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稳健的宽带波束形成技术研究及实现

作　者: 姚晖
导　师: 吴瑛
学　校: 解放军信息工程大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 自适应波束形成 宽带 稳健性 Frost宽带阵列 空域宽带阵列
分类号: TN911.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


随着通信技术的发展,宽带信号以其良好的综合性能得到广泛的应用,因此人们提出了宽带波束形成的问题。其中,宽带波束形成技术的稳健性研究是人们研究的热点之一,具有重要的理论意义和实用价值。本文重点研究了稳健的宽带波束形成技术,并在ADSP-TS201芯片上编程实现了部分算法。本文主要内容如下:1.由于窄带波束形成技术是宽带处理的基础,因此本文对稳健的窄带波束形成技术进行了深入的研究。首先针对协方差矩阵加权技术阵形受限的缺点,给出了一种适用于任意阵形的协方差矩阵加权技术。然后将它同恒模算法及最优对角加载技术相结合,给出了一种零陷加宽的恒模算法。该算法较好的解决了恒模算法存在的误收敛问题,并且对阵列幅相误差、信号指向误差及数据失配问题具有良好的稳健性。2.在时域结构的宽带波束形成方面,重点研究了基于Frost宽带阵列结构的时域波束形成技术。Frost宽带阵列通常所需的延迟线长度较小,但是它对延迟补偿的精确度要求较高。针对传统的Frost宽带阵列对延迟补偿误差敏感的问题,本文提出了一种基于二阶锥规划的稳健性时域宽带波束形成算法。仿真结果表明算法对于延迟补偿误差、阵列幅相误差及信号指向误差具有较好的稳健性。3.研究了基于空域结构的宽带波束形成技术。空域宽带结构是一种全新的结构,具有物理结构实现简单的优点。本文首先针对宽带波束空间算法在存在信号指向误差时算法性能下降的问题,给出了一种空域宽带波束空间的盲波束形成算法,该算法对于信号指向误差具有很好的稳健性。然后本文根据计算频率不变性权值的条件,提出了一种基于恒模准则的空域宽带波束形成算法。仿真结果表明该算法对于阵列幅相误差、信号指向误差具有良好的稳健性。4.在ADSP-TS201上实现了基于最优对角加载的零陷加宽恒模算法及稳健的空域宽带波束形成算法。根据实际系统需求,通过一系列程序优化措施,在ADSP-TS201芯片上高效、快速地完成了稳健的窄带及宽带波束形成算法。

全文目录


表目录  6-7
图目录  7-10
摘要  10-11
ABSTRACT  11-12
第一章 绪论  12-17
  1.1 研究背景及其意义  12-13
  1.2 研究历史与现状  13-15
  1.3 本文的主要工作  15-17
第二章 稳健的窄带波束形成技术  17-33
  2.1 引言  17
  2.2 阵列模型  17-18
  2.3 稳健的窄带波束形成算法  18-25
    2.3.1 基于特征空间的自适应波束形成  18-19
    2.3.2 最优对角加载法  19-21
    2.3.3 一种改进的协方差矩阵加权技术  21-23
    2.3.4 基于边界误差性能最优准则的稳健性算法  23-25
  2.4 一种基于最优对角加载的零陷展宽恒模算法  25-32
    2.4.1 算法的提出  25-27
    2.4.2 算法分析  27-28
    2.4.3 计算机仿真结果  28-32
  2.5 本章小结  32-33
第三章 时域结构的稳健宽带波束形成算法研究  33-49
  3.1 引言  33-34
  3.2 Frost宽带阵列模型  34-36
  3.3 基于导数约束的宽带LCMV算法  36-42
  3.4 一种基于二阶锥规划的稳健宽带波束形成算法  42-48
    3.4.1 算法的提出  42-44
    3.4.2 算法仿真及分析  44-48
  3.5 本章小结  48-49
第四章 空域结构的稳健宽带波束形成算法研究  49-68
  4.1 引言  49-50
  4.2 空域宽带阵列模型  50-56
    4.2.1 方阵空域宽带阵列原理  50-54
    4.2.2 圆阵宽带阵列原理  54-56
  4.3 空域宽带阵列的干扰抑制算法  56-61
    4.3.1 一种改进的宽带波束空间算法  56-59
    4.3.2 宽带最小均方(LMS)算法  59-60
    4.3.3 宽带LCMV算法  60-61
  4.4 一种基于恒模准则的空域宽带算法  61-66
    4.4.1 算法的提出  61-62
    4.4.2 算法仿真及分析  62-66
  4.5 空域阵列与Frost阵列的比较  66
  4.6 本章小结  66-68
第五章 稳健波束形成算法的DSP实现  68-75
  5.1 DSP芯片简介  68-69
  5.2 算法实现流程  69
  5.3 关键技术  69-71
    5.3.1 程序优化  69-70
    5.3.2 存储器优化配置  70-71
  5.4 运算量分析及仿真结果  71-74
    5.4.1 基于最优对角加载的零陷加宽恒模算法  71-73
    5.4.2 基于恒模准则的空域宽带波束形成算法  73-74
  5.5 本章小结  74-75
结束语  75-77
参考文献  77-81
作者简历 攻读硕士期间完成的主要工作  81-82
致谢  82

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信号处理
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