CDMA系统中一种快速有效的盲波束形成方法

利用DS-CDMA系统的工作原理,提出一种基于鲍威尔法的最大化阵列输出功率的盲波束形成方法．只需检测相关器解扩后输出信号移相合并的功率,即可求出用于搜索的共轭方向,自适应地调整阵列天线中各阵元的相位,使形成波束指向期望用户的来波方向．该方法降低了系统复杂度．数值仿真结果表明,鲍威尔法与类似优化算法相比,提高了波束形成的稳定性,减少了计算量,并在同等收敛精度下具有更优的方向图．单信号入射时本方法的迭代次数和乘法次数约为同类方法的10％,双信号入射时的计算量进一步减小至同类方法的2％．     

抗干扰阵列天线的小型化及波束形成技术分析

在抗干扰阵列天线小型化的基础上,提出了一种波束形成的新技术．在实际设计中,通过减小阵列天线单元之间的间距实现了阵列天线的小型化;编制高频结构仿真VBScript脚本程序来提取阵元的有源方向图和有源阻抗数据;在Matlab中编写了基于差分进化算法的优化设计程序;通过Matlab来调用高频结构仿真进行全波仿真分析,得出最优的阵元加权因子以实现抗干扰阵列天线的波束零陷．研究结果表明,该技术能够非常精准地在干扰方向(30°,10°)上形成零陷,且零陷深度提高了32dB．     

一种未知信源数的共形阵DOA算法

针对目前绝大多数共形阵波达方向估计算法需要进行信源数估计且波达方向估计性能易受信源数估计误差影响的问题,提出了一种引入虚拟期望信号的未知信源数共形阵波达方向估计算法.在介绍共形阵窄带信号接收模型及自适应波束控制原理的基础上,利用最大信干噪比准则下的最优权矢量对引入虚拟期望信号后的阵列接收数据进行加权处理,以阵列输出的信噪比作为波达方向估计参数,从而实现来波信号的准确估计.整个过程不需要以信源数作为先验知识,避免了波达方向估计过程中信源数的判断环节.对所提算法进行了仿真实验,结果表明,该算法是有效可行的,且其性能要优于MUSIC算法.     

基于小波时间延迟估计的宽带信号波束形成算法研究

在阵列信号接收中,由于信号多径效应,阵列天线接收到不同时间延迟的期望信号,这使得高精度的波束形成技术成为信号处理中的一个难点。该文提出了一种考虑时延的波束形成算法。该算法首先通过小波算法对宽带接收信号进行接收信号时间延迟估计,将时延估计值与预存时延估计值进行误差比较,并对接近期望信号方向的空间多波束进行迭代优化,最后实现在空间中形成整体的自适应波束。仿真结果验证了改进算法的有效性。     

天线子阵划分的OSTBC特征波束形成技术

利用对阵元间距要求相互矛盾的空间复用和波束形成两种技术,提出了组合波束形成的空时码发射方案,有效发挥他们各自的优势．通过对发射天线子阵不同划分的研究表明,将发射天线分成多个子阵,可以从波束形成获得分集增益,从空是复用获得复用增益．性能分析和仿真结果都表明,基于单一子阵划分的发射方式其性能严重依赖于波达方向和角度扩展,而基于多子阵划分的发射方式不受波达方向和角度扩展影响,性能保持稳定．当波达方向为0°,角度扩展为50°时,与单子阵划分相比,基于多子阵划分的系统性能提升近12dB．若角度扩展变小,则性能改善更明显．     

利用小尺度阵的波达方向估计

提出了一种利用三无线列阵的信号相位匹配原理的波达方向估计方法。给出了阵对准信号方向时的估计信号的表达式；用数值计算方法给出了三元阵的相位匹配原理的指向性特性曲线和波达方向估计的搜索算法；最后给出了仿真计算结果和不同信噪比时的．Monte-Carlo实验结果。仿真结果表明，利用本文提出的波达方向估计精度优于常规波束形成法，与MUSIC(Multiple Signal Classification)方法的估计精度相近，还可同时给出期望信号的波形估计，而反阵结构简单。     

基于FOCUSS算法的稀疏阵列综合

以最大稀疏化阵列得到所期望的方向图是稀疏阵列综合理论中的关键问题. 由于阵列天线本身具有稀疏的物理特性, 因此可将稀疏阵列综合归结为稀疏信号的重建过程. 该文提出一种将阵列天线的波束形成问题等效为求解稀疏信号向量的最优化问题的方法, 并利用FOCUSS算法快速准确地得到最大稀疏化的阵列, 以及阵元位置和激励幅度. 理论分析和数值仿真表明了该方法的有效性.     

智能天线中平面阵列的波达方向估计的研究

研究智能天线中平面阵列的波达方向估计．以等距线阵为基础,把每一线阵作为平面阵列的一个子线阵,信号在不同子线阵上形成的波达方向估计就构成平面阵列的波达方向估计．提出采用MUSIC算法来实现平面阵列波达方向估计的方法．阵元数目的增加,很大程度上提高了方向估计的准确性．文中模拟了现实的无线环境,在相同噪声情况下,讨论不同数目的入射信号对平面阵列的波达方向估计的影响,并在不同噪声情况下,通过多次实验得到噪声与入射角度分辨率的关系．     

TD—SCDMA系统智能天线波束形成算法的研究

TD-SCDMA系统基站端的智能天线通过波束形成能够显著减小多址干扰,改善通信质量。提出了一种加入扩频序列的协方差矩阵求逆最小二乘恒模（SMI-LSCMA）波束形成算法,该算法在SMI—LSCMA基础上利用特定用户信号的扩频序列信息来锁定该用户接收信号,这样可以使权值向量更新算法更快收敛。经过仿真验证,该算法具有较好的波束形成能力和较高的输出信噪比。     

稳健的特征空间基变换自适应波束形成

针对现有自适应波束形成器在阵元位置误差、幅相误差以及信号来波方向误差耦合时干扰抑制能力下降的问题,提出了一种稳健的基于特征空间基变换的自适应波束形成算法。首先,对导向向量中阵元位置误差、幅相误差以及信号来波方向误差的影响进行了建模;然后,通过利用真实信号子空间与导向矢量张成空间相同的特性,引入子空间距离的概念量化两个子空间相似程度,并构建出一个最小化空间距离的多维非线性优化问题;在此基础上,结合遗传算法与拟牛顿法的特点形成一种混合优化策略,在解除最优化问题后,得到信号子空间的一组非正交基;最后,将估计的信号子空间与噪声子空间组合为特征空间,通过对特征空间进行基变换提取出准确的干扰加噪声协方差矩阵,并对期望信号导向向量进行了修正。数值仿真结果表明：所提混合优化算法随着迭代数提高能够显著降低子空间距离,迭代数达到100次时,能够将子空间距离降低至1以下;在信号来波方向误差、阵元位置误差以及幅相误差同时存在,且输入信噪比为10 dB的情况下,所提算法的输出信干噪比与现有方法相比提高约14 dB。     

存在指向误差时的稳健自适应波束形成算法

针对期望信号方向存在指向误差的情况,提出了一种稳健的波束形成算法,通过对期望信号导向矢量进行旋转的方法,用新的导向矢量产生自适应加权,这样当期望信号落入波束主瓣的边缘时,依然可以保持系统输出信干噪比基本不变,提高了算法的稳健性,并给出了旋转角度选择的依据．该算法形成的自适应加权对不存在指向误差时的性能没有影响．计算机仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于小波分析的改进旁瓣相消宽带信号波束形成算法

研究了改进的旁瓣相消算法,该算法利用小波滤波器组阻塞接收信号的期望信号分量进行自适应的波束形成。经过改进算法处理后,阵列信号的协方差矩阵中不包含期望信号分量,从而克服了当存在系统误差时自适应波束形成中期望信号相消的问题,并解决了在实际应用中旁瓣相消波束形成算法GSC波束形成算法需要构造与期望信号的导向矢量完全正交的阻塞矩阵的难点问题,从而达到提高系统稳健性能的目的,仿真结果验证了该算法的性能优于传统的MVDR方法和基于MVDR的对角加载方法。     

多天线无人机通信系统中的安全波束成形方案

针对第6代移动通信系统中多天线无人机通信下行链路传输系统,在有多个合法用户和单个窃听者的场景以及已知窃听者统计信道状态信息的情况下,提出了2种安全波束成形方案：一种是基于迫零算法的波束成形方案,在系统传输总功率受限条件下最大化系统可达安全速率,得到了波束成形权矢量和功率分配因子的闭合解;另一种是基于增强信漏噪比算法的波束成形方案,采用一种分式规划和交替方向乘子法（ADMM）相结合的迭代算法,实现波束成形权矢量和功率分配因子的设计.仿真结果表明,相比较于迫零算法,基于ADMM的增强信漏噪比算法能够有效地提升系统的安全性能.     

阵列波束的零陷加宽算法研究

自适应波束形成算法能将零陷自动对准干扰方向,但在干扰快速移动或天线平台出现振动等情况下,很可能由于干扰位置的扰动而使自适应权和数据失配。这里通过对干扰导向矢量的左右旋转,利用对协方差矩阵的数值处理,推导出一种和干扰方向无关的自适应零陷加宽技术。由于零陷的加宽,在干扰方向与数据失配的情况下,仍能够较好的抑制干扰,从而提高算法的稳健性。通过计算机仿真,证明该算法可以达到加宽干扰零陷的目的,并使得自适应波束形成算法在干扰快速移动或天线平台轻微震动的情况下稳健工作。     

基于改进MUSIC算法的短波非规则天线阵列测向系统

针对短波无线电测向场地选址困难的问题,提出了一种基于改进多信号分类（MUSIC）算法的短波非规则天线阵列测向系统.该算法可使短波无线电测向系统部署在地势平坦地区,还可以部署在山区、丘陵等复杂地形,有效解决了短波无线电测向系统的选址问题.在对该算法进行理论建模和计算机仿真验证的基础上,开发了短波非规则阵列测向原型系统,并在实际环境中进行了大量现场测试.测试结果表明,改进MUSIC算法具备了在非规则阵列条件下进行来波信号方位测定的能力,相应的非规则天线阵列测向系统能够在复杂地形条件下实现测向功能.     

Design of Fuze Antenna Beamformer Based on DSP

According to the algorithm of the fuze antenna beamforming and the requirement for the realtime performence, a fuze antenna beamformer based on digital signal processor (DSP) was designed. The program was written in C, and in order to reduce the operation time of DSP, the key part of the matrix operation was written in simple algorithm. The precise and speediness of DSP calculation results were analyzed through Matlab and the Profiling tools in Code Composer Studio (CCS). The results show that the precise and the speediness both can satisfy the requirement for the fuze antenna beamforming.     

毫米波相阵多径信道中的迭代波束成形方法

因毫米波阵列阵元数量较多,在多径信道下波束成形向量算法一般具有较高的复杂度．提出了一种多径信道下基于毫米波相阵的低复杂度迭代波束成形方法．该方法首先在通信中的一端通过级数方法获得适用于毫米波相阵的波束成形向量;然后通过收发双方的相互迭代从而获取另一端的波束成形向量,在相互迭代过程中算法得到收敛．仿真结果表明,该方法能够获得较高的信道容量,从而实现高速率传输,在迭代3次左右后算法得到收敛,减小了链路建立过程中的开销．