MIMO阵列波束形成方法研究.pdf

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1、第34卷第5期现代雷达Vo1．34No．52012年5月ModernRadarMav2012·信号／数据处理·中图分类号：TN957文献标志码：A文章编号：1004—7859(2012)05—0020—03MIMO阵列波束形成方法研究王亚莉，何小锋(解放军91404部队，河北秦皇岛066001)摘要：相控阵雷达无法分辨一个波束宽度内的2个目标，多输人多输出(Multi—InputMulti·Output，MIMO)雷达阵列各阵元发射正交信号，提高了阵列系统的自由度，改善了雷达阵列系统分辨性能。文中给出了MIMO阵列相关滤波器组分离目标回波

2、信号的原理框图，并进行了MIMO阵列常规波束形成器和最小方差无失真响应(MVDR)波束形成器理论分析和仿真实验。仿真结果表明，MIMO阵列比常规相控阵列具有更高的角度分辨率。关键词：相控阵；多输人多输出阵列；最小方差无失真响应；分辨率AStudyonMethodsofMIMOArrayBeamformingWANGYa—li．HEXiao．feng(Unit91404ofPLA，Qinghuangdao066001，China)Abstract：Contrasttophased—arrayradarcannotresolvetwotarg

3、etslocatedinasin~ebeam，multi—inputmulti—output(MIMO)ra—darimprovetargetbearingresolutionbyenablingeachelementtransmitorthogonalsignalstoincreasedegreesoffreedom(DOF)．Inthispaper，acorrelativefilterbankconfigurationisproposedfortheorthogonalcomponentsseparationoftheMIMOarra

4、ytargetechoe．andtheconventionalbeamformer(CBF)andminimumvariancedistortionlessresponse(MVDR)beamformerfortheMI—MOarraytargetDOAestimationareevaluatedandstudiedtheoreticallyandviasimulations．SimulationresultsshowthatangularresolutionachievedbyMIMOarrayishigherthanthatofits

5、phasedarraycounterpart．Keywords：phased—array；MIMOaray；MVDR；resolution0引言阵列孔径，获得了比常规阵列系统更高的分辨能力，并多输入多输出(Multi—InputMulti-Output)雷达是通过仿真研究MIMO阵列常规波束形成器和最小方差近年来国内外雷达技术领域的一个热点，与传统雷达无失真响应波束形成器的方位估计性能。相比，具有显著性能优势。从阵列孔径角度来看，MI—1MIMO阵列信号模型MO雷达可分为分布式MIMO雷达和集中式MIMO雷达，从信号处理角度来看，MIMO

6、雷达又可分为非相干假定一些阵元任意布放在一个平面内构成一个阵处理和相干处理。列，目标处在阵列的远场，与所有阵元处在同一个平面与相控阵雷达相比，集中式MIMO雷达在收发阵内，其中Ⅳ个阵元发射Ⅳ个窄带信号，基带采样信号元相控配置的相干处理模式下，利用各阵元发射信号用向量{S2]}L㈦，n=1，2，⋯，Ⅳ表示，表示快拍数。波形分集和多通道的相干处理提升阵列系统自由第m个接收阵元和第／7,个发射阵元的位置坐标分别度_2J，显著改善阵列系统目标角度分辨能力和估计用X=(x’，)，=(’，x)表示。假定所精度j，增大估计目标源数目J，同时由于接收信号

7、有阵元位于各向同性噪声场，噪声为零均值高斯白噪的独立性，可直接采用自适应阵列处理技术进行目标声，若忽略多径影响，只考虑目标方位信息，则MIMO检测和参数估计，此外，它还具有灵活设计发射波阵列输出信号向量可表示为束图的能力。Y[f]=a(O)b(o)s[Z]+f]本文针对集中式MIMO雷达阵列系统采用相干处Z=1，2，⋯，(1)理方式，研究MIMO阵列波束形成方法，给出了MIMO式中：T表示向量或矩阵转置；0表示目标方位；W[f]阵列利用相关滤波器组抽取目标回波信号正交分量的表示阵列接收的加性噪声向量。原理框图，利用发射信号波形分集形成虚拟

8、阵元，扩展令基金项目：国防科技重点实验室基金(9140C2304080607)；西北fa()=[e1，e，⋯，e珊]，工业大学基础研究基金(NPU．FFRW018102)通信作者：王亚莉Ema