鲁棒自适应波束形成:基于转向矢量估计与协方差矩阵重建

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本文是一篇研究论文,针对鲁棒自适应波束成形(Robust Adaptive Beamforming, RAB)领域提出了创新的方法。传统的波束形成技术在存在较大指向向量(阵列指向矢量, Array Steering Vector, ASV)误差和协方差矩阵不确定性的情况下可能会受到影响。作者针对这一问题,设计了一种新型的鲁棒自适应算法。 首先,该方法的核心是ASV估计技术。不同于常规处理,作者将ASV视为处于两个子空间交集中的一个向量,并采用一种封闭形式的公式进行精确估计。这种估计策略巧妙地考虑了实际ASV可能偏离理想值的情况,提高了算法的鲁棒性。 其次,重构协方差矩阵是另一个关键步骤。在估计过程中,通过替换期望信号(Desired Signal, DS)的特征值为噪声特征值的平均值,有效地减小了DS对整体计算的影响。这种方法降低了对DS强度的依赖,使算法能够更好地抵抗噪声干扰。 论文强调,实施该方法所需的先验信息仅限于天线阵列的几何结构以及实际ASV所在的角区间。这简化了系统设计的要求,使得它在实际应用中具有较高的可操作性。 在实验结果部分,通过模拟仿真,作者证明了新提出的RAB技术在输出信号与干扰加噪声比(Signal-to-Interference-and-Noise-Ratio, SINR)方面表现出色。只要输入信号噪声比保持在可接受范围内,即使在存在显著的ASV误差和协方差矩阵不确定性时,该方法也能提供良好的性能。 这篇论文为鲁棒自适应波束成形提供了一个有效的解决方案,它不仅提升了系统的稳定性和抗干扰能力,还降低了对系统参数精确度的依赖,对于无线通信系统,特别是在多径环境下的信号处理有着重要的实际价值。