[发明专利]一种树形宽带波束形成器

权利要求书

1.一种树形宽带波束形成器，其特征在于包括步骤为： 

步骤1、根据接收信号的带宽和计算量大小确定子阵列大小和各FROST波束形成器中延迟线级数，进而确定树形宽带波束形成器结构； 

步骤2、根据完成波束形成矢量迭代所需要的时间，干扰抑制要求，选择层-层迭代更新或者步-步迭代更新，要求更高的信号干扰比时，选择层-层迭代更新，要求更少的更新时间时，选择步-步迭代更新； 

其中层—层迭代更新表示第p+1级子波束形成器的输入由第p级子波束形成器的输出和第p级子波束形成器的最优权值确定，即： 

x^(p+1)(k)＝w^(1:p)Tx^(p)(k), 

w^(1:p)T为第p级子波束形成器迭代完成后的最优权值，x^(p)(k)为第p级子波束形成器的输出，[·]^T为向量的转置，x^(p+1)(k)为第p+1级子波束形成器的输入； 

其中步-步迭代更新表示第p+1级子波束形成器的输入由第p级子波束形成器的输出和第p级子波束形成器中各FROST波束形成器的当前权值确定，即： 

x^(p+1)(k)＝w^(1:p)T(k)x^(p)(k) 

w^(1:p)T(k)表示第p级子波束形成器中各FROST波束形成器在当前信号处理时刻的权值，x^(p)(k)为第p级子波束形成器的输出，[·]^T代表向量的转置，x^(p+1)(k)为第p+1级子波束形成器的输入； 

步骤3、根据步骤1确定的树形宽带波束形成器结构，和步骤二确定的迭代更新方式，计算波束形成器各级子波束形成器的权值矢量值： 

步骤4、计算输出信号干扰噪声比，判断输出信号干扰噪声比是否满足要求，如果满足要求则终止迭代，输出迭代结果，否则返回步骤3继续迭代。 

2.如权利要求1所述的一种树形宽带波束形成器，其特征在于步骤1的具体步骤为： 

步骤1-1、根据计算量的大小，确定子阵列的大小，若计算量越大，子阵列大小越小； 

步骤1-2、根据工程经验，FROST波束形成器的每一信道FIR滤波器的延迟线级数由给定的滤波器级数指标确定，公式为： 

其中ω_p为通带截止频率,ω_s为阻带截止频率,A_s为最小阻带衰减； 

步骤1-3、根据步骤1-1和1-2确定的子阵列大小和延迟线级数，将天线阵列划分为L个子阵列，再对各个子阵列接收到的信号组合为一个数据单元并采用延迟线级数为J的FROST波束形成器进行处理，这些子阵列信号处理过程作为树形结构的第1级，之后将树形结构第1级的输出信号同样组合为若干个数据单元，分别输入到相应数量的FROST波束形成器进行处理，此时的信号处理过程称为树形结构的第2级，按照第2级子波束形成器的方式得到其它更深级数的子波束形成器，最终形成树形结构的波束形成器。 

3.如权利要求1所述的一种树形宽带波束形成器，其特征在于步骤3中第p级的每一个FROST波束形成器的波束形成器权值矢量更新公式为： 

w^(p)(k)＝C(C^HC)^-1f+P(w^(p)(k-1)-μR^(p-1)(k)w^(p)(k-1)) 

其中，P＝I-C(C^HC)^-1C^H，R^(p-1)(k)＝E[x^(p-1)(k)x^(p-1)T(k)]，μ是迭代步长，C为常量矩阵，f为给定的约束，C^H是已知常量矩阵，R^(p-1)(k)是第p-1级输出信号的协方差矩阵，E为期望。 

4.如权利要求1所述的一种树形宽带波束形成器，其特征在于步骤4中信号干扰噪声比为： 

其中，w_opt表示迭代完成后最优权向量，表示w_opt的转置，R_ss为期望信号的协方差矩阵，R_ii为干扰的协方差矩阵，R_nn为空间白噪声的协方差矩阵，协方差矩阵R_ss，R_ii的第(m,n)个元素为： 

其中，sinc(x)＝sin(πx)/πx，σ²由信号源功率确定的常量，B＝f_u-f_l表示带宽，f_u是宽带信号的最高频率，f_l是宽带信号的最低频率，表示导向矢量的第m个元素和第n个元素之间的时延。