發(fā)布時(shí)間：2017-06-10 04:02

  本文關(guān)鍵詞：一種樹形結(jié)構(gòu)寬帶波束形成器的設(shè)計(jì)與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：波束形成,一種用于定向信號傳輸或接收的傳感器陣列信號處理技術(shù),已廣泛應(yīng)用于通信和導(dǎo)航系統(tǒng)。在聲納、通訊、雷達(dá)、地震、音響和麥克風(fēng)陣列等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用。波束形成的目標(biāo)是通過增強(qiáng)期望信號在來波方向的增益,同時(shí)抑制其他來波方向信號以及背景噪聲,從而提高系統(tǒng)的信號干擾噪聲比(SINR,Signal-to-interfere and noise ratio)。在實(shí)際應(yīng)用中,寬帶信號的優(yōu)勢明顯,其較高的分辨率能夠改善系統(tǒng)的通信、檢測等性能。因此在雷達(dá)、通信和聲納等系統(tǒng)中經(jīng)常使用寬帶信號。所以設(shè)計(jì)和研究寬帶信號波束形成器有著重大的現(xiàn)實(shí)意義。本文以寬帶信號波束形成器為主要研究內(nèi)容。首先討論了當(dāng)前常見的寬帶波束形成器—Frost波束形成器。隨著信號帶寬的增加,濾波器抽頭數(shù)目也相應(yīng)增加。從而導(dǎo)致計(jì)算量變大,權(quán)值收斂的速度減慢,系統(tǒng)的自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力下降等問題。為了解決這些問題,本文研究了以下幾個(gè)方面的內(nèi)容:1、針對上述問題,我們提出了兩種新的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)寬帶波束形成:樹形結(jié)構(gòu)和改進(jìn)的樹形結(jié)構(gòu)寬帶波束形成器。樹形結(jié)構(gòu)是由一些模塊級聯(lián)組成,這些模塊是以Frost波束形成器為基本組成,它們有較少的通道數(shù)和抽頭延遲級數(shù)。設(shè)計(jì)了樹形結(jié)構(gòu)的算法和流程,并討論了該算法的計(jì)算量和理論輸出SINR。2、為了實(shí)現(xiàn)樹形寬帶波束形成器的權(quán)值更新,提出了兩種迭代方式:層—層迭代和步—步迭代。兩種迭代各有優(yōu)劣,前者可獲得較高的SINR,后者的更新時(shí)間更短。通過對比樹形結(jié)構(gòu)和等效的Frost寬帶波束形成器,樹形結(jié)構(gòu)波束形成器的計(jì)算負(fù)荷顯著減小。此外,各模塊實(shí)現(xiàn)了并行更新,這有利于增強(qiáng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。3、討論了存在導(dǎo)向矢量誤差和干擾情況下,系統(tǒng)的魯棒性和有效性。將干擾源分為單一窄帶源、單一寬帶源、雙寬帶源三種情況進(jìn)行仿真。通過計(jì)算機(jī)的仿真可以驗(yàn)證樹形結(jié)構(gòu)是有效的。因?yàn)樾滦徒Y(jié)構(gòu)從本質(zhì)上說是次優(yōu)化的,所以上述優(yōu)點(diǎn)的獲得是以犧牲輸出SINR為代價(jià)的。在實(shí)際應(yīng)用中,往往看重系統(tǒng)的穩(wěn)健性和實(shí)時(shí)性,所以這種犧牲是值得的。
【關(guān)鍵詞】：波束形成 導(dǎo)向矢量誤差 寬帶波束形成器 樹形結(jié)構(gòu) 信號干擾噪聲比
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN911.7
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 引言10-11
• 1.2 課題研究背景及意義11-13
• 1.3 本文主要貢獻(xiàn)13
• 1.4 論文的主要內(nèi)容和組織安排13-15
• 第二章 波束形成基本理論15-37
• 2.1 引言15
• 2.2 自適應(yīng)濾波和LMS算法15-22
• 2.2.1 自適應(yīng)濾波15-19
• 2.2.2 最小均方算法19-22
• 2.3 陣列天線的統(tǒng)計(jì)模型22-29
• 2.3.1 前提和假設(shè)22
• 2.3.2 陣列的概念和參量22-27
• 2.3.3 寬帶陣列信號模型27-29
• 2.4 波束形成技術(shù)和算法29-35
• 2.4.1 波束形成的原理和準(zhǔn)則29-32
• 2.4.2 常用自適應(yīng)波束形成算法32-34
• 2.4.3 Frost波束形成器34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-37
• 第三章 樹形寬帶波束形成器的結(jié)構(gòu)和算法37-56
• 3.1 引言37
• 3.2 樹形結(jié)構(gòu)簡介37-39
• 3.2.1 背景技術(shù)37-38
• 3.2.2 新型結(jié)構(gòu)38-39
• 3.2.3 更新方式39
• 3.3 算法流程和理論輸出SINR分析39-45
• 3.3.1 算法流程40-42
• 3.3.2 理論輸出SINR分析42-45
• 3.4 計(jì)算復(fù)雜度45-47
• 3.4.1 計(jì)算復(fù)雜度45-46
• 3.4.2 樹形結(jié)構(gòu)計(jì)算復(fù)雜度46-47
• 3.5 對導(dǎo)向矢量誤差的魯棒性分析47-50
• 3.6 性能分析及仿真50-55
• 3.6.1 存在單一窄帶源干擾50-51
• 3.6.2 存在單一寬帶源干擾51-53
• 3.6.3 存在雙寬帶源干擾53-55
• 3.7 本章小結(jié)55-56
• 第四章 改進(jìn)的樹形寬帶波束形成器的結(jié)構(gòu)和算法56-71
• 4.1 引言56
• 4.2 改進(jìn)的樹形結(jié)構(gòu)和算法流程56-59
• 4.2.1 改進(jìn)的樹形結(jié)構(gòu)56-57
• 4.2.2 算法流程57-59
• 4.3 計(jì)算復(fù)雜度和理論輸出SINR分析59-64
• 4.3.1 計(jì)算復(fù)雜度59-61
• 4.3.2 理論輸出SINR分析61-64
• 4.4 性能分析及仿真64-70
• 4.4.1 存在單一窄帶源干擾64-65
• 4.4.2 存在單一寬帶源干擾65-67
• 4.4.3 存在雙寬帶源干擾67-68
• 4.4.4 兩種樹形結(jié)構(gòu)SINR對比68-70
• 4.5 本章小結(jié)70-71
• 第五章 總結(jié)和展望71-73
• 5.1 全文總結(jié)71-72
• 5.2 未來展望72-73
• 致謝73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果78-79

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：437320