序列凸优化法实现最大稀疏阵列设计

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本文主要探讨了"Maximally Sparse Arrays Via Sequential Convex Optimizations"这一主题,发表在2012年的IEEE ANTENNAS AND WIRELESS PROPAGATION LETTERS上。在现代无线通信和信号处理领域,设计能高效辐射聚焦波束图案且满足给定功率限制的极稀疏阵列是一个日益受到关注的研究课题。传统的阵列设计问题通常涉及对解决方案空间(即源数量)的非凸约束,这使得找到最优解成为一项具有挑战性的任务,因为这类问题属于NP-hard问题。 为了克服这个难题,研究者们提出了将非凸约束转化为可优化的凸形式,其中一种常见的策略是通过最小化向量的-norm来实现。尽管这种方法在某些情况下有效,但并不总是能够达到最稀疏的解决方案。因此,文章的核心贡献在于提出了一种创新的合成算法,该算法不仅考虑了阵列激励权重的设计,还同时优化了传感器的位置,目标是实现发射聚焦的针状波束模式。 这种新颖的算法基于序列化的凸优化,其中关键步骤包括使用加权-norm的最小化。作者通过引用基准问题进行了一系列数值测试,结果表明这种方法能够在保持性能的同时显著提高阵列的稀疏度。相比于传统的技术,这种方法的优势在于它能够在解决复杂优化问题时找到更接近于全局最优的稀疏解决方案,这对于降低能耗、提升系统效率以及减少干扰等方面具有重要意义。 总结来说,这篇论文提供了关于如何利用序列化凸优化技术设计出既能满足功率限制又能达到最大稀疏度的阵列设计方法,这对于现代无线通信系统的高效、紧凑设计具有实际应用价值。通过这种创新策略,研究人员能够在保证信号质量的同时,显著简化硬件设计,对于无线通信设备的小型化和多天线系统的发展具有推动作用。