用菲涅尔区板天线实现来波方向的鲁棒性估计

针对蜂窝移动通信局域散射电波传播的空间分布源模型,研究了应用菲涅尔区相位修正平面聚焦结构和馈源阵列的组合形成的一种新型多波束自适应天线．基于广义MUSIC算法及极大似然估计算法．分别实现相干及非相干的空间分布式源信号来波方向及其角度扩展参数的鲁棒性估计问题．数值仿真计算结果表明．在这一无线传播环境中,基于菲涅尔区相位修正平面聚焦结构在减小相关参数估计的RMS误差等方面,其性能优于传统的均匀直线阵列模型．因此基于该新型自适应天线．可以实现来波方向的鲁棒性估计。     

一种新型自适应天线的波达方向估计特性分析

针对杜惠平(1999)提出的一种基于菲涅尔相位修正聚焦结构的多波束自适应天线,利用最大似然估计算法实现了这种自适应天线的空间来波方向估计,考虑了信躁比、快拍次数和阵元间距等参数对估计结果的影响,分析了估计的统计性能及其克拉美-罗界,所做工作适用于透射型和反射型菲涅尔区板天线。仿真计算与有关文献理论分析结果吻合较好,表明本文建立的菲涅尔区天线波达方向估计模型的有效性。     

菲涅尔区聚焦多波束天线空间谱估计性能分析

首先分析了基于菲涅尔区聚焦多波束天线的信号处理特点,在与基于均匀线形阵的空间谱估计性能比较的基础上,讨论了菲涅尔区聚焦多波束天线波达方向估计的性能;最后利用多信号分类法进行波达方向估计的计算机模拟,并定量地分析了数值结果,给出了一些有意义的结论。     

用菲涅尔区聚焦多波束天线实现来波方向估计

菲涅尔区相位修正平板聚焦结构有着一些新的特点,从而可作籽矣焦元件构成多波束天线。该文在基于菲涅尔区相位修正平板结构的多波束天线模型下,利用多信号分类算法同对一维平面内来波方向的设计。通过计算机模拟及对模拟结果的讨论,比较了分别采用噪声子空间和信号子空间进行来波方向估计时的结果,并给出了一些有意义的结论。     

基于菲涅尔区修正结构的多波束自适应天线

菲涅尔区相位修正结构具有类似于二次曲面的聚焦特性和更好的偏轴扫描特性,将该结构与馈源阵列相组合,并通过用改进的ＬＭＳ算法对馈源阵列输出的自适应信号处理,实现了对来波方向的估计和数字波束形成,从而构成了一类新型的多波束自适应天线。计算机模拟的有关结果证实了其可行性。     

光生等离子体菲涅尔波带板天线

本文描述一种光生等离子体菲涅尔波带板天线的设计方法.利用中心波长为808 nm的近红外激光器阵列通过光学掩膜(菲涅尔波带板的照相底片)照射高电阻率的硅片,使硅片呈现出菲涅尔波带板的衍射特性,实现对入射毫米波的聚焦.给出了这种天线在94GHz处的实验验证,并得到了4dB的天线增益效果.     

未知信源数量DOA估计方法

针对传统阵列天线来波方向（Direction of Arrival,DOA）估计算法需要准确获取信源数量的问题,提出了一种未知信源数量类多重信号分类（Multiple Signal Classification,MUSIC）DOA估计方法。首先根据阵列天线的多个快拍数据估计输入信号自相关矩阵;其次对信号自相关矩阵进行特征值分解,并使用重构相关矩阵的方式实现信号分量的抑制;最后结合传统MUSIC谱估计算法实现未知信源数量条件下的DOA估计。仿真实验表明,所提算法的复杂度较低,且DOA估计误差性能接近传统MUSIC算法。     

基于天线幅相响应修正的空间谱测向算法

空间谱测向算法是一种估计信源波达方向(Direction of Arrival, DOA)的高分辨测向算法，具有布阵灵活、分辨率高的特点，已在实际工程中得到广泛应用。受组阵后单元天线幅相误差大、阵列所处传播环境复杂的影响，造成测向接收机采集到的各路数据失真严重，理论阵列流型失效，从而严重影响测向算法的性能。为提高空间谱算法在实测天线幅相响应与理论值差异大时的测向稳定性，提出了一种基于天线幅相响应修正的测向算法，通过将信号实际幅相响应引入算法并做加权处理，降低了空间谱测向的误差，该方法具有良好的实际工程应用价值。     

多径信道中基于盲波束成形的CDMA多用户检测和伪码估计

在分析阵列天线接收的多径CDMA信号的基础上,发掘阵列信号子空间与扩频用户伪码序列的关系,对传统的子空间波束成形器结构做了改进,提出一种新的基于盲波束成形的伪随机码序列盲估计算法。算法采用复独立分量分析法迭代,得到盲波束成形器系数,能在波达方向未知的情况下,估计各个用户的扩频序列。本文同时提出一种基于盲波束形成的异步多径CDMA信号多用户检测算法,可以在未知各个用户扩频码和波达方向的先验知识条件下,完成多径异步CDMA信号的多用户检测。算法由于同时利用了扩频增益和阵列天线分集增益,相比于单天线多用户检测算法性能有所提高。理论分析和仿真结果验证了算法的可行性。      

天线阵列近场FDA技术研究

频率分集阵（FDA）是近年来提出的一种阵列信号处理新技术，它能够形成具有距离?角度相关性特征的辐射合成波束，克服传统相控阵天线不能有效控制波束的距离?角度指向的难题，此外还有很多独特的应用优势，成为未来先进雷达发展的重要技术方向之一。本文在传统频率分集阵列研究的基础上，提出了适应天线阵列近场条件的FDA新数学算法，针对阵列近场条件，首先利用经典近场的菲涅尔近似以及新近提出基于差分迭代近似两种方法推导，得到近场FDA波束的不同表达新算法结构，其次针对新提出算法的数学关系式中距离、角度等关键参数特征分析，针对其中距离?角度耦合关系等深入讨论，再次开展数值计算和算法仿真对比，实验结果表明：新提出的算法解决了FDA近场条件使用的模型条件限制，算法较好地解释了近场时距离?角度参数非线性耦合或独立关系，可以较好地支撑未来天线阵列近场，FDA各种应用的深入分析与研究需要。     

基于虚拟阵列的非圆信号DOA估计

针对传统的子空间类波达方向（Direction of Arrival,DOA）估计算法只适用于入射信号个数少于天线数的局限性,利用现代通信系统中常用的非圆信号实值特性,提出了一种虚拟阵列多重信号分类法（Virtual Array Based Multiple Signal Classification,VA-MUSIC）。该方法通过对阵列输出信号进行共轭重构和合并,获得虚拟阵列来增加阵列的有效孔径。更进一步,结合空间平滑技术有效地解决了相干信号的DOA估计问题。与传统的MUSIC算法相比,新算法不仅可以增加最大可估计信源数,而且在DOA估计精度、信号源角分辨能力等方面均有明显的优势。计算机仿真验证了该算法的有效性和优越性。     

一种稳健的多径估计和抑制算法

针对通信系统中多径干扰难以估计和抑制的问题,提出了一种地面采用智能天线自适应跟踪的方法。以均匀直线阵为基础,采用前后向空间平滑算法对阵列接收相干信号进行预相干处理,再利用MUSIC(Multiple Signal Classification)算法实现信号来波方向(Direction of Arrival,DOA)估计,应用一种新的对角加载稳健波束形成技术减小主峰偏移,实现多径干扰抑制。仿真分析验证了所提算法的正确性和有效性,系统具有良好的稳健性,具有较高的工程实践价值。     

采用频率步进信号的多目标三维空间定位算法

频率步进信号是发射载频步进变化的子脉冲串合成的大带宽信号,具有较高的距离分辨率,阵列天线是借助阵列信号处理的空间谱估计提高方位分辨率。提出了一种利用频率步进信号和十字接收阵列对多目标进行三维空间定位的新方法。该方法充分利用了频率步进信号的特点,通过空时域MUSIC算法和自适应波束形算法对多目标的方位和距离二维参数进行估计,最后应用简单的关联算法,实现多目标三维坐标的估计。该方法仅需要一维谱峰搜索,计算量适中,能实现目标的方位和距离估计结果的自动配对,且有较高的分辨率。计算机仿真试验结果证实该方法的有效性。     

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。     

Experiments on coherent adaptive antenna array diversity forwideband DS-CDMA mobile radio

In wideband direct sequence code division multiple access (W-CDMA), employing an adaptive antenna array is a very promising technique to reduce severe multiple access interference (MAI) from high rate users. A four-antenna pilot symbol-assisted coherent adaptive antenna array diversity (PSA-CAAAD) receiver comprising an adaptive antenna array based on a minimum mean squared error (MMSE) criterion and a RAKE combiner is implemented in preliminary laboratory and field experiments. There are two important design concepts of the PSA-CAAAD receiver. The first is that the adaptive antenna array forms an antenna beam for each resolved propagation path and tracks only slow changes in the directions of arrival (DOAs) and average powers of the desired and interfering user signals. The second is that the RAKE combiner tracks the instantaneous changes in channel conditions and coherently combines the signals of the desired user propagating along the resolved paths to maximize the instantaneous signal-to-interference plus background noise power ratio (SINR). This paper presents, both by laboratory and field experiments, the effectiveness of PSA-CAAAD receiver as a powerful means to reduce severe MAI from high rate users, and that it is more effective than using a space diversity receiver with the same number of antennas in the W-CDMA reverse link     

复合式均匀圆阵提高相关信号DOA估计性能

为使均匀圆阵能进行相关信号的全方位DOA估计及提高系统性能,论文利用基于自适应天线 理论方向图综合技术的子圆阵构成复合式测向均匀圆阵,再运用混合DOA估计方法进行DOA估计。仿 真结果证明复合式测向均匀圆阵在一定程度上使分布区域较广的相关信号的DOA估计成为可能;增加了 可检测的信源数目;提高了系统抗干扰能力及分辨率、使系统判模糊能力增强,稳健性能增加。     

宽带独立信号和相干信号的DOA估计

当独立信号和相干信号共存时,传统四阶累积量方法无法估计出宽带相干信号的来波方向(DOA),针对这个问题提出了一种新方法。该方法首先通过离散傅里叶变换,将宽带阵列接收数据分解为若干个窄带信号,构造出各个窄带频率处的自相关矩阵,再通过MUSIC(Multiple Signal Classification)算法估计出各个窄带信号的DOA,将各个窄带信号的空间谱相加求平均,通过谱峰搜索得到宽带独立信号的DOA;然后分离出独立信号的信息,构造出一个只包含宽带相干信号信息的矩阵,最后通过稀疏重构的方法估计出相干信号的DOA。计算机仿真结果证明该算法的正确性和有效性。     

Convergence analysis of a CM array for CDMA systems

The incorporation of directional sensitivity, provided by so-called adaptive antennas is useful in suppressing interfering signals that arise from spatially distinct mobile sources. The problem is that in a cellular radio environment where multipath exists, the standard adaptive antenna using reference signals may not properly lock on the desired signal. This is because the signal correlation matrix processed by the antenna may then be close to singular and standard algorithms fail. Also, most standard algorithms need to cooperate with the receiver for the spatial discrimination of signals. A smart antenna utilizing a blind algorithm is of interest since the antenna may not need to get any feedback from a receiver for the adjustment of weight coefficient for spatial processing and can stand alone to be plugged into any kind of receiver structure.In this paper, we address the convergence property of a Constant Modulus Algorithm which is a blind algorithm and, if employed, can provide no need for an antenna to cooperate with a receiver attached. By identifying a relationship between the weight coefficients and output signal amplitude, we also evaluate the performance of such a stand-alone antenna plus a CDMA matched filter reception. Our results show that for a three element CM array, the BER of a desired user with the other interfering users is much better than a conventional correlation receiver for a single user case since the array suppresses interferences and achieves array gain in SNR.     

强相干干扰下微弱信号波达方向估计

针对强相干干扰环境影响微弱信号的波达方向(Direction Of Arrival, DOA)问题,提出了一种均匀线阵下的微弱信号DOA估计算法.精确估计强干扰源的个数和入射方向,将阵列划分成两个虚拟子阵,利用微弱信号的参考入射方向,在子阵上进行波束形成来抑制干扰并提高待估计信号的信干噪比,使用比相单脉冲进行DOA估计,同时对子阵波束形成和DOA估计进行迭代运算以提高微弱信号的DOA估计精度.该方法提高了阵列对抗相干干扰的能力,同时对微弱信号的DOA进行有效的估计.理论分析和计算机仿真结果验证了算法的正确性和有效性.