一种干扰协方差矩阵稳健重构方法
【专利摘要】本发明属于阵列信号处理领域，主要涉及干扰噪声协方差矩阵重构算法的稳健性和基于该算法的最差性能最优化Capon自适应波束形成的稳健性。本发明首先采用最差性能最佳化准则建立期望信号和干扰信号导向矢量的误差模型，然后采用鲁棒Capon波束形成(Robust Capon Beamforming,RCB)来分别估计D-1个干扰信号的功率和导向矢量同时对样本协方差矩阵进行EVD来估计阵列接收高斯白噪声功率由此得到考虑干扰信号导向矢量误差的干扰噪声协方差矩阵重构可以有效的针对求和式干扰噪声协方差矩阵重构的固有不足，有效提高波束形成算法的稳健性。
【专利说明】-种干扰协方差矩阵稳健重构方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于阵列信号处理领域，主要涉及干扰噪声协方差矩阵重构算法的稳健性 和基于该算法的最差性能最优化Capon自适应波束形成的稳健性。
【背景技术】
[0002] Capon自适应波束形成算法可W在保证对期望信号无失真输出的条件下，使阵 列输出功率最小，最大限度的提高输出信干噪比（Si即al-to-Inte计erence-plus-Noise Ratio, SINR)、最大限度的提高阵列增益，具有较好的方位分辨力和较强的干扰抑制能力。 但是，Capon波束形成是建立在对期望信号导向矢量和干扰噪声协方差矩阵均精确已知的 假想基础上的，对期望信号导向矢量和干扰噪声协方差矩阵的误差比较敏感，且在实际应 用中，干扰噪声协方差矩阵一般是难W得到的，往往W阵列接收数据样本协方差矩阵来代 替。在阵列接收数据快拍数有限的情况下，Capon自适应波束形成算法的性能会不可避免 的有所下降，尤其是当阵列接收数据中包含有期望信号之时，性能下降的尤为严重。
[0003] 为解决该一问题，Amir Leshem在2012年提出了一种干扰协方差矩阵重构算法 (Inte;rference-plus-Noise Covariance Matrix Reconstruction, INCMR),即利用阵列接 收数据和干扰噪声协方差矩阵的特性重新构造干扰噪声协方差矩阵，将其带入Capon波束 形成优化问题，可大大提高算法的性能。
[0004] 假设阵列接收到D个来自远场信源的信号，各个信号的来波方向分别为0 d，d =1，…，D，不失一般性，假设第1个信号为期望信号，其余D-1个均为干扰信号.INCMR 算法的核也思想是首先将信号来波方向的整个区间? = [-90°，90° ]划分为两个 区间0。?2,且两个区间满足吗〇@2=凤@iU?2=?，其中期望信号来波方向在区 间?1中，即0 iG ? 1，而所有的干扰信号来波方向均在区间?2中，即0 dG 0 2, d = 2,…，D ;然后在区间?2上按照良,,,, 巧(台)a(台K (白)</白进行干扰噪声协方差矩 阵重构（a(e)为来波方向角0的导向矢量，巧I,。,,例= l/(a"(叫良>(61))为来波方向 角0的[39011空间谱估计，良^为阵列接收数据样本协方差矩阵）。但是，在区间?2中 进行积分运算是非常复杂的，为有效降低计算量，将将区间?2进行区间离散化为包含L 个元素的角度集合馬=[如…，A]，区间离散化的要求是包含各个干扰信号来波方向，即 & e 0,，d = 2，...，D，用离散区间0,求和来代替区间?2积分得到干扰噪声协方差矩阵的重 的良 _y a側江"(巧)
[0005] 然而，INCMR算法存在其固有的不足，其离散区间(韦必须包含所有干扰信号 来波信号方向角度& e0:.d' = 2.-.，D，即&,.+。中的求和项必须要包含所有干扰信号项
【权利要求】
1. 一种干扰协方差矩阵稳健重构方法，其特征在于，包括如下步骤： 51、 由M个阵元构成的均匀线阵接收到D个来自远场信源的信号，所述D个信号的来波 方向分别为9d， 设第1个信号为期望信号，其余D-I个均为干扰信号，且假设各个信号之 间互不相关，且信号与噪声之间也互不相关，则第n个快拍下阵列接收数据记为
其中，A= [a(0i)，…，a(0D)]为阵列流型矩阵，s(n)为阵列接收到的信号源矢量，v(n)表示阵列接收到的噪声矢量，v(n)为零均值高斯白噪声，d= 1，…，D，则阵列接收到
52、 利用Sl所述阵列接收数据的样本协方差矩阵来估计阵列接收的高斯白噪声功 率斤2; 53、 采用鲁棒Capon波束形成（RobustCaponBeamforming，RCB)来估计D-I个干扰信 号的功率^和导向矢量5(化）； 531、 干扰信号d的预估计导向矢量为，真实的信号导向矢量a( 0 d)位于椭圆不
协方差矩阵&、来构建干扰信号d的RCB波束形成优化问题：
求解所述半定规划问题，可以得到干扰信号d的功率另和导向矢量5(?); 532、 分别取d= 2,…，D，重复步骤S31即可得到干扰噪声协方差矩阵中的干扰信号项
采用已有的SeDuMi软件或CVX软件进行求解，得到其稳健的阵列加权
2.根据权利要求1所述的一种干扰协方差矩阵稳健重构方法，其特征在于：S2所述估 计阵列接收高斯白噪声功率#，具体为：对^^进行特征值分解（EVD)得到从大到小排列的
【文档编号】G01S7/36GK104502896SQ201410854595
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月31日 优先权日:2014年12月31日
【发明者】袁晓垒, 甘露, 杜继萍, 廖红舒, 张花国 申请人:电子科技大学