顽健自适应波束形成算法

《顽健自适应波束形成算法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第6期宋昕等：顽健自适应波束形成算法·13·顽健自适应波束形成算法宋昕，汪晋宽，刘福来，王彬（东北大学信息科学与工程学院，辽宁沈阳110004）摘要：针对方向向量偏差会导致最小均方(LMS)算法的性能急剧下降这一问题，提出了一种基于可变对角载入的顽健自适应波束形成算法。采用最陡下降法对信号方向向量进行优化求解，并在每次迭代过程中更新对角载入值，进而求出最优的权重向量，避免了矩阵求逆运算和特征值分解运算，大大降低了计算复杂度。通过建立步长与输入信号的关系得到可变的步长因子，克服了收敛速度和稳态误差之间的矛盾。该算法收敛速度快，抗扰动性强，对信号方向向量偏差具有很强

2、的顽健性，从而改善了阵列输出的信干噪比，使其更接近最优值。理论分析和仿真结果表明与传统自适应波束形成算法相比，所提顽健算法具有更好的性能。关键词：自适应波束形成；变步长；对角载入；信号方向向量偏差中图分类号：TN911.7文献标识码：A文章编号：1000-436X(2009)06-0007-06RobustadaptivebeamformingalgorithmSONGXin,WANGJin-kuan,LIUFu-lai,WANGBin(SchoolofInformationScience&Engineering,NortheasternUniversity,S

3、henyang110004,China)Abstract:Theperformanceofleastmeansquares(LMS)algorithmdegradeddramaticallyinthepresenceofevenslightsteeringvectormismatches.Inordertoovercometheshortage,anovelrobustadaptivebeamformingalgorithmbasedonthevariablediagonalloadingtechniquewasproposed.Thesignalsteerin

4、gvectorwasobtainedviathegradient-descentmethodandthediagonalloadingtermwasincorporatedateachrecursivestep.Then,theoptimalweightvectorwasderived.Toaccountforthecontradictionofconvergencerateandsteadyerrors,afunctionbetweenthestepsizeandinputsignalswasbuilttoobtainthevariablestepsize.T

5、heproposedalgorithmhadalowcomplexitycostwithouttheinversematrixandeigendecomposition.Theproposedalgorithmofferedfasterconvergencerate,providedasufficientrobustnessagainstthemismatchesandmadethemeanoutputarraySINRconsistentlyclosetotheoptimalone.Thetheoreticalanalysisandsimulationresu

6、ltsdemonstratethattheperformanceoftheproposedalgorithmcanoutperformthatoftheconventionalalgorithm.Keywords:adaptivebeamforming;variablestepsize;diagonalloading;signalsteeringvectormismatches第6期宋昕等：顽健自适应波束形成算法·13·1引言收稿日期：2007-03-22；修回日期：2009-03-29基金项目：国家自然科学基金资助项目（60874108）FoundationI

7、tem:TheNationalNaturalScienceFoundationofChina(60874108)自适应波束形成算法被广泛应用于雷达、声纳、自适应信道均衡和阵列信号处理等诸多领域[1~5]第6期宋昕等：顽健自适应波束形成算法·13·。最小均方(LMS)算法是自适应波束形成算法中估计梯度的方法，它具有结构简单、计算量小、易于实现、稳定性高等优点。但在实际通信环境中，由于期望信号波达方向DOA估计不够精确或者存在一定的指向偏差，导致传统自适应波束形成算法的性能急剧下降。近年来对于存在方向向量偏差的顽健自适应波束形成算法一直是人们研究的热点问题，提出了不

8、少有效的波束形成算法。基