[發明專利]一種空時域自適應寬線性降秩波束形成方法

有效

• 申請號: 201910490411.6
• 申請日: 2019-06-06
• 公開（公告）號: CN110138413B
• 公開（公告）日: 2021-05-25
• 發明（設計）人: 殷光強;屈世偉;方惠
• 申請（專利權）人: 成都電科慧安科技有限公司
• 主分類號: H04B1/713
• 分類號: H04B1/713;H04B7/06;H04B7/08
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 毛光軍

本發明公開了一種空時域自適應寬線性降秩波束形成方法，其包括計算空時域導向矢量、估算下一快拍期望信號空時域導向矢量、計算陣列接收信號、得到陣列輸出信號、代入轉換矩陣和權向量初始值到迭代聯合公式求解最佳權向量共五個步驟。本發明提出的方法能夠解決當期望信號的DOA發生變化或期望信號是跳頻信號時，現有算法性能會下降的問題，它能夠保證期望信號方向的增益始終保持不變，且具有較高的收斂速度、較低的算法復雜度、較大的輸出信干噪比和較大的陣列的自由度。

技術領域

本發明屬于陣列信號處理領域，具體地說涉及一種空時域自適應寬線性降秩波束形成方法。

背景技術

陣列信號處理有很多分支，自適應波束形成是其比較重要的研究內容，它采用傳感器陣列對信號進行采集，然后對陣列的各個加權系數進行相應調整，以實現期望信號的最優接收和干擾信號的有效抑制。自適應波束形成技術因其能夠隨信號，以及環境的改變而自動調節濾波器權向量，使期望信號無失真輸出的同時，在干擾方向形成零點，而具有十分重要的研究意義。

傳統的基于最小方差無失真響應(MVDR)的算法，需要計算輸入信號自相關矩陣的逆，這就導致在樣本數據很多時，計算量大大增加。R.C de Lamar等在Signal Processing期刊第90卷第2期640-652頁提出了聯合迭代尋優的方法，避免了矩陣求逆過程，文中給出了基于隨機梯度(Stochastic gradient，SG)的自適應波束形成算法，其在期望信號來向發生變化時，不能保證期望信號方向的增益始終保持不變，因為它默認了期望信號的導向矢量不隨時間變化，即期望信號的方向始終保持不變，顯然這與實際情況不符。GuilhermeZilli等在IEEE Wireless Communications Letters期刊第5卷第3期第328-331頁提出一種新的算法，新算法可以保證在期望信號來向發生變化時，期望信號方向的增益始終保持不變，解決了上述算法存在的不足。信干噪比(signal-to-interference-plus-noiseratio，SINR)是衡量算法性能的重要指標，但上述兩種算法的輸出SINR都比較有限，為了提高輸出SINR，王永華等在IEEE Signal Processing Letters期刊第21卷第3期265-269頁提出了基于寬線性(widely linear，WL)的自適應聯合迭代尋優算法；Rui Fa等在Aerospaceand Electronic Systems期刊第1卷第3期1668-1684頁提出了空時域聯合波束形成算法，但是寬線性和空時域聯合都會增加算法的計算復雜度。

另外，跳頻通信具有優良的抗干擾、抗衰落和抗多徑性能及頻譜利用率高、多址通信等優點，而被廣泛應用。跳頻通信抗干擾是靠載頻的隨機跳變來躲避干擾，將干擾排斥在接收信道以外來達到抗干擾的目的，避免其它電臺的測向和干擾。跳頻信號的載波頻率變化規律叫做跳頻圖案，當通信收發方的跳頻圖案完全一致時，就建立了跳頻同步，跳頻同步后雙方就能夠正常的通信，對于偵察的第三方來說，要想截獲跳頻信號所包含的信息就必須正確估計跳頻圖案。可見跳頻通信優點顯著，所以往往期望信號采用的是跳頻信號，但是當期望信號是跳頻信號時，上述算法的性能均會下降。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中存在的上述問題，提供一種空時域自適應寬線性降秩波束形成方法，本發明能夠解決當期望信號的DOA發生變化或期望信號是跳頻信號時，現有方法中算法性能會下降的問題，它能夠保證期望信號方向的增益始終保持不變，且具有較高的收斂速度、較低的算法復雜度、較大的輸出信干噪比和較大的陣列的自由度。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種空時域自適應寬線性降秩波束形成方法，包括以下步驟：

步驟1.根據給定的均勻圓陣、入射信號的DOA和頻率信息計算出入射信號的空時域導向矢量；

步驟2.估算期望信號下一快拍的空時域導向矢量；

步驟3.計算每次快拍的陣列接收信號；