频率选择性信道中的多用户分布式波束形成技术

该文研究频率选择性信道中多用户点对点分布式中继网络波束形成技术。为了均衡源节点与中继节点以及中继节点与目标节点之间的频率选择性信道,该文提出的波束形成技术在中继节点上采用有限长响应滤波器和滤波而后转发的中继数据传输方法,以最小化中继节点的发射总功率为目标,同时满足所有目标节点的服务质量(QoS)。该波束形成优化问题的直接形式由于其非凸性而难以求得最优解。该文采用半定松弛(SDP)方法将其近似为凸优化问题,进而可以用内点法高效快速求解。仿真结果表明,相较于传统的放大而后转发的波束形成技术,所提波束形成方法能有效提高频率选择性信道中多用户中继网络的性能。     

分布式目标下行波束形成

研究了智能天线在下行链路的应用。利用上行链路接收数据,建立分布式目标信道模型。估计移动用户的发射角、扩展角度和发射功率以及下行信道相关矩阵,确定下行链路的波束形成方法。即对频分复用（FDD）系统进行上行相关矩阵变换,构建下行信道协方差矩阵,利用最大合并比准则获得下行链路权值。计算机仿真证实了这种方法的有效性。     

快衰落信道条件下无线中继系统波束形成方案

随着设备小型化的发展趋势,天线间距较小,信道具有相关性;且假设发射端处于高速移动状态,无法获得完全信道状态信息,只能根据部分信道状态信息设计发射端波束形成方案。针对发射端和接收端配置多天线的固定增益放大转发无线中继系统,以最大化接收端信噪比为准则,设计了基于部分信道状态信息的波束形成方案,推导了系统中断概率和平均误符号率的闭合表达式,通过仿真验证了性能分析的有效性和所设计方案的优越性。在平均误符号率为10-2、相关系数为0.8时,所提方案比反馈信道状态信息的方案节约1.6 dB的信噪比。     

基于波束形成的分布式卫星SAR成像

针对分布式卫星SAR系统的正侧视工作模式，建立了雷达信号的回波模型，提出了利用修改的距离－多普勒（RD）算法进行单个星载SAR成像的算法及波束形成合成分布工卫星SAR图像的算法。理论分析和仿真结果表明：利用该算法能提高图像的信噪比，使图像质量得到提高。     

波束形成：一种广泛适用的空间滤波方法

波束形成器是一种处理器,它通过和传感器阵相连接提供一种通用的空间滤波形式。传感器阵收集传播场中的空间样本,这些样本由波束形成器处理。其目的是在存在噪声和干扰的条件下对来自所需方向上的信号作出估计。波束形成器执行空间角度滤波以分离频率重叠但来自不同空间位置的诸信号。本文从信号处理方面对波束形成器作出概括,其重点放在最近的研究成果上,讨论了数据独立的波束形成,统计最佳波束形成,自适应波束形成,和部分自适应波束形成。     

多跳多中继无线网络中的协作波束形成技术

针对多跳多中继无线网络中的协作波束形成技术进行研究.在基于放大转发机制的三跳协作通信系统中,对2个中继节点簇的协作波束形成矢量进行联合设计,以求在目标节点获得最大的接收信噪比.该方法首先将原始优化问题加以推导简化,然后应用半定规划方法求解获得协作波束形成矢量的次优解,并结合对分搜索算法加以改进.仿真结果表明,提出的协作波束形成方法可取得明显优于固定放大增益中继策略的接收信噪比.     

频率不变波束形成技术的研究进展

频率不变波束形成（FIB）技术可以在所有频率范围内不失真地接收到来自空间某一方向的宽带信号。文中综述了频率不变波束形成技术的研究进展,主要包括基础的采样率法、贝塞尔函数法、新型傅里叶变换法和同心圆阵列方法等。分析了相关的波束形成原理,比较了其特点,最后得出了相关结论。     

复杂干扰环境下自适应波束形成技术

本文研究一种适用于宽带、移动、相关或非相关等复杂干扰环境下,自适应数字波束形成算法。噪声信号来波方向采用极大似然法估计。优化判据中加入适当阶次的导数约束能改善复杂环境下的波束赋形特性,与SMI算法和kalman滤波算法的计算机仿真比较表明,本算法性能较优,平稳性更好     

基于俯仰频率分集技术的波束形成方法

传统频率分集阵列雷达在水平阵元间引入线性频率偏差,其波束在方位维与距离维具有耦合性,且存在栅瓣。针对此问题,该文提出一种基于俯仰频率分集技术的波束形成方法。首先建立俯仰频率分集阵列雷达信号模型,详细分析了发射方向图的时间依赖性和栅瓣特性。然后通过设计接收端的阵元参数,合成无栅瓣的发射-接收方向图。仿真实验验证了所提方法的有效性,所得波束在距离维与方位维无耦合,且主瓣宽度较窄。     

基于Householder多级维纳滤波器的全联通WSN分布式LCMV波束形成器方法

针对减少分布式LCMV波束形成器在全联通WSN中的计算量问题,提出基于Householder多级维纳滤波器(HMSWF)的分布式LCMV波束形成器方法.该方法通过有效引入HMSWF技术避免本地协方差矩阵估计及求逆运算,能以更少的计算量获得分布式LCMV波束形成器相同的输出性能.另外,还可以在递推过程中进行合理截断处理来进一步降低运算量.计算机仿真结果验证了算法的优良性能.     

两根分布式接收天线载波频偏的联合估计

该文在平坦瑞利衰落信道下,针对一根发射天线、两根分布式接收天线场景,提出了一种缩小频率搜索范围的最大似然准则载波频偏联合估计方法。该方法利用载波频率、收发天线晶振精度和移动台最大运动速度的先验信息,确定了两个载波频偏之差的取值区间;联合各接收天线的相关值滑动此取值区间进行搜索,相比已有方法缩小了搜索范围。仿真结果表明,在信噪比为5 dB,载波频率为2 GHz,发射天线晶振精度为10 ppm,接收天线晶振精度为1 ppm,移动台最大运动速度为120 km/h的条件下,载波频偏联合估计的均方误差性能高出已有方法一个数量级。     

分布式无线Ad Hoc传感器网络中的合成式波束形成

分布式无线Ad Hoc传感器网络中的合作式波束形成的性能分析是建立在随机阵理论和移动通信波束形成的基础上的。在分布式Ad Hoc传感器网络中,每个传感器节点有一个全向天线,且在簇中的节点传输同一信号,使信号在远区场的目标方向上叠加。波束的方向的随机性是由无线Ad Hoc网络结构决定的。介绍了随机阵理论和移动通信波束形成,接着介绍了系统模型,分析了波束的方向特性,着重讨论了平均方向性增益,推导出平均方向性增益的近似公式。     

滤波器后置的多目标数字波束合成方法

数字波束合成是多目标数字相控阵天线中一个核心处理模块。在采用FPGA 实现波束合成时,由于不同类型滤波器的存在,需要消耗大量DSP48 Slices 资源。根据目标信号具有频分复用的特点,同时考虑相控阵加权与信道化滤波、正交变换滤波的关系,可以将上述两种滤波器合并成一个滤波器,并且置于加权求和模块之后。新的波束合成方法在保持阵列增益不变情况下,使得后置滤波器个数仅仅决定于目标数量而不是阵元数量,从而大大减少FPGA 资源的消耗。论文不仅分析对比了传统方法和滤波器后置方法的DSP48 Slices 资源消耗,还通过方向图和阵列输出SINR 仿真来证明新方法的有效性。     

大尺度衰落LTE协作通信的波束成型优化设计

大尺度衰落环境不仅具有较长的信道延时特征,而且具有明显大于LTE调制带宽的系统交换延迟。当基于相邻小区基站进行虚拟天线联合处理,并对多个接收簇进行组播协作通信时,必须考虑两类延时带来的延时误差。此时,每个接收簇由多个单天线接收节点构成,簇内节点接收相同的信息流,不同簇间信息流不同。文中研究了发射天线之间存在交换同步延迟的情况下的信道估计性能,评估了系统整体性能,并在此基础上提出了一种波束成型的优化设计方案。仿真及部分算法分析表明,新算法可通过对每个接收节点的信号与干扰加噪声比(SINR)进行优化来提升整体系统性能,可在实际大尺度LTE工作环境下获得更好的系统性能。     

Multiuser MIMO Systems with Random Transmit Beamforming

This paper considers the wireless downlink transmissions in a single cell environment, for which the base station (BS) is assumed to schedule its transmission to each mobile station (MS) on a time-slot basis. Only one MS is selected for transmission during each time-slot and the selected MS possibly changes from one time-slot to another. This transmission scheme is thus referred to as dynamic time-division multiple-access (D-TDMA). Random transmit beamforming with the feedback of effective signal-to-noise ratio (ESNR) was proposed by Viswanath and Tse [IEEE Transactions on Information Theory, Vol. 48, No. 6, pp. 1277–1294, 2002] for D-TDMA-based systems in which multiple transmit antennas are equipped at the BS but only single receive antenna is equipped at each MS, or the so-called “MISO” systems. It was also shown in [Viswanath and Tse, 2002] that when the number of MSs in the system becomes large, the system throughput achieved by random transmit beamforming converges to that by coherent transmit beamforming which, however, requires the complete channel state information (CSI) of each MS at the BS. This paper extends upon the work in [Viswanath and Tse, 2002] to a more general scenario for which multiple transmit antennas and multiple receive antennas are equipped at the BS and each MS, respectively, or the so-called “MIMO” systems. We also consider several linear and nonlinear receiver structures and propose novel power allocation schemes to further improve the achievable system throughput. The throughput performance of the proposed receivers and power allocations schemes is compared through computer simulations and their fast convergence to the system throughput by coherent transmit beamforming is demonstrated.

可见光与射频聚合系统稳健波束成形设计

该文首次研究了可见光通信(VLC)与射频(RF) 聚合系统稳健波束成形设计。具体来说,在VLC和RF信道状态信息(CSIs)都不完美的情况下,该文提出了稳健波束成形设计方案,研究了同时满足最小速率要求和调光控制约束的总传输功率最小化问题。然而,稳健波束成形设计问题存在无限多的约束,这是难以处理的。通过半正定松弛(SDR),首先对非凸原问题进行松弛,然后利用$\mathcal{S}$引理将其重新表述为凸半正定规划(SDP),用内点方法可以有效地求解。最后,数值仿真结果验证了所提稳健VLC-RF聚合系统的鲁棒性和有效性。     

基于单脉冲体制的波束形成网络

单脉冲二次雷达要求天线具有和、差和副瓣抑制三个通道。本文从系统上对三种波束的形成进行了分析和仿真,并采用魔T、Wilkinson功分器和耦合器组成波束形成网络,从工程上进行了精心的设计,结果表明完全满足实际使用的要求。