论文题目: 智能天线DOA估计技术和自适应波束形成技术研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 电磁场与微波技术
作者: 程春悦
导师: 吕英华
关键词: 波达方向估计,自适应波束形成,误差校正,自校正,线性约束最小均方,对角加载,波束空间,非线性约束
文献来源: 北京邮电大学
发表年度: 2005
论文摘要: 论文的研究工作围绕智能天线 DOA 估计技术和自适应波束形成技术展开,内容主要包括三大部分:阵列天线幅相参数和互耦系数单辅助源估计;恒模信号波达方向、阵列天线幅相参数和互耦系数的联合估计;利用非线性约束条件进行自适应方向图权向量的二次优化。 在利用单个辅助源校正均匀线阵和均匀圆阵互耦系数的研究中,提出了通过考察待求逆矩阵的最小条件数来决定辅助源的方位的算法,从而使互耦系数估计值具有最小的相对误差上限。算法解决了辅助源方位误差对估计结果精度的影响问题。 当辅助源方位不可知时,针对均匀圆阵提出了一种利用一个辅助源位于不同方位时的测量数据进行幅相参数或互耦系数估计的算法。该算法属于自校正类算法,不需要预先知道辅助源的位置。 针对信号复包络具有恒模特性的一类信号(如 FM、FSK、PSK 等),提出了一种联合估计恒模信号波达方向和阵列天线参数(包括幅相参数和互耦系数)的自校正算法,实现了恒模信号波达方向的在线估计。该算法是一种循环迭代算法,与 Friedlander B 提出的算法相比,新算法能够在更加复杂的入射信源组合下使迭代过程收敛。此外,还证明了 Friedlander B 提出的算法中的线性约束最小均方问题是新算法中非线性约束问题的一个特例。 用矩阵迭代的方法代替线性约束最小均方(LCMV)算法中的矩阵求逆运算,由于将对角加载合理而巧妙地运用到了矩阵分裂中,使得迭代算法的运算量明显低于直接求逆运算。并且由于得到的分裂矩阵是对角矩阵,因此条件数很小,从而减小了因矩阵求逆对结果数值稳定性带来的影响。 针对 Lee C C 等人提出的基于噪声子空间的鲁棒自适应波束形成算法中未能给出关键参数λ 的求解方法的缺陷,论文结合非线性约束条件给出了λ 存在唯一解的条件及相关证明。 提出了一种改进 RCB 算法。Li J 等人提出的 RCB 算法是一种可变对角加载算法。该算法为保证当期望信号导引向量存在误差时,阵列天线主波束仍能对准期望信号而牺牲了部分抑制干扰信号的能力。本文改进了 RCB 算法,在原算法的基础上对方向图权向量继续进行优化,通过进一步调整了自适应方向图的零陷深度以及零陷方位,改善阵列天线的输出 SINR。 针对 RCB 算法中对角加载值计算复杂的问题,提出了一种简便合理的可变对角加载算法。该算法利用接收信号相关阵的信号子空间向量与期望信号的相关性来决定对角加载值的大小,算法实现简便,在实际应用中可以替代 RCB 算法。 针对线性约束最小均方(LCMV)算法当期望信号导引向量存在误差且期望信号信噪比较高时,阵列天线的输出 SINR 明显恶化。论文提出了修改波束空间结合非线性约束的波束形成算法。该算法可以最大限度地消除信号子空间中的期望信号分量,明显提高算法对干扰信号的抑制能力,从而改善阵列天线的输出 SINR。 此外,本文还将非线性约束条件引入盲周期平稳自适应波束形成算法,使得经二次优化后的 R-CAB 算法的输出 SINR 有了明显提高。
论文目录:
第一章 绪论
1.1 智能天线简介
1.2 智能天线的系统实现
1.2.1 系统构成概述
1.2.2 天线阵列
1.2.3 射频前端
1.2.4 混频器
1.2.5 数据采集和数字信号处理模块
1.3 移动通信智能天线系统的实验研究
1.4 智能天线的相关技术研究
1.4.1 DOA 估计技术
1.4.2 自适应波束形成技术
1.4.3 智能天线阵形技术研究
1.5 论文工作简介
参考文献
第二章 阵列天线误差的单辅助源校正
2.1 引言
2.2 阵列误差及其建模
2.2.1 阵元通道幅相误差的建模
2.2.2 阵元互耦的建模
2.3 阵列幅相误差的有源校正算法
2.3.1 算法描述
2.3.2 算法误差分析
2.3.3 辅助源方位未知时的阵列互耦误差校正算法
2.4 阵列互耦误差的有源校正算法
2.4.1 辅助源方位已知时的阵列互耦误差校正算法
2.4.2 辅助源方位未知时的阵列互耦误差校正算法
2.5 仿真与结果讨论
2.5.1 阵列幅相参数的单辅助源估计仿真(辅助源方位已知)
2.5.2 阵列互耦系数的单辅助源估计仿真(辅助源方位已知)
2.5.3 阵列幅相参数的单辅助源估计仿真(辅助源方位未知)
2.5.4 阵列互耦系数的单辅助源估计仿真(辅助源方位未知)
2.6 小结
参考文献
第3章 阵列误差和波达方向的联合估计算法
3.1 ILSP-CMA 算法
3.2 恒模信号波达方向和阵列幅相参数的联合估计算法
3.3 恒模信号波达方向和阵列互耦系数的联合估计算法
3.4 恒模信号波达方向和阵列幅相参数及互耦系数的联合估计算法
3.5 存在多径分量时恒模信号波达方向和阵列参数的联合估计算法
3.6 仿真与结果讨论
3.6.1 幅相参数与波达方向的联合估计仿真
3.6.2 互耦系数与波达方向的联合估计仿真
3.7 小结
参考文献
第4章 对角加载自适应波束形成算法研究
4.1 自适应干扰抑制机理
4.1.1 小特征值扰动的影响
4.1.2 对角加载技术在抑制特征值扰动上的应用
4.2 基于对角加载的迭代自适应波束形成算法
4.2.1 算法描述
4.2.2 矩阵分裂及收敛条件
4.3 可变对角加载算法
4.3.1 固定对角加载算法的缺陷
4.3.2 固定对角加载算法的改进
4.4 恒模信号的对角加载算法
4.4.1 波束空间的修改
4.4.2 算法的稳健性分析及改进
4.5 仿真与结果讨论
4.5.1 基于对角加载的迭代自适应波束形成算法仿真
4.5.2 可变对角加载算法仿真
4.5.3 恒模信号的对角加载算法仿真
4.6 小结
参考文献
第5章 基于非线性约束的自适应波束形成算法研究
5.1 线性约束条件的缺陷及其改进
5.2 噪声子空间结合非线性约束的自适应波束形成算法
5.3 基于非线性约束的改进RCB 算法
5.3.1 RCB 算法
5.3.2 对RCB 算法的二次优化
5.4 基于非线性约束的可变对角加载算法
5.4.1 可变对角加载的一种实现方法
5.4.2 上面算法的鲁棒性改进
5.5 修改信号子空间结合非线性约束的自适应波束形成算法
5.5.1 期望信号的消除
5.5.2 算法的稳健性改进
5.5.3 恒模信号的子空间修改及方向图权向量形式
5.6 仿真与结果讨论
5.6.1 噪声子空间结合非线性约束的自适应波束形成算法仿真
5.6.2 基于非线性约束的改进RCB 算法仿真
5.6.3 基于非线性约束的可变对角加载算法仿真
5.6.4 修改信号子空间结合非线性约束的自适应波束形成算法仿真
5.7 小结
参考文献
第6章 非线性约束的盲自适应波束形成算法
6.1 周期平稳信号特性
6.2 CAB 算法、C-CAB 算法及R-CAB 算法
6.2.1 CAB 算法
6.2.2 C-CAB 算法
6.2.3 R-CAB 算法
6.3 R-CAB 算法的改进
6.4 仿真与结果讨论
6.5 小结
参考文献
结束语
致谢
作者攻读博士学位期间发表的学术论文
发布时间: 2005-08-08
参考文献
- [1].甚/特高频智能天线波达方向估计及相关技术研究与实现[D]. 周林.武汉大学2015
- [2].低轨对地通信智能天线波束形成技术研究[D]. 马晓峰.南京理工大学2017
- [3].智能天线阵列中的若干技术研究[D]. 张厚.西安电子科技大学2003
- [4].无线通信智能天线算法的研究[D]. 孙绪宝.上海大学2005
- [5].智能天线DOA估计技术研究[D]. 张锦中.哈尔滨工程大学2006
- [6].智能天线波束赋形算法研究[D]. 曾云宝.北京邮电大学2006
- [7].智能天线波达角估计方法改进与遗传算法复合波束形成[D]. 史兢.哈尔滨工业大学2007
- [8].恒模算法及其在盲波束形成中的应用[D]. 郭艳.西安电子科技大学2001
- [9].移动通信智能天线关键技术研究[D]. 周围.电子科技大学2008
- [10].无线分布式自组织传感器网络中利用冗余的差错容忍机制[D]. Amare Teferi Yigezu（阿玛尔）.华中科技大学2011
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