一定的角度估计误差范围内,该算法可保持比较高的且比较平坦的输出信干噪比;随着输入信噪比的增加,输出信干噪比几乎线性增大。     

一种基于协方差矩阵重构和EMP的宽带波束形成算法

在宽带波束形成中,若干扰信号从主瓣方向进入,会引起主瓣畸变、旁瓣电平抬高,从而使波束性能严重恶化。为了解决波束形成中的这些问题,研究了一种基于协方差矩阵重构和特征投影预处理（EMP）的宽带波束形成算法。该算法首先通过EMP算法求取阻塞矩阵,对接收信号进行干扰相消预处理阻塞掉主瓣干扰;然后通过相干信号子空间（CSM）方法、协方差矩阵重构求取合理的协方差矩阵;最后进行波束形成。在主瓣干扰、旁瓣干扰同时存在的情况下,该算法能够自适应地阻塞主瓣干扰、抑制旁瓣干扰,解决了存在主瓣干扰情况下宽带波束形成的波形畸变问题。计算机仿真验证了该算法有效性。     

一种精确控制旁瓣的自适应波束形成算法

提出了一种精确控制旁瓣和抑制干扰的自适应波束形成算法。它是通常的最小方差无畸变（MVDR）波束形成算法的改进形式，使阵列输出信号功率最小的同时，保持目标信号方向的无失真响应，并且严格保证旁瓣低于某一给定值，抑制干扰。在仿真过程中，充分应用了二阶锥规划（second—order cone programming）算法，并与MVDR波束形成算法进行比较，验证了方法的正确性，同时研究了该算法的稳健性。     

一种用于GPS抗干扰的稳健盲波束形成算法

导航系统中接收信号微弱,到达GPS接收机天线的有用信号十分微弱,很容易受到各种人为和非人为干扰的影响.循环自适应波束形成(CAB)算法作为一种盲波束形成算法,具有较低的计算复杂度和较快的收敛速度,因此,是一种有效的盲波束形成算法,算法非常适用于GPS抗干扰.但是,CAB算法的稳健性不足,为了提高原算法的稳健性,在约束的循环自适应波束形成(C-CAB)算法的基础上,结合正交投影和协方差矩阵加权提出一种新的稳健算法,仿真结果证明了算法的有效性.     

一种宽带恒定束宽自适应波束形成算法

在宽带恒定束宽波束形成中,强干扰信号是导致波束性能下降的一个重要原因.为了抑制强干扰信号特别是快速运动中的强干扰信号,提出了一种宽带恒定束宽自适应波束形成算法.首先采用一种具有零陷控制特性的自适应波束形成技术形成参考波束图,然后利用二阶锥规划的方法计算出其它子带上与参考波束图既有相同主瓣响应又有相同零陷响应的自适应权向量,同时通过对白噪声增益的限制来保证算法的稳健性.不仅具有恒定束宽波束的特性,而且具有自适应波束零陷控制的特性,从而保证对强干扰信号有较强的抑制能力.仿真结果验证了该算法的有效性.     

基于调零技术的相干干扰抑制方法

在干扰信号相干的情况下, 一般波束形成方法不能准确地对相干信号和期望信号进行到达角（DOA）估计, 干扰抑制效果较差。通过对相干信号和加权矢量二次型性能函数的分析, 提出了一种相干干扰抑制方法, 即基于多约束最小均方（multiple constrained least mean square, MC-LMS）算法的空域调零抗干扰技术。该方法利用MC-LMS算法迭代计算权值, 并对阵列信号自适应加权输出, 通过频谱分析可以得到抑制干扰的效果。计算机仿真和工程实现表明该方法在复杂的电磁环境下能对相干干扰进行抑制, 并通过抗干扰的数量和抗干扰性能验证了该方法的有效性。     

基于静态波束综合的波束域预处理算法

针对自适应波束形成的波束域方法在波束覆盖区域外存在强相关干扰源时多目标方位估计失效的问题,提出采用静态波束综合的波束域预处理算法。该算法利用多波束系统输出确定干扰大致方位,再以常规波束的权矢量为期望权矢量,通过求解最优化问题得到最优权矢量,在波束覆盖区域外的相关干扰源附近方位形成较宽零陷。仿真结果表明,该算法在相关和非相关干扰源情况下,均能较好的抑制干扰,进一步提高了波束域预处理方法的抗干扰能力。     

基于协方差矩阵重构的稳健自适应波束形成算法综述

Capon波束形成器作为理论上最优的波束形成器具有良好的干扰抑制能力。然而Capon波束形成器对于模型失配误差非常敏感,尤其是针对协方差矩阵和期望信号导向矢量误差,波束形成器的性能会严重下降,这大大降低了波束形成器的稳健性。目前,一系列基于协方差矩阵重构的稳健自适应波束形成算法被提出,这些算法核心思想都是利用Capon功率谱一定的角度范围内积分来重构出协方差矩阵。本文首先介绍了波束形成的信号模型,然后在Capon波束形成器的基础上,介绍了4种基于协方差矩阵重构的稳健自适应波束形成技术,最后对未来波束形成技术的研究热点进行了展望。     

基于子空间跟踪的递推稳健自适应波束形成*

为了解决实时系统应用中,通用秩信号模型的稳健自适应波束形成算法受计算复杂度高的限制这一问题,基于子空间跟踪理论,运用梯度下降法提出了一种递推稳健自适应波束形成算法,有效降低了计算量,提高了系统性能,改善了阵列输出的信干噪比。仿真结果表明,该算法具有快速收敛性与优越的稳健性。     

基于水平极化定向天线阵的数字波束形成算法

研究窄带多径环境下基于短波水平极化定向天线阵列的数字波束形成算法,短波定向天线阵列流型复杂无法确定建模,常采用盲波束形成算法。针对现有盲波束形成算法所需先验信息多、弱信号效果差、使用范围有限且复杂度较高等问题,设计了一种短波多极化异构阵列协同处理方案,提出了基于自适应加载投影反馈的多径增强波束形成算法。该异构阵列包含短波垂直极化全向天线阵和短波水平极化定向天线阵,充分利用两种极化阵列优点,算法综合利用空间平滑、协方差矩阵求逆和空间投影等方法,通过自适应加载处理提高波形估计的稳健性。算法计算简便,所需先验信息少,非理想条件适应性强。推导了算法的实现过程和误差分析,计算机仿真验证了算法的有效性。     

一种基于特征空间的盲波束形成算法

绝大多数通信信号都具有周期平稳信号特性。利用信号的周期平稳特性可以进行真正的盲自适应波束形成,因而受到了广泛关注。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。本文针对其不足,提出了一种基于特征空间的盲波束形成算法。该算法将估计的导引矢量约束在信号子空间,降低了目标信号含于自相关估计矩阵和有限次快拍相关阵引起的子空间扰动的影响,提高了算法的收敛速度和鲁棒性。同时,目前用于进行子空间分解的新算法层出不穷,运算量不断降低。因此,本文提出的盲算法具有很强的实用性和广阔的应用前景。计算机仿真验证了理论分析。     

基于波束形成与多参考源噪声对消的语音增强算法

通过传声器阵列采用波束形成技术采集语音信号,同时使用参考传声器获得背景噪声信号,本文提出一种基于波束形成和自适应多参考噪声对消的语音增强算法。该算法不依赖任何信号模型且无需对噪声信号的统计特性进行先验假设,可以适应背景噪声的突然改变,同时具有良好的实时性和鲁棒性。可广泛应用于复杂噪声环境下目标语音识别,仿真结果表明了该算法的有效性。     

宽带电力线MIMO通信中基于能效的波束成形算法

宽带电力线MIMO通信中,由于存在多用户干扰和共信道干扰,需要应用波束成形算法消除,由于信道状态信息不能准确获得,需要对信道进行量化反馈,故反馈误差会导致系统性能下降;针对此问题,本文提出了一种考虑量化误差影响的波束成形算法,此算法在保证用户服务质量的前提下,以最大化系统能源利用效率为优化目标,仿真验证了此波束成形算法的有效性和鲁棒性.     

Adaptive processing for beamforming with coherent interference using uniform circular arrays

The paper deals with the problem of adaptive array beamforming using a uniform circular array (UCA) in the presence of coherent interference. The well-known scheme of spatial smoothing (SS) widely used to tackle the coherent problem in the cases of 1-D uniform linear array (ULA) and uniform rectangular array (URA) cannot work for the UCA case. This is mainly due to the fact that the direction vector of each signal received by a UCA does not possess a Vandermonde structure. In this paper, we present a method based on subarray beamforming in conjunction with an averaging scheme to effectively mitigate the effect due to coherent interference in the UCA case. Theoretical analysis regarding the validity of the proposed method is also presented. Several simulation examples are provided for showing the effectiveness of the proposed method.     

认知无线电中发射端多波束形成算法及接收端低旁瓣波束形成算法

在认知用户基站发射端,针对多用户产生多波束使每个波束的主瓣方向对准目标信号 而零陷对准干扰方向,实现多用户同频通信从而提高频谱的利用率。而接收端需要波束形成 算法具有抗干扰的能力,因此,本文提出了适用于授权用户基站接收端的低旁瓣波束形成算 法,在主用户面对干扰时,其接收信号质量不会大幅下降。仿真实验验证了本文的算法。     

基于波束成形的60GHz无线局域网络定位算法

针对60GHz信号在非视距（NLOS）环境下测距困难的问题,提出一种基于波束成形的60GHz无线局域网络（WLAN）定位算法。首先,通过借助波束成形技术进行最强路径搜索,波束成形算法将天线的最大增益方向指向接收最强多径信号的方向,在增强搜索鲁棒性的同时扩大了定位覆盖范围;然后,对NLOS条件下的时延偏差进行建模,重构NLOS测量数据;最后,为进一步提高定位精度,设置检测阈值,引入异常值检测机制。采用Matlab仿真平台在STAs-STAs信道模型进行仿真,结果表明,NLOS环境下基于传统相干估计的到达时间（TOA）定位算法的定位误差约为2m,定位成功率仅为0.5%,而采用基于波束成形的60GHz定位算法后,定位误差降低至1.02cm,定位成功率高达94%。因此,波束成形技术为NLOS环境下的60GHz定位提供了解决思路,有效地提高了60GHz室内定位精度和定位成功率。     

基于麦克风阵列的语音增强算法

为解决现有语音增强算法需要麦克风数量较多和受估计误差影响较大的问题,提出一种改进的声源定位和波束形成方法。在现有声源定位算法利用时间延迟的基础上,引入能量衰减参数,实现利用双麦克风进行声源定位的目标;在波束形成算法中引入加载系数,在出现协方差矩阵统计失配时仍可对期望方向聚焦,提高波束形成算法的鲁棒性。仿真结果表明,改进后的算法与传统算法相比具有更强的鲁棒性。     

超分辨率下的部分重叠干扰抑制

在船舶自动识别系统中,波束形成算法在目标信号受到来向相近的部分重叠干扰时存在性能严重下降的问题。针对上述问题,提出一种超分辨率下的部分重叠干扰抑制算法。算法通过自回归模型预测的方法求解自回归系数,进而进行虚拟阵元扩展预处理,并采用基于广义奇异值分解的波束形成算法完成目标信号的估计以及对部分重叠干扰的抑制,克服了上述场景下波束形成器在信号来向相近时性能较差的问题。仿真结果表明,所提算法通过结合阵列扩展与波束形成的特点,能够在不增加实际阵元的情况下较原阵列具备更高的分辨率。