一种树形结构宽带波束形成器的设计与研究

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1、■■？？■■■？－■■＇．■．：．：：：．：；；：；ｖ＾；；纖Ｉ簾Ａ种故＊葦ＩＩｆ硕±学位论义ＭＡＳＴＥＲＴＨＥＳＩＳ－‘ｒ。泌心碱掉占：歩诞知■？｜乾Ｖｗ：，：站义．Ｙ＾ｊ＇《欺？ｆＭ巧Ｊ固踩ｊ與！Ｖ／；班，；．．论文题阁－－种树形结构宽带波束形成器的獄十与妍究学科专业＿＿信号与信烏创朔＿＿＿＿＿＿学－§２０１３２１０２０４６８作者姓名康宁■￣￣￣＾指窜教师张黎副教

2、授胃￣＇？雌麵顯裤鬟職賴議獄抗苦古＇’独剑性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方夕ｈ论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本碗究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。，作者签名日期：年月日：＞４＾论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关

3、保留、使用学位论文的规定，，有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和磁盎全。Ｗ论允许论文被查阅和借阅本人授权电子科技大学可将学位文的、印或描据进行检，用影印缩扫索可采或部容编入有关数库部分内、汇。编学位论文制手段保存等复）保后定密的学位论文在解密应遵守此规（名：签与导师签名：者作和＾＞＾初／）年期：１／月日日｜分类号密级注1UDC学位论文一种树形结构宽带波束形成器的设计与研究（题名和副题名）康宁（作者姓名）指导教师张瑛副教授电子科技大学成都（姓名、职称、单位名称）

4、申请学位级别硕士专业学位类别信号与信息处理提交论文日期2016.03.30论文答辩日期2016.05.11学位授予单位和日期电子科技大学2016年6月答辩委员会主席评阅人注1：注明《国际十进分类法UDC》的类号。DesignandResearchofaTreeStructureBroadbandBeamformingAMasterThesisSubmittedtoUniversityofElectronicScienceandTechnologyofChinaSignalandInformationProc

5、essingMajor:KangNingAuthor:AssociateProf.ZhangYingSupervisor:SchoolofElectronicEngineeringSchool:摘要摘要波束形成，一种用于定向信号传输或接收的传感器阵列信号处理技术，已广泛应用于通信和导航系统。在声纳、通讯、雷达、地震、音响和麦克风阵列等领域有着重要的应用。波束形成的目标是通过增强期望信号在来波方向的增益，同时抑制其他来波方向信号以及背景噪声，从而提高系统的信号干扰噪声比（SINR,Signal-to-inte

6、rfereandnoiseratio）。在实际应用中，宽带信号的优势明显，其较高的分辨率能够改善系统的通信、检测等性能。因此在雷达、通信和声纳等系统中经常使用宽带信号。所以设计和研究宽带信号波束形成器有着重大的现实意义。本文以宽带信号波束形成器为主要研究内容。首先讨论了当前常见的宽带波束形成器—Frost波束形成器。随着信号带宽的增加，滤波器抽头数目也相应增加。从而导致计算量变大，权值收敛的速度减慢，系统的自适应调节能力下降等问题。为了解决这些问题，本文研究了以下几个方面的内容：1、针对上述问题，我们提出了

7、两种新的结构来实现宽带波束形成：树形结构和改进的树形结构宽带波束形成器。树形结构是由一些模块级联组成，这些模块是以Frost波束形成器为基本组成，它们有较少的通道数和抽头延迟级数。设计了树形结构的算法和流程，并讨论了该算法的计算量和理论输出SINR。2、为了实现树形宽带波束形成器的权值更新，提出了两种迭代方式：层—层迭代和步—步迭代。两种迭代各有优劣，前者可获得较高的SINR，后者的更新时间更短。通过对比树形结构和等效的Frost宽带波束形成器，树形结构波束形成器的计算负荷显著减小。此外，各模块实现了并行更

8、新，这有利于增强系统的实时性。3、讨论了存在导向矢量误差和干扰情况下，系统的鲁棒性和有效性。将干扰源分为单一窄带源、单一宽带源、双宽带源三种情况进行仿真。通过计算机的仿真可以验证树形结构是有效的。因为新型结构从本质上说是次优化的，所以上述优点的获得是以牺牲输出SINR为代价的。在实际应用中，往往看重系统的稳健性和实时性，所以这种牺牲是值得的。关键词：波束形成，导向矢量误差，宽带波束形成器，树形结构，信号干扰噪声比