穩(wěn)健抗干擾及波束形成算法研究.pdf

1、由于自適應波束形成技術在各領域的廣泛應用，自適應波束形成算法的穩(wěn)健性已成為陣列信號處理研究中的熱點領域之一。在許多經典的算法中，因為使用的快拍數據中含有期望信號，所以很容易受到期望信號功率和期望信號導向矢量失配的影響。特別是在強期望信號背景下，這些算法的穩(wěn)健性還有待提高。近幾十年來，國內外學者通過研究發(fā)現(xiàn)，提出了許多改善波束形成算法穩(wěn)健性的方法。本文分別基于期望信號DOA（Direction Of Arrival）失配以及存在幅相誤差導

2、致的導向矢量失配兩種情況，對多種經典算法以及改進算法進行了研究。
　　本文首先給出了陣列信號的接收模型，并介紹了幾種經典的波束形成算法。通過仿真實驗，基于只存在期望信號DOA失配和由幅相誤差引起導向矢量失配這兩種情況，分析研究了不同期望信號功率和不同快拍數對這些波束形成算法的影響。仿真實驗結果表明，Capon算法在以上不理想因素存在時的性能嚴重下滑，而對角加載算法以及特征子空間算法能在一定程度上改善了 Capon算法的穩(wěn)健性，但卻

3、并不適用于強期望信號時有失配的情況。
　　鑒于經典的波束形成算法不適用于強期望信號背景，本文研究了幾種基于矩陣重構思想的穩(wěn)健波束形成算法。通過重新構造干擾加噪聲協(xié)方差矩陣，避免使用含有期望信號的樣本協(xié)方差矩陣來求解最優(yōu)權值，并通過重新估計新的導向矢量，使算法在較強期望信號背景下對失配情況具有一定的穩(wěn)健性。
　　本文還研究了幾種使用校正期望信號導向矢量的方法來提高波束形成穩(wěn)健性的算法。這些方法都是利用已知的期望信號來波方向所在

4、的一個空間范圍，通過二次規(guī)劃以及空間投影的方法，估計出期望信號的實際導向矢量，以提高算法對導向矢量失配的抵抗能力。
　　在本文的最后，結合旁瓣對消結構以及空間投影的思路，發(fā)展出一種新的穩(wěn)健波束形成算法。算法通過最大化期望信號功率求得校正后的期望信號導向矢量，以提高算法的穩(wěn)健性能。相對于常規(guī)旁瓣對消算法，該算法對導向矢量失配具有一定的穩(wěn)健性；而相對于空間投影方法，新方法可以在性能沒有損失的情況下使算法運算復雜度在一定程度上得到降低。