盲自適應(yīng)波束成形關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用研究.pdf

1、隨著通信需求不斷增大及傳輸數(shù)據(jù)類型的豐富多樣化，通信系統(tǒng)傳輸速率越來(lái)越高，容量不斷增大，同時(shí)對(duì)傳輸可靠性的要求也越來(lái)越苛刻?？梢园l(fā)掘空間資源、提升系統(tǒng)空間分辨能力的天線陣列在無(wú)線通信系統(tǒng)中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。自適應(yīng)波束成形技術(shù)作為陣列信號(hào)處理的關(guān)鍵技術(shù)之一，通過(guò)設(shè)計(jì)自適應(yīng)算法迭代更新空間權(quán)系數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的定向傳輸和接收，增強(qiáng)系統(tǒng)的干擾抑制能力，提升系統(tǒng)容量同時(shí)適應(yīng)時(shí)變的應(yīng)用環(huán)境。盲自適應(yīng)算法由于不需要發(fā)送訓(xùn)練序列，不需要額外消耗

2、系統(tǒng)資源，因而更有優(yōu)勢(shì)。但是隨著天線規(guī)模的增大，傳統(tǒng)的直接針對(duì)所有陣元接收數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)加權(quán)系數(shù)的滿秩自適應(yīng)波束成形算法由于性能衰退嚴(yán)重幾乎無(wú)法應(yīng)用;另外，傳統(tǒng)的算法對(duì)于信號(hào)模型誤差非常敏感，當(dāng)給定的導(dǎo)向矢量與實(shí)際接收信號(hào)的導(dǎo)向矢量之間即便存在微小誤差，基于理想化假設(shè)的波束成形算法性能也會(huì)大打折扣。本文的研究?jī)?nèi)容主要圍繞大規(guī)模天線陣列下的降維算法及專門針對(duì)模型誤差因素的魯棒算法展開(kāi)，進(jìn)一步的，又將單純的空域?yàn)V波技術(shù)拓展到空時(shí)聯(lián)合自適應(yīng)處理，并

3、應(yīng)用于更實(shí)際的GPS導(dǎo)航系統(tǒng)抗干擾場(chǎng)景，探索設(shè)計(jì)了基于聯(lián)合迭代思想的降維方案。具體的研究工作包括以下幾個(gè)方面:
　　1)針對(duì)大規(guī)模天線陣列的應(yīng)用場(chǎng)景，提出了一種基于CCM盲自適應(yīng)準(zhǔn)則的降維波束成形算法，降維矩陣的構(gòu)建基于Krylov子空間。同時(shí)算法應(yīng)用可以充分挖掘非圓周信號(hào)偽相關(guān)矩陣信息的廣義線性處理技術(shù)來(lái)進(jìn)一步提升性能。進(jìn)一步的，針對(duì)廣義線性處理中增廣相關(guān)矩陣的塊狀共軛對(duì)稱特性，本文對(duì)提出的直接型算法中降維矩陣的構(gòu)建過(guò)程進(jìn)行化簡(jiǎn)

4、，推導(dǎo)得到結(jié)構(gòu)型算法，使得計(jì)算復(fù)雜度減小了將近一半。接著，本文又對(duì)低維濾波系數(shù)的收斂性能、算法穩(wěn)態(tài)MSE性能、計(jì)算復(fù)雜度等進(jìn)行了理論分析，并通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)證實(shí)了分析的準(zhǔn)確性及所提出的算法相對(duì)于其他對(duì)比算法的性能優(yōu)越性。
　　2)針對(duì)接收模型存在誤差的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種基于廣義線性處理技術(shù)的最差情況下性能最優(yōu)魯棒自適應(yīng)波束成形算法。首先量化了導(dǎo)向矢量誤差及信號(hào)星座圖畸變誤差對(duì)廣義線性處理中增廣導(dǎo)向矢量誤差的影響，接著根據(jù)最差情況下性能最

5、優(yōu)算法構(gòu)造優(yōu)化問(wèn)題，基于多變量聯(lián)合迭代更新的思想，設(shè)計(jì)改進(jìn)的共軛梯度算法更新濾波系數(shù)矢量，同時(shí)設(shè)計(jì)最速梯度下降法更新對(duì)角加載因子。最后，進(jìn)一步通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，對(duì)比探究了魯棒算法的收斂性能、天線波束圖及對(duì)到達(dá)角誤差的容忍度等。
　　3)將單純的空域?yàn)V波技術(shù)拓展到可以感知信號(hào)時(shí)頻信息的空時(shí)聯(lián)合處理場(chǎng)景中，針對(duì)GPS系統(tǒng)抗干擾處理器的設(shè)計(jì)，提出了基于聯(lián)合迭代思想的聯(lián)合低維分解降維空時(shí)自適應(yīng)算法。本文巧妙的對(duì)投影矩陣的每個(gè)投影矢量進(jìn)行了稀疏