基于凸優(yōu)化理論的自適應波束形成技術.pdf

1、陣列信號處理作為信號處理領域的一個重要分支，其應用涉及雷達、聲納、通信以及醫(yī)療診斷多個領域。通過對信號在時間和空間上的采樣和處理，能夠更加充分地發(fā)掘信號中蘊含的信息，有效地抑制干擾，提高系統的效率。雖然自適應陣列信號處理在理想的情況下可以達到良好的性能，但是實際系統存在的誤差會嚴重影響陣列信號處理最后的輸出性能。所以，尋求穩(wěn)健的自適應信號處理算法一直是廣大研究者追求的目標。本文通過對陣列信號處理中現有算法的研究，提出和改進了一些現有的算

2、法，使之更具有穩(wěn)健性，適應更加復雜和惡劣的環(huán)境。本文所做的主要工作概述如下： 1.針對傳統波束形成算法對指向誤差敏感的缺點，提出了一種基于概率約束的有效設計方法，它在假定隨機的方向矢量符合高斯分布的前提下，保證其指向約束以一定的概率大于單位響應，并將概率約束的優(yōu)化問題通過凸近似的方法轉變成一個迭代的二階錐優(yōu)化問題，從而可以利用內點法求解。此外，迭代過程的收斂性也在文中進行了分析和證明。與現有的算法相比，文中提出的算法具有較低的復

3、雜度，更易于實現，且算法的性能較好，因而具有較高的實用價值。 2.通信中的大部分信號具有循環(huán)平穩(wěn)特性，利用信號的循環(huán)平穩(wěn)特性已經在陣列信號處理中形成了很多算法。它們無需事先已知信號的指向，因此屬于盲波束形成算法。本文分析了當系統存在循環(huán)頻率誤差時基于梯度下降的循環(huán)平穩(wěn)算法，由于存在sinc的零點效應，算法的性能隨著快拍數的增加而出現周期性的惡化。基于上述現象，文中提出了一種利用共軛梯度求解的穩(wěn)健算法，它利用共軛梯度算法快速收斂的

4、特點，首先尋求一個粗略的解，并求出大致的方向矢量作為信號的指向，進而利用傳統的波束形成算法求解，避免了循環(huán)頻率誤差對其的影響，仿真實驗證明了算法具有較好的性能。 3.近期，基于多輸入多輸出系統的線性接收技術也得到了較多的關注，其核心思想與波束形成算法類似，在提取感興趣用戶信號的同時抑制其他用戶對它的干擾。然而，其算法的性能同樣依賴于信道狀態(tài)信息的精確程度。因此，文中提出了一種基于隨機規(guī)劃理論的穩(wěn)健線性接收算法。在已知信道誤差統計