一種干擾協方差矩陣穩健重構方法
【專利摘要】本發明屬于陣列信號處理領域，主要涉及干擾噪聲協方差矩陣重構算法的穩健性和基于該算法的最差性能最優化Capon自適應波束形成的穩健性。本發明首先采用最差性能最佳化準則建立期望信號和干擾信號導向矢量的誤差模型，然后采用魯棒Capon波束形成(Robust Capon Beamforming,RCB)來分別估計D-1個干擾信號的功率和導向矢量同時對樣本協方差矩陣進行EVD來估計陣列接收高斯白噪聲功率由此得到考慮干擾信號導向矢量誤差的干擾噪聲協方差矩陣重構可以有效的針對求和式干擾噪聲協方差矩陣重構的固有不足，有效提高波束形成算法的穩健性。
【專利說明】-種干擾協方差矩陣穩健重構方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于陣列信號處理領域，主要涉及干擾噪聲協方差矩陣重構算法的穩健性 和基于該算法的最差性能最優化Capon自適應波束形成的穩健性。
【背景技術】
[0002] Capon自適應波束形成算法可W在保證對期望信號無失真輸出的條件下，使陣 列輸出功率最小，最大限度的提高輸出信干噪比（Si即al-to-Inte計erence-plus-Noise Ratio, SINR)、最大限度的提高陣列增益，具有較好的方位分辨力和較強的干擾抑制能力。 但是，Capon波束形成是建立在對期望信號導向矢量和干擾噪聲協方差矩陣均精確已知的 假想基礎上的，對期望信號導向矢量和干擾噪聲協方差矩陣的誤差比較敏感，且在實際應 用中，干擾噪聲協方差矩陣一般是難W得到的，往往W陣列接收數據樣本協方差矩陣來代 替。在陣列接收數據快拍數有限的情況下，Capon自適應波束形成算法的性能會不可避免 的有所下降，尤其是當陣列接收數據中包含有期望信號之時，性能下降的尤為嚴重。
[0003] 為解決該一問題，Amir Leshem在2012年提出了一種干擾協方差矩陣重構算法 (Inte;rference-plus-Noise Covariance Matrix Reconstruction, INCMR),即利用陣列接 收數據和干擾噪聲協方差矩陣的特性重新構造干擾噪聲協方差矩陣，將其帶入Capon波束 形成優化問題，可大大提高算法的性能。
[0004] 假設陣列接收到D個來自遠場信源的信號，各個信號的來波方向分別為0 d，d =1，…，D，不失一般性，假設第1個信號為期望信號，其余D-1個均為干擾信號.INCMR 算法的核也思想是首先將信號來波方向的整個區間? = [-90°，90° ]劃分為兩個 區間0。?2,且兩個區間滿足嗎〇@2=鳳@iU?2=?，其中期望信號來波方向在區 間?1中，即0 iG ? 1，而所有的干擾信號來波方向均在區間?2中，即0 dG 0 2, d = 2,…，D ;然后在區間?2上按照良,,,, 巧(臺)a(臺K (白)</白進行干擾噪聲協方差矩 陣重構（a(e)為來波方向角0的導向矢量，巧I,。,,例= l/(a"(叫良>(61))為來波方向 角0的[39011空間譜估計，良^為陣列接收數據樣本協方差矩陣）。但是，在區間?2中 進行積分運算是非常復雜的，為有效降低計算量，將將區間?2進行區間離散化為包含L 個元素的角度集合馬=[如…，A]，區間離散化的要求是包含各個干擾信號來波方向，即 & e 0,，d = 2，...，D，用離散區間0,求和來代替區間?2積分得到干擾噪聲協方差矩陣的重 的良 _y a側江"(巧)
[0005] 然而，INCMR算法存在其固有的不足，其離散區間(韋必須包含所有干擾信號 來波信號方向角度& e0:.d' = 2.-.，D，即&,.+。中的求和項必須要包含所有干擾信號項
【權利要求】
1. 一種干擾協方差矩陣穩健重構方法，其特征在于，包括如下步驟： 51、 由M個陣元構成的均勻線陣接收到D個來自遠場信源的信號，所述D個信號的來波 方向分別為9d， 設第1個信號為期望信號，其余D-I個均為干擾信號，且假設各個信號之 間互不相關，且信號與噪聲之間也互不相關，則第n個快拍下陣列接收數據記為
其中，A= [a(0i)，…，a(0D)]為陣列流型矩陣，s(n)為陣列接收到的信號源矢量，v(n)表示陣列接收到的噪聲矢量，v(n)為零均值高斯白噪聲，d= 1，…，D，則陣列接收到
52、 利用Sl所述陣列接收數據的樣本協方差矩陣來估計陣列接收的高斯白噪聲功 率斤2; 53、 采用魯棒Capon波束形成（RobustCaponBeamforming，RCB)來估計D-I個干擾信 號的功率^和導向矢量5(化）； 531、 干擾信號d的預估計導向矢量為，真實的信號導向矢量a( 0 d)位于橢圓不
協方差矩陣&、來構建干擾信號d的RCB波束形成優化問題：
求解所述半定規劃問題，可以得到干擾信號d的功率另和導向矢量5(?); 532、 分別取d= 2,…，D，重復步驟S31即可得到干擾噪聲協方差矩陣中的干擾信號項
采用已有的SeDuMi軟件或CVX軟件進行求解，得到其穩健的陣列加權
2.根據權利要求1所述的一種干擾協方差矩陣穩健重構方法，其特征在于：S2所述估 計陣列接收高斯白噪聲功率#，具體為：對^^進行特征值分解（EVD)得到從大到小排列的
【文檔編號】G01S7/36GK104502896SQ201410854595
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月31日 優先權日:2014年12月31日
【發明者】袁曉壘, 甘露, 杜繼萍, 廖紅舒, 張花國 申請人:電子科技大學