導(dǎo)向矢量失配條件下的穩(wěn)健自適應(yīng)波束成形研究.pdf

1、近年來(lái)數(shù)字天線陣列技術(shù)在現(xiàn)代國(guó)防軍事工業(yè)、移動(dòng)通信和聲納等領(lǐng)域發(fā)揮了越來(lái)越重要的作用。自適應(yīng)波束成形作為數(shù)字陣列的核心技術(shù)，它的不斷發(fā)展極大的推動(dòng)了數(shù)字陣列的研究。與數(shù)據(jù)獨(dú)立型波束成形方法相比，自適應(yīng)波束形成具有更高的分辨率和更強(qiáng)的干擾抑制能力，并且這些特性都是建立在期望信號(hào)導(dǎo)向矢量等信息精確已知的前提下。但是，與傳統(tǒng)的相控陣一樣，數(shù)字陣列在工作時(shí)，也面臨了諸多誤差因素的影響，例如，陣元間互耦、幅相誤差、陣元位置誤差等。而一般的自適應(yīng)波

2、束成形方法對(duì)誤差因素造成的導(dǎo)向矢量失配是比較敏感的。因此，近年來(lái)，大量的研究工作將重心放在了如何提高自適應(yīng)波束形成器在導(dǎo)向矢量失配條件下的穩(wěn)健性上。本文在已有工作的基礎(chǔ)上，研究了幾種新的穩(wěn)健自適應(yīng)波束成形方法。
　　本文首先在導(dǎo)向矢量的橢球不確定集基礎(chǔ)上，以最小化誤差敏感性為目標(biāo)來(lái)設(shè)計(jì)穩(wěn)健自適應(yīng)波束形成器。與傳統(tǒng)的輸出性能最佳化法相比，誤差敏感性最小化法在導(dǎo)向矢量失配程度一定的前提下，對(duì)算法中導(dǎo)向矢量誤差范數(shù)上界的取值不敏感。理論

3、上，誤差敏感性最小化法仍然屬于基于導(dǎo)向矢量不確定集的穩(wěn)健自適應(yīng)波束成形。但是，對(duì)于這一大類穩(wěn)健波束成形方法來(lái)說(shuō)，當(dāng)參考導(dǎo)向矢量與實(shí)際的導(dǎo)向矢量之間的失配程度較高時(shí)，其輸出信干噪比會(huì)出現(xiàn)較為明顯的下降。
　　接著，針對(duì)以上所述方法的輸出性能在較大導(dǎo)向矢量失配度下出現(xiàn)下降的問(wèn)題。本文利用特征子空間分解定理構(gòu)造了關(guān)于導(dǎo)向失配度的估計(jì)方程，并以這些方程為基礎(chǔ)發(fā)展出了具有自適應(yīng)可調(diào)誤差半徑的迭代穩(wěn)健自適應(yīng)波束成形技術(shù)。在每一步迭代中都可以依

4、據(jù)一定的準(zhǔn)則估計(jì)出導(dǎo)向矢量不確定集的半徑。隨后以該誤差半徑為基礎(chǔ)，求解出相應(yīng)的最優(yōu)導(dǎo)向矢量，并將其作為下一步迭代中使用的參考向量。該處理方法能夠有效提高較大導(dǎo)向矢量失配度下自適應(yīng)波束形成器的輸出性能。另一方面，該迭代搜索法也可被推廣到橢球不確定集中。但是，以上的迭代處理法在改善穩(wěn)健性的同時(shí)也增加了計(jì)算的復(fù)雜度。所以，本文又提出了一類新的基于泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)的迭代穩(wěn)健自適應(yīng)波束成形。該方法無(wú)需構(gòu)建導(dǎo)向矢量的不確定集，其在輸出性能和處理復(fù)雜度之