[发明专利]一种基于对角加载的自适应波束形成算法

摘要

本发明公开了一种基于对角加载的自适应波束形成算法，涉及智能天线技术领域，首先对线阵接收阵元所采集到的采样信号求其采样协方差矩阵，做为样本协方差矩阵的估计。然后利用对角加载技术对采样协方差矩阵进行重构，使其满足矩阵求逆引理公式，避免进行矩阵求逆运算。最后再结合最小均方误差(MSE)准则，得到方向权向量的最优化解，运用重构的采样协方差矩阵取代了迭代运算，大大缩减了算法收敛时间。该算法不仅有效解决和优化了自适应数字波束形成算法的收敛时间问题，并且通过仿真实验验证了该算法在高低信噪比环境下性能都比较稳定，同时也可以在一定程度上消除对模型误差的敏感问题。

主权项

1.一种基于对角加载的自适应波束形成算法，其特征在于：包括以下步骤：S1：均匀线阵各阵元对信号进行采样；S2：求其采样协方差矩阵，作为样本协方差矩阵的估计；S3：利用对角加载技术对采样协方差矩阵进行重构；S4：结合最小均方误差(MSE)准则，计算出方向权向量的最优解；S5：将得到的方向权值对采样信号数据进行加权求和，得到自适应波束信号；所述步骤S4中：得到方向权向量的最优解，具体包括以下步骤：S41：由于采样协方差为Hermitian矩阵，则可表示谱分解形式：其中U为特征向量矩阵，Λ＝diag(γ₁,γ₂,...,γ_M)，γ_i为的特征值；S42：由矩阵求逆引理将[αI+X(k)PX^H(k)]^‑1转换为表示；S43：将步骤S41中的的替换步骤S42中的X(k)PX^H(k)得到其中α表示对角加载系数，P取单位矩阵；S44：定义对角加载系数其中μ表示LMS算法中的步长因子，λ为常量，取值范围为0<λ<1；S45：根据MSE最小均分误差准则，得到方向权向量最优解其中R_xd为互相关矩阵，根据阵列输出y(t)＝ω^TX(t)、参考信号d(t)与实际输出信号的误差ε(t)＝d(t)‑y(t)＝d(t)‑ω^TX(t)，平方后取数学期望得到式中表示对d(t)取数学期望，R_xd为R_xd＝E{d(k)X^T(k)}。