自适应天线阵列信号处理国内外研究现状
时间:2018-03-13 11:34 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
| 自适应天线阵列的概念在1959年提出，40多年的历史可划分为4个阶段。IEEE Trans.on AP曾出版过3次专辑介绍自适应天线。1965年，IEEE Trans.on AP首次出版自适应天线专辑，归纳了主波束控制；1976年，IEEE Trans.on AP再次出版自适应天线专辑，归纳了零向控制；1986年，IEEE Trans.on AP第三次出版自适应天线专辑，归纳了DOA估计[9]。四个阶段大致为：优尔十年代的研究聚焦在自适应波束控制上，主要目的是使主波束指向指定方向；七十年代的研究聚焦在自适应零陷控制上，如自适应旁瓣相消，主要目的是增大输出信号的信噪比（SNR）；八十年代的研究聚焦在空间谱估计上，主要是研究波达方向的估计问题。自适应天线阵逐渐广泛应用于雷达和声纳领域。近来10年的研究聚焦在将自适应阵列、空间谱估计等技术使用在移动通讯和相控阵雷达上。19540 自适应波束形成调整阵列权重依据的主要准则包括：MSE准则、SINR准则、ML准则、NV准则等。其中MSE表示最小均方误差，SINR表示最大信干比，ML表示最大似然、NV表示最小噪声方差。有学者研究得出，在理想情况下，不同的准则的本质是相同的。因此与选择选择哪种准则相比，选择哪种算法来控制波束更加重要。算法的好坏可以通过暂态响应（环境变化后的调整时间）和稳定性（接收信号的性能）两方面来衡量[9]。此外，算法实现的复杂程度也要重点考虑，以便能更好地应用在实际中。 自适应波束形成算法分类 各种算法一般只能在干扰位置上形成具有很窄的零陷的方向图。但在运动的干扰情况下，干扰与零陷位置很可能不能有效地抵消。所以宽带条件下的运动干扰也是研究方向之一。 阵列信号处理的另一个课题是空间信号的波达方向(DOA)估计，该技术应用于雷达、通信等领域[14]。和波束形成相似，DOA估计最开始主要应用于雷达、声纳领域，如飞机场用于确定飞机位置的雷达，随后逐渐运用于民用。DOA估计在很长时间内使用机械扫描，但是机械转动不够快，方向定位也很不准确，无法符合实际的需求。其中一个解决方法是提高阵列天线孔径。但是实际情况下天线的的尺寸一定是有限制的，这时候普通分辨率的算法就无法辨别相距很近的信号。所以许多通信系统、雷达系统等都需要超分辨方位估计。波达方向估计的方法如图1.3。以其中典型的MUSIC算法和ESPRIT算法为基础，拓展研究了是很多适用于不同对象的算法。 波达方向估计的方法 DOA估计算法的发展 DOA估计中课题热点包括针对对宽带信号和相关信号。应对宽带信号和信号相关的DOA估计，现在已经形成了若干高分辨率的方法。但是高分辨率的同时运算量很大，因而不具备实时性。因此，未来的波达方向算法改进目标是高精度、高分辨率、适度运算量和实时性，能在工程项目中有更好的应用。 无线通信的安全性从始至终一直是工程技术人员需要面对和有效解决的问题。安全性的要求除了保证用户的接收，可靠地接续用户彼此之间的通信，还要尽量保证有用信息的高度保密性，避免窃听者窃取。有线通信的安全性很好控制，无线通信的安全性相比较而言就较难控制。对于无线通信，用于文护其信息安全的传统技术，包括上层的加密技术或者保密通信协议[12]。如wep、wpa、wpa2等加密算法和NSSK等保密协议。但是通过这些传统方式，其主要缺点是降低了数据传输的效率。 目前，在不断满足用户的通信需求的情况下，对无线通信信息的保密性提出越来越高的要求。无线通信系统的物理层安全，是近年来一个重要的研究热点。这个研究方向的研究内容是：已知期望和非期望接收机采用的解调方法相同，不依赖于上层加密技术或保密通信协议，在物理层实现安全传输[12]。关于物理层安全通信的研究大致有如下两个研究方向：从信息论的角度和从实际的无线通信系统设计出发。从信息论的角度，主要是对物理层安全的理论研究。从系统设计的角度，主要是研究与实际系统有关的技术如扩频技术等。 (责任编辑：qin) |