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1、 西南交通大学硕士学位论文阵列信号DOA跟踪与波束形成姓名：邓亚波申请学位级别：硕士专业：信号与信息处理指导教师：王建英20060401 要阵列信 号处理 ，智能 天线，波 达 方向，波 束 形 成 ，径向基 函 数 神 篁 望 夏， 躶 主 ， 能 增加信 号对 干扰 和 噪声 的功 率比 。 智能 天线 采用指 向期 实 现 空分多 址 ， 在时 分多 址 、频分多 址 和 码分多 址 的基础 上还 可细 分出 更 多 的信 道， 从 而 大大提高 频谱 的利用率，增加系统 容 量；智能 天 线 技术起 源于 世 纪 年 代 的自 适 应 天 线 阵列技术。 年 ， 岢 隽 俗 允 视 阆
2、 莸 呐 园甓 韵 骱 鳌甏允 视 煜 哒蟠 鮑 技术已 经开 始运 用在雷 达、声 纳等军事领域 以实现 目 标定位 跟踪 和 信 号的空间 滤波， 相 控阵雷 达就是 其 中很 典 型的应用。但当 时 由于 成本因素等原 因而 未 能 普及到 民 用通 信 领域 ， 直 到 年 代 后才 开 始在民 用移 动通 信 中的应 用研 究 ， 通 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位论 文线 的软 件 无 线 电架 构 。容 量， 扩 大小 区覆 盖 范 围， 提高 信 号质量。 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位论 文子 空间 处理 方 法 垂 兰 瓶 泶 喔稍 床锓较 ，
3、通 过 构 造 聚 焦卣 罄 垂 兰 瓶 泶 喔稍 碊 。 基于 学 习 算 法 ， 对 神 经网 络 实 现聚 焦 过 程的方 法 进行 了 网 络 结 构 及模 式的改 进， 使 网 络 可以在未 知波 达方 向个 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位论 文戎尢 岢 龉 訨用径 向基函第 二章介 绍 了 智能 天 线 阵列的数学 模 型， 比 较 了 基于 阵列的几类 智能 天 基于 方 法 ， 借 助受 限 摄 动子 空间 跟 踪 算 法 提出 了 一种改 进 的波束形 成方 法 。 由于 采 用的算 法 具 有实 时 更 新性 ， 该波 束形 成方 法 对 时 交信 号的指 向
4、误 差能 产生一定的抑制 。仿 真研 究 表明 了 该算 法 对 方 向的交化 能 做 到 实时 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位 论 文道 中发 送和 接 收信 号 而 不会互 相干 扰 。 智 能天线系统 可 广 泛 应 用 到 包 括 舭 、到 的 阵 列模型 ， 并结合 这些 模型 介 绍 阵 列信 号 处理。天线阵 列模型信 号 通 过无 线信 道 的 传 输 情 况是 极 其 复 杂的 ， 如果 要建 立 严 格的 数 学 模接 收到 的 信 号 分 置之间的 相位 差为 心。 一 触一 三要隿妒 谑 縮 妒乙元 间距 为 缸， 如 下页 图 所 示 。 图 直 线等
5、距 阵 列接 收天线结构则 阵 列因 子 为 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位 论 文门 鼠 皿眯邰蟆 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位 论 文岛 ， 魂籩 。 “。 “琹 “ “。 则 阵 列天线接 收到 的 数 据可 用 向 量式 表 示 ，将权集用 权向 量矽 表 示 成 若 把 悸 墙 矗虻 玫 降 男藕 殴 橐 换偈 鼺为 沪 砌广 后 可 以 得 到 存 在 噪 声 时 的 合 理近似解， 具有 高 分 辨能力 ， 称 为 多 重 信 号 分 类 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位 论 文第 “页波 束 形 成就 是 从 传 感器 阵 列重 现源
6、信 号 ， 可 以 通 过增 加期 望 信 号 的 贡 献，也 可 以 通 过抑制干 扰 源 来 实 现。 智 能天线中的 波 柬 形 成算 法依 据采用 的 优 化准则 ， 可 以 自 适 应 地根据接 收数 据来 调 整权 矢 量， 以 跟 踪 变化的 信 号 。 自 适 应 算法大多 采取 迭 代 算 法， 利 用 当 前及过去 的 信 息 ， 更 新权 矢 量找 到 最优 解或 次 优解。 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位 论 文运 算 比较复 杂；基 于 信 号 周 期 平 稳 性 的 盲波 柬 形 成算 法“”利 用 了 绝 大多 数 通 信信 号 和 雷 达 信 号
7、具有 的 时 域 循环平 稳 特 性 ， 即干 扰 信 号 的 循环频 率 往往与 期 望信 号 不同， 而 噪 声 的 统 计 特 性 通 常 是 非时 变的 ， 因 而 具有 只需 知道 期 望 信 号 的循环频 率 ， 而 无 需 参 考 信 号 、 噪 声 和 干 扰 信 号 相关 特 性 等 其 他先 验 知识 和 复 杂的 阵 列校 准 ， 从 而 实 现真 正意义上 的 盲波 束 形 成。 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位 论 文第 三章 数 字波束 形 成处理 和 灵 活 的 功 率 及 时 间 控 制等 。 则 输出 可 写 作 西 南 交通 大学 硕 士 研 究
8、 生学 位论 文上式 中 ，“”表 示 复 数 共 轭 。因此 ，选用 不 同的 权 向量 ，对 来 自不 同方向的 信 号 便会 产 生不 同的 响 应 ，进 而 形 成 指 向不 同方 向的 空间 波束 。 如 用 矩阵 形 式 表 示 ，刚 有 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位 论 文一加；示 ，考虑使 次快 拍 的 输出 能量 的 平 均 值 最 小 ，即 则 式 一 杂 腗 准 则 可 以 变 换 成忙伽现专薹晃 鶵。矽矿蠖 罚 甊 。矽 唬 九 賡 豫 波束 形 成 器 ，能使 来 自非 期 望 波达方 向的 任 何 干 扰所 贡 献 的 功 率 最 小 ，同时 能保持
9、 “在 观 测 方 向上的 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位论 文向角 为度 ，两 个 干 扰信 号 的 方 向为度 和 一 度 。可 以 看 出 ，阵 元 数 增加后 ，形 成 的 主 瓣 波束 更 窄。用 了 最 小 均 方 误 差 衜扰等 方 面都 有较 好应 用 。号 向量 为蚴 植 纬 上低 车 氖 涑 鑫，依据准 则 ，使 上式 的 均 方 差 最 小 来 求解 最 优 权 向量 ，令 緀 縥，巍 ，则 得到 ： 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位 论 文递归 最 小 二乘算 法 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位论 文咝 栽际 钚 讲 钭荚 胁 尸
10、州 一露用 算 法可 求得 权 矢 量 的 最 优 解 为阵列天线 收到 的信 号 为窄带信 号 时 ，需要通 过 高频 放 大、下交颏、中 频 放圈甘 一 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位 论 文第 四章 基于子空 间 跟踪的 波束 形成 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位论 文 篬弧 緔瓂伪 一卜 工 口 心骸式中 ，为 单 位矩阵， 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位 论 文该 算 法采 用 了 奇 异 值 分 解 妥芴 遄钚 ， 因 而 可以 将憾 跃 卣 驲 。 作 特征值 分 解 ；焕 米 钚 卣 髦 礵 蠼鈉 ： 一盯 和一 一盯；左 、右 奇 异
11、 向量 矩阵 蚄 ； 技 术 ， 使 加 权 向量 与干扰 信 号 子空 间 正交的 方 法，萶”则 提 出了 将计 算 机仿 真 结 果 表明采 用 该 波柬 形成算 法能 得 到较 理 想的 结 果 。 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位 论 文如輒 ， ：!狧图 入 射 信 号 与阵 列 结 构示意图 要 塞窒 堕查 望堡 主 堡 塞垒 堂 垡 迨 塞在 第 七 个 阵 元 上 观 测到的 第 一次 快 拍信 号 屯 可表示为五 。 一。 。 。 吃 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位论 文孔 一梢贿穤咭 “ 吒】 抒 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位 论 文珐 。 三 】上 式中 的巳蛁是 ：作 奇 异值 分 解 后 相应 的奇 异值 奇 异值 可以 通 过 下 面的 方 式来 更 新 。 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位 论 文叫 笼纠 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位 论 文快 拍教翁骤撼然睁堰秣 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位 论 文第 五章 基 于莸 腄估 计 西 南 交通 大学 硕 士 研 究 生学 位论 文 ， 贫諶 啦 。 基 函 数 为 高斯
