[發明專利]一種分塊并行的自適應數字波束形成方法及其實現裝置

在審

• 申請號: 201410438291.2
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104218920A
• 公開（公告）日: 2014-12-17
• 發明（設計）人: 盛衛星;馬曉峰;黃飛;張仁李;韓玉兵;張健
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: H03H21/00
• 分類號: H03H21/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于自適應陣列信號處理領域，特別是一種分塊并行的自適應數字波束形成方法及其實現裝置。

背景技術

自適應數字波束形成是在陣列天線和信號處理基礎上發展起來的一項新技術，它的基本思想是通過對天線陣元接收數據進行加權處理以控制天線陣的方向函數，使天線陣方向圖在期望信號方向上形成高增益，在干擾信號方向產生較深的零陷，達到空域濾波的目的。自適應數字波束形成算法可以根據信號、干擾環境的變化自適應調整各陣元的加權因子，達到保證期望信號方向增益不變的同時抑制干擾的目的。

但在實際大陣列系統的應用中，存在著運算量大和數據匯攏困難等問題。常用于降低大陣列自適應陣列運算復雜度的方法包括降維和降秩，這兩種方法都有局限性；降維的主要問題之一是會產生柵瓣，而部分自適應處理則會降低陣列的自由度，從而降低干擾和雜波抑制的性能。分塊并行的處理方法具有降低處理運算量和減少基帶數據匯攏量的特點，文獻1(Adaptive?array?beamforming?based?on?an?efficient?technique.IEEE?Trans.AP-44,1996(8):1094-1101)公開了一種分塊并行的波束形成算法(ERLS)，其波束形成性能受分塊形式的影響，而且當最大子權矢量的維數比較大時，ERLS的運算量很大。文獻2(Sub-array?RLS?adaptive?algorithm.IEEE?Electronics?letters,1999,35(13):1061-1062)公開了一種異步的基于RLS的分塊并行算法，每次迭代更新一次權重系數需要比ERLS多M-2個節拍(M為分塊的塊數)，迭代處理效率低。

發明內容

本發明目的在于提供一種分塊并行的自適應數字波束形成方法及其實現裝置，有效的降低自適應數字波束形成的運算量和處理時間。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種分塊并行的自適應數字波束形成方法，包括以下步驟：

步驟1、將接收到的二維基帶數據變換為一維基帶數據向量x(n)；

步驟2、確定一維基帶數據向量x(n)對應的權重向量w(n)和約束矩陣C；

設期望的波束指向為(u₁,v₁)，該波束指向的導向矢量作為約束矩陣，即C＝a(u₁,v₁)；

其中，u₁＝sinθ₁，v₁＝cosθ₁sinφ₁，θ₁和φ₁分別為期望信號的來波方向的俯仰角和方位角；

步驟3、對一維基帶數據向量x(n)、及對應的權重向量w(n)和約束矩陣C分別進行分塊處理；

步驟4、令n＝0；初始化權重向量w(0)＝a(u₁,v₁)、綜合處理模塊返回參數S_DQ(0)＝0和μ_y(0)＝0；M個并行處理模塊對步驟3中約束矩陣C分塊處理后得到的數據塊分別進行塊級處理，M為正整數；

第i個并行處理模塊的塊級處理為：

Si=CiHCi]]>

其中S_i為分塊約束的模；C_i為約束矩陣C的第i個數據塊；i＝1,2...M；

各個模塊將處理后的結果S_i發送到綜合處理模塊，綜合處理模塊再作如下處理