【摘要】：自適應(yīng)波束形成器是陣列信號處理的一個重要分支，它利用多個傳感器組成的傳感器陣列來接收和處理空間采樣信號，進(jìn)而提取所需要的期望信號，同時抑制接收信號中不需要的干擾和噪聲成分。自適應(yīng)波束形成技術(shù)經(jīng)過近幾十年的發(fā)展已日趨成熟，在通信、雷達(dá)、生物醫(yī)療以及天文等眾多領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的自適應(yīng)波束形成算法一般假定來波信號為圓信號，但是當(dāng)來波信號為非圓信號時，傳統(tǒng)的自適應(yīng)波束形成算法將不能給出最優(yōu)權(quán)矢量。近20年來，非圓信號的特性在信號處理領(lǐng)域被廣泛的研究利用，，為了更好的提取接收信號中包含的期望信號信息，廣義線性自適應(yīng)波束形成器在近幾年被提出，它能夠最小化期望信號的最小均方誤差，所以成為研究的熱點問題。 在傳統(tǒng)的自適應(yīng)波束形成算法中，默認(rèn)信號為圓信號，協(xié)方差矩陣可以完全描述信號的二階特性，但是，在通信系統(tǒng)中我們經(jīng)常使用非圓信號，比如，二進(jìn)制相移鍵控信號、脈沖幅度調(diào)制信號，高斯最小移頻鍵控信號和偏移四相相移鍵控信號等，信號的偽協(xié)方差矩陣不為零，傳統(tǒng)波束形成器求得的權(quán)矢量是次優(yōu)的，而基于非圓信號的廣義線性波束形成器提取了包含在接收信號以及其共軛形式中的期望信號信息，可以求得最優(yōu)的權(quán)矢量。但是當(dāng)快拍數(shù)有限時，經(jīng)過擴張?zhí)幚砗�，與傳統(tǒng)的自適應(yīng)波束形成算法相比，其自由度變?yōu)樵瓉淼膬杀�，帶來的劣勢是擴張的采樣協(xié)方差矩陣特征值擴散加劇，使波束形成器性能降低，另外，也使得計算復(fù)雜度增大。為了減輕擴張后的采樣協(xié)方差矩陣的特征值擴散加劇對波束形成器性能的影響，本文提出了基于特征空間的廣義線性自適應(yīng)波束形成算法，當(dāng)快拍數(shù)有限時，最優(yōu)權(quán)矢量不僅受到信號子空間的影響，也受到噪聲子空間的影響，該算法通過投影的方式將權(quán)矢量投影到信號子空間，避免了噪聲子空間對權(quán)矢量的干擾，所以提高了波束形成器的穩(wěn)健性。 在連續(xù)自適應(yīng)波束形成算法研究領(lǐng)域，基于最小均方誤差(Least Mean Squares, LMS)的自適應(yīng)波束形成算法雖然具有計算復(fù)雜度低的優(yōu)勢，但是其收斂速度較慢。針對該問題，本文提出了一種變步長的收縮線性最小均方誤差(Shrinkage Linear LMS, SL-LMS)波束形成算法，它利用了無噪聲后驗誤差與無噪聲先驗誤差之間的關(guān)系，每次迭代時反饋給系統(tǒng)一個漸近最優(yōu)的迭代步長，大大提高了自適應(yīng)波束形成器的收斂速度。另外利用了信號的非圓特性的廣義線性LMS(Widely Linear LMS, WL-LMS)自適應(yīng)波束形成算法，相比于LMS算法，其穩(wěn)態(tài)性能得到了顯著的提高，但是仍然存在和LMS波束形成器同樣的問題，即收斂速度較慢，受迭代步長大小的影響。因此，在變步長SL-LMS波束形成算法的基礎(chǔ)上，本文提出了收縮的變步長廣義線性LMS (Shrinkage Widely Linear LMS, SWL-LMS)波束形成算法，它不僅利用了無噪聲擴張的后驗誤差與無噪聲擴張的先驗誤差之間的關(guān)系，還利用了信號的非圓特性，在迭代過程中，SWL-LMS算法自適應(yīng)的調(diào)整迭代步長，使其相對于WL-LMS算法的收斂速度大大提高，同時保持了較好的穩(wěn)態(tài)性能。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN911.7

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本文編號：2396463