安全性能的英文能翻译能英语怎么说

一个多径信号接收的新波束形成器

摘要

在本文中，一种有关于相干信号的接收和强干扰抑制新的波束形成方案被

提出了。干扰阻塞（I定然的意思 B）第一次转型为去除强干扰的的阻塞，同时能保留所需

的信号和噪声。再进行基于最优波束形成的只包括所需的信号和噪声的IB转化

数据，来产生最大的输出信号干扰噪声比（SINR）。数值结果表明，预计的干

扰阻塞最大信噪比(OB-MSNR）波束形成显然优于传统的波束形成器，可近似达

到最优波束形成器的性能。

关键词：多径、波束形成器、干扰阻塞变换

1、引言

采用基于卫星的定位技术的全球定位系统（全球定位系统）已被广泛用于

飞机，船舶和地面交通提供精确的导航功能。由于一个大的处理增益与扩频技

术被使用了，全球定位系统接收器在提取从卫星发射的低于热噪声[1]-[2]

信号的导航信息是有效的。然而，如果有任何很强的干扰源存在的话，性能将

同时明显地降低。通常情况下，干扰功率水平低于5分贝以上的噪声功率水平可

以承受。此外，随着环境造成的多径现象产生，这些接收器不能区分的直接路

径信号的反射信号，而且由于全球定位系统的信号扰动而导致在相对定位上大

的失误。

一些用于与天线阵列一起使用的零转向技术已被调查，来保护扩频信号的

干扰影响[3]-[4]。不幸的是，由于指向误差和相关干扰的存在，这些波

束形成器具有降解性能，使输出信号干扰噪声比（SINR）显著下降5dB。在一些

极端情况（如大指向误差或相干干扰（多径））存在情况下，由于期望信号相

消，常规波束形成器将被打破。作为补救，空间平滑并拥有着高阶指向约束被

提议作为一种提高波束形成器在多移不变阵阵列操作的稳定性的方法。不幸的

是，这种方法是低效的，波束形成器将排斥相干干扰信号，其中基本包含了预

期信号的相同信息。为了“充分”利用相干信号的信息，一种波束生成器应该

被制作成能够合并这些信号的收集器，而不是只收集其中的一个。

在本文中，在没有初步的DOA评估下，一种提取相干信号和强干扰的稳定波

束形成方案被提出了。具体而言，基于特征分解的技术，这个主题第一次发展

成为构建一种干扰阻塞转换方式来移除强大的干扰，同时保留所需的信号和噪

声。从所需的信号远远低于强大的干扰信号的事实，所接收的数据相关联的干

扰项可以近似表示为占主导地位的特征向量，干扰子空间，对应于所接收的数

据相关矩阵的较大的特征。互补的（正交）子空间，简称IB子空间，可用于抑

制强干扰。最优波束形成是基于只包含所需的信号和噪声的IB转化数据来产生

最大输出信噪比的。

为了验证所提出的干扰阻塞最大信噪比的效果（IB-MSNR）波束形成算法，

仿真结果表明，该IB-MSNR波束形成器比传统的波束形成器更有优势。

2、阵列模型

定义一些符号：

(.)*：复数共轭。

(.)T：转置

(.)\"：复共轭转置

i.i：绝对值。

E(.):欧氏范数.

Diag{.}:对角矩阵.

0:零向量.

O:零矩阵.

I:身份矩阵.

本设计涉及D的一种所需的信号组由一个单一的目标和J–1个相干干扰

组成，以及分别来自（i=1，„，J）和（i=1，„,k）个干扰方向的

K个不相关的干扰。这些源被假定为具有相同的中心频率和由M元素组成的无

边界的阵列。并采用复包络谱，阵列获得的数据在一定的采样时间可以转变为

一个XML向量形式。

当

设随机标量s

d

和si，i=1，„，k，表示在信号功率的s2

d

和s2

i

，i=1，„，

K，的阵列的参考点接收的所需的信号和干扰信号。随机变量a

i

，i=1，„，J，

表示相干信号复振幅。定义MxL向量a（

di

），i=L，„，J，和a（

ui

），

i=L，„，K，是阵列导向矢量。将它们分别定义为期望和干扰源。最后，矢量

n是由复杂地存在于M元素周围的噪声，这可以假设成空间中的能量和不相关

的所有信号。注意a

d

是由于相干源产生的复合转向矢量。

3、波束形成器的发展

传统的波束形成器通常对于DOA估计或阵列校准误差较敏感。为了减轻这

一点，一种被称为供应链绩效评价的投影法被作为一种手段来提高常规波束形

成器的SINR性能。这波束形成的权重向量是由LCMV波束形成的权重向量投影

到数据相关的本征结构构成的向量空间而获得得。该波束形成器的输出噪声功

率低于或等于LCMV波束形成器，而输出信号和干扰功率和LCMV波束形成器的

相同。然而，这种类型的波呼之欲出 束形成器引起较大误差或相干干扰的结果所需的信

号抵消性能显著下降。

在所提出的波束形成方案中，首先构建了基于特征结构的数据相关矩阵的

干扰阻塞变换。在假设K+l<=M的条件下，将集合相关矩阵R的特征分解为

其中，是与干扰源和（i=1，„，m）相关的源相关矩阵，表

示数据的相关矩阵的特征值按降序排列，和e

i

（i=1，„，m）分别是对应的特

征向量。假设由于强干扰，（3）中得到的就是近似数。从干扰功率远高于预期

的来源这个事实看，这些特征向量的e

i

（i=1，„，K）形成干扰的k维子空

间的正交基。另一方面，其他的特征向量e

i

（i=k+1，„，m）对应的最小值

，i=k+1，„M维互补的M-K维所需的信号加噪声子空间是近似正交干

扰信号的方向向量，即，

我们气冲斗牛的意思解释 将子空间作为干扰抑制子空间，因为它能执行干扰抑

制。根据（3）和（4）近似的正交性，和数据相关矩阵有关的干扰项可以表示

为，在这里是

当

它遵循从公式（4）和（5），为了抑制带有预期信号和噪声的信号干扰，互补

的干扰子空间E的投影暗示了T变化的解决方案。

这样

值得注意的是，T是一个埃尔米特矩阵，满足。根据（8）和（3），

转换数据相关矩阵可表示为：

我们称为干扰阻塞（IB）转换，因为它执行的补充干扰提取功能。

3.2干扰最大信噪比（IB-MSNR）的波束形成

我们可以基于变换数据TX只含所需的信号和噪声确定最佳波束赋形权重向量。

在输出功率的转换数据上执行的权重向量由（10）所确定

我们使用方程（3）和干扰被T抑制的原理。具体而言，最佳的波束形成可

以被确定为一个最大化的信号加噪声的信噪比，并有效地等同于最大化信噪比

（MSNR）。换句话说，根据下面公式得到权重向量

它们的解决方案是主导的模式（对应特征向量最大特征值）的特征方程

当从（12）这个特征方程中得到最大的特征值时，注意有T2=T成立。因为T

是一个是幂等矩阵。理想情况下，输出信噪比的下降原因主要是由于成分不在

信号子空间。根据（5），最优权重向量减去从W组件或W到信号子空间的等价

投影权重向量，而这子空间是互补了干扰的子空间，可以由下面公式获得

用公式（13）替代（12），最佳权矢量可以通过特征方程得到

当我们再次使用T2=T和Tw

o

=w

o

时，W的另一种表达，可以通过用公式（9）替

代（14）

获得

当我们利用T几乎已经消除了干扰这样一个事实，注意到Tw

o

=w

o

等量已经在上

面的等式中被使用。从(15)中很容易确定特征方程中有M-1个完全相同的本征

值和对应的中空空间的相等。并且，我们可以从以下式子得出其主

要形式和相一致。

我们再次省略了归一化常数。有趣的是注意公式（16）中权重向量的最后

表达可以用代数方法解释为正交的复合向量a

d

向信号子空间的投影分量。这个

信号子空间是互补的干扰子空间。这是很有道理的，因为对于在静态信号接收

（只有空间白噪声）来说，a

d

是最佳权三峡课文原文 矢量信号。正交的信号子空间上的投影

a

d

无异于找到一个向量在干扰阻塞空间是最接近最佳的静态权重向量并能产生

最大输出信噪比。

4、计算机模拟

电脑模拟旨在弄清楚所提出的IB-MSNR波束形成器的主要表现。在所有情况

下，我们可以假设数据相关模型在计算最佳权重向量上是有用的，并且排除我

们估计赤壁怀古苏轼 的问题。

我们所使用的数组是一个不统一的二十元素线性阵列，并包含以下间距线性

阵列，它构成一个比例为1.1的几何

序列的。所选择的参数是这样的：对于对应的均匀阵列的半波长间隔，阵列孔

径等于9.5个波长。所有的元素都被认为是相同的、全方位的并具有恒定的增

益1/L，L是一个单一的路径相关的方向向量范数。那是导向矢量归一化到一个

单元阵列的增益。

该方案涉及所需的信号组由两个在相位角为和情况下

有着相同功率的相关源组成，并在的相位角变量xx和单

一的功率变量xx下存在一个不相关的强干扰。输入信噪比和信干比分别被定义

为和，并伴有大小的空间白噪声

功率最后越王勾践灭吴原文及翻译 ，除非另有说明的话，下面的“标准参数”将用于整个章节：

我们将第一套模拟评估的IB-MSNR波束形成的性能作为输入信噪比的函数。

输出SINR绘制在图1（a）。相比之下，通过解决最佳波束形成器权重向量xx

而得到的最大可能输出SINR仍然包含在内，作为很小的一部分。我们发现输出

SINR接近输入信噪比的最优解，这表明IB转化有效地抑制了干扰，也说明波

束形成器有效地结合了所需的信号。然而，相比于最佳SINR，输出SINR曲线

在高信噪比的地方饱和。这表明了波束形成器不能够完全消除干扰，这是因为

干扰信号微弱地产生于IB转换以至于波束形成器不能完全判断没有干扰信号。

在这里做出一个证明，由输入信噪比为10dB的信号产生的波形绘制在图1（b）

中。这证明波束形成器产生两种主要的波形以便于同时接收预期信号，并能成

功抑制干扰。

第二组模拟研究了输入信干比对IB-MSNR波束形成器的影响。在这种情况

下，输入的信干比的值是不同的，变化范围是-30分贝至0分贝。注意在输入

信干=0dB的极端情况下，IB转化是不能够完全抑制干扰。这将导致输出SINR

（如图2所示）的最终性能有一定的降解。如果有一个合适的输入信干比，波

束形成器的性能将非常可靠，目标信号将能成功接收，干扰也可以成功阻断。

例如，图2（b）中给出的波形的输入信干比等于1dB表示波束形成器通过主导

主波追踪目标信号和形成对干扰的抑制，它是值得注意的是，在图1（b）为输

入信噪比=是-20分贝的波形，图2（b）为输入信噪比是-10分贝的波形。

这证实了较大的转换误差相关联的干扰，由于较大的输入，先生导致大的降解

性能。图1（b）和图2(b)相比波形更深一些。这证实了相关干扰会引起较大的

转换误差，由于较大的输入，信干比会引起很大程度的性能降解问题。

最后一套模拟检测了干扰相位DOA中的影响。在这种情况下，干扰信

号的入射角的变化范围从-90至90，相应的输出SINR值绘制在图3（a）

中。我们看到，只要不太接近的DOA的理想源，一个有效的组合可以维持

系统。然而，在近距离干扰下，波束形成器的性能会降低的。这是因为，IB转

化不能从干扰中区分所需的理想源，当接近DOA的理想源接近并能同时抑

制抑制它们。因此，波束形成器不能产生指向目标的波。为了进一步评估信号

的波束形成器的堵塞性，给出了图3（b）与主导模式相关的波模式。

显然，波束形成器通过形成一种指向源方向的波提鹊桥仙纤云弄巧翻译 取目标信号。相反，波束形

成器在其他来源方向，相位角为不形成波束以抑制干扰。

该波束形成方案涉及两阶段的程序开发。干扰阻塞（IB）转型首先建立在

消除强干扰上，而所需的信号和噪声需要保留。最优波束形成是基于IB转化数

据产生最大输出信噪比进行的。仿真结果验证了所提出的干扰阻塞最大信噪比

（ib-msnr）波束形成器具有可靠的输出SINR，可以近似的认为是最优波束形

成器。相比传统的波束形成器。它有着一个明显的性能提升。

致谢

作者们要感谢斯坦福大学的孟教授和刘家良博士关于本文有益的建议和讨论

参考文献

[1]M.K西蒙，，z和，扩频通信，罗克

维尔，医学博士：计算机科学，1985.

[2]帕金森，r，全球定位系统：理论与应用研究所、美国航空航天。

1996。

[3],,,和美国帕苏帕蒂的”相结合的自适应

阵列天线和抵消干扰直接序列扩频多址系统，“选于通讯杂志，存在于4号8

卷的选定区域，pp.675-682。

[4]ski,,“先进的GPS自适应调零的概念，”

IEEE军事通信。会议概况，第1214-1218，11月1995。

[5],，“最小方差波束形成算法的性能分析，”IEEE通讯。

信号处理，44卷，4号，1996页928-937。

附录图

图一：IB-MSNR波束形成器输入信干比的性能。M=20、

。图中输入信噪比等于10dB（a）输出信噪比和输入信干比。（b）

输入信干比在-10dB下得到的图案

图二：IB-MSNR波束形成器输入信噪比的性能。M=20、

。图中输入信噪比等于10dB（a）输出信噪比和输入信干比。（b）

输入信干比在-10dB下得到的图案

图三：IB-MSNR波束形成器作为DOD抗干扰的功用的性能。M=20、

。图中输入信噪比等于10dB，输出信噪比等于-

20dB（a）输出信噪比和输入信干比。（b）输入信干比在-10dB下得到的图案