利用波束散射模型分析BBADCP的性能

为了对宽带声学多普勒流速剖面仪(BBADCP)所接收的海洋体积混响信号进行分析,提出了模拟水体环境散射的波束散射模型,并对BBADCP所接收的宽带回波信号进行了仿真.通过对仿真信号的分析,说明了波束散射模型的正确性.基于波束散射模型以及仿真回波信号,采用脉冲对算法进行了BBADCP的流速估计并分析了估计性能.性能分析说明了层厚、流速以及信噪比等因素对BBADCP流速估计的影响情况.这为进一步研究和分析声学多普勒测流提供了理论工具和仿真手段.     

一种基于无人机毫米波通信的波束选择方法

在无人机毫米波多用户通信网络中,基于波束空间多输入多输出系统提出了一种利用无人机移动特性的波束选择方法.首先,以减少用户间的能量泄漏为目标设计了无人机基站的最优部署位置;然后,为避免不同用户选择同一波束造成射频链路浪费的情况,提出了一种通过用户接收能量衡量的波束重新选择准则.仿真结果表明,相比传统的波束选择方法,所提方法可以实现接近最优的系统和速率性能以及更高的能量效率.     

多波束声呐基阵一体化自校准方法

为了保证多波束测深系统的探测精度,在系统组装前需要对多阵元接收换能器基阵进行指向性测量和目标方位波束响应校准。针对常规方法中图像散焦问题存在的不足,本文提出了一种多波束声呐基阵一体化自校准方法,将换能器基阵和信号调理采集电路一体化测量,利用目标方位波束响应输出测量换能器基阵波束指向性。推导了阵元间距误差对测深结果产生的影响,采用聚焦波束形成技术,在小尺寸水池条件下开展校准实验研究。通过在水池中预先获得的方位波束角误差曲线,对多波束测深声呐外场实验数据进行了归位补偿,实现了多波束声呐基阵一体化自校准。实验结果表明:该方法能够保障多波束声呐的有效覆盖范围,具有较强的实用性和重要的工程应用价值与推广价值。     

机载多输入多输出雷达局域化降维杂波抑制方法

针对机载多输入多输出雷达杂波抑制问题,提出一种新的降维空时自适应处理方法.首先,通过空域发射-接收两维固定波束形成和时域多普勒滤波将雷达接收数据由阵元-脉冲域变换到波束-多普勒域,然后再选取检测单元周围若干个三维波束并根据线性约束最小方差准则进行部分联合自适应处理.仿真结果表明,这种算法能大幅降低运算量和对样本数目的要求,且性能优于已有的经典降维空时自适应处理方法.     

基于波束空间的SAR阵列天线波束展宽方法

针对合成孔径雷达（SAR ）天线设计过程中,难于获得均匀幅度和较宽的照射区域,实现灵活多变的波束变换的问题,提出一种基于波束空间阵列天线波束展宽的方法.通过将平面阵列天线分成多个子阵列,以子阵列为单位设计出基本波束,再通过幅度和相位加权使各子阵波束在空中实现同相移位叠加,从而实现波束覆盖区域的控制.由于各子阵可作为基本单元来处理,只需对各子阵实行加权,即可极大地降低阵列导向矢量的数目,能灵活地设计各种波束图,实现指向控制和干扰抑制.仿真实验的结果证明了该方法的正确性和有效性.它可用于单波束发射多波束接收(SIMO)与多波束发射多波束接收（MIMO）等新的SAR成像体制中.     

两簇多用户MIMO中继干扰信道干扰中和传输

针对两簇多进多出中继干扰信道,提出一种基于中继波束矩阵设计的干扰中和方案．首先,在中继构造接收波束矩阵将中继接收信号进行信号重构;其次,在中继构造发送波束矩阵消除簇间干扰．分析了所提干扰中和方案的适用条件和系统可达自由度,并将所提方案与连续网络编码方案和时分多址方案进行对比和分析．结果表明,所提的干扰中和方案能够获得更多的自由度．     

Nakagami-m信道下有限反馈多天线系统性能分析

为了探讨Nakagami-m衰落信道下反馈比特数、接收天线数与系统性能之间的联系,为实际系统应用提供理论依据,针对多个发送天线单个接收天线(MISO)系统,分析了采用随机向量量化(RVQ)有限反馈波束成形时系统的性能,推导出了平均比特错误概率和中断概率闭式解,并将得到的闭式解扩展到基于接收天线选择的多输入多输出(MIMO)系统.仿真结果表明,获得的平均比特错误概率和中断概率闭式解的理论值与实际系统仿真结果一致,验证了所得结果的正确性.     

基于十字型阵列的并行子阵波束形成算法

针对基于平面阵三维声纳成像系统应用中硬件开销及波束形成计算量大的问题,提出了一种基于十字型阵列的并行子阵波束形成算法。十字型阵列采用两条一维线阵实现了三维声纳成像,相比于二维平面阵,极大地简化了硬件复杂度。并行子阵算法在此基础上对十字型阵列的接收波束形成过程进行优化。算法将接收阵划分为多个子阵,在各子阵上并行地进行一级频域波束形成,在各子阵之间执行二级波束域波束形成,该两级并行流水线结构,有效地降低了波束形成的计算量。此外,给出了算法在现场可编程门阵列(FPGA)平台上的实现架构。仿真结果显示:本文算法获得了与直接波束形成相近的波束性能,但计算量仅为其一半,并且随着波束数量的增加,其优势会更加明显。     

宽带数字波束测向系统性能分析

针对采用宽带波束形成技术的电子侦察系统,在空间重采样恒定束宽波束形成的研究基础上,提出了一种改进的频域波束形成方法即简化权系数法.与传统的频域方法相比,它大大降低了数据率和计算量,易于实现.通过多波束比幅测向,给出了估计目标方位的具体计算步骤.对于宽带信号,直接采用多波束比幅测向会产生较大的误差,随着频率的变化其宽频段特性,波束宽度以及波束指向都会发生偏移.通过计算机仿真分析了测向精度、波束宽度和阵列误差之间的关系,证明了简化权系数法的可行性.     

多点协同系统中的协同波束赋形干扰抑制

为了解决采用波束赋形多小区系统中波束冲突带来的小区间干扰问题,提出了一种基于特征值的协同波束赋形算法. 该算法在各小区用户调度确定的情况下,部分干扰环境较为恶劣的用户要求其服务小区与最强干扰小区协同工作,联合计算在该用户所占用频率上的波束赋形向量. 通过这种多点协同技术可达到抑制干扰、采用相同频率用户的可达速率和最大化的目的. 仿真结果表明,与各小区独立计算波束赋形向量的方法相比,所提算法能有效提升系统性能.     

兼顾远场和近场性能的便携式三维声纳设计

为了降低三维成像声纳系统的复杂度,并保证系统在整个水下探测范围内具有准确的波束图,提出兼顾远场和近场性能的便携式三维成像声纳设计方法. 该设计采用十字型阵列实现三维声纳成像,相比平面阵,极大降低了硬件复杂度,设备灵活轻便. 针对发射阵列,提出近场条件下的多频发射波束形成算法,根据十字型阵列的景深划分多个发射聚焦区间,并通过菲涅尔近似,配置各聚焦区间的时延参数,保证近场的波束性能. 针对接收阵列,提出优化的CZT (chirp zeta transform) 波束形成算法,可实现远场和近场条件下的快速波束形成,且计算量低于其他波束形成算法. 仿真实验表明,在近场聚焦区间内,该算法的角度分辨率和旁瓣高度变化差异较小,波束图性能稳定. 实际水下实验证实该设计可以在探测场景内获得清晰的水下三维图像.     

一种波束成形的分组空时编码系统检测算法

根据分组空时编码系统的特性,提出了一种新的基于波束成形的检测算法．发射端采用酉矩阵将数据映射到空间正交的波束方向上,通过接收端波束方向上的匹配滤波,各数据分块所获得的增益为信道矩阵在其波束方向上的投影之和,波束选择通过最大化所有数据分块最小增益,从而有效地提高了系统的分集增益．进一步提出一种多速率分组空时编码的设计方案．理论分析和仿真结果表明,这种算法可获得更好的容量和误码性能,同时具有较低的译码复杂度．     

远程水声通信系统中波束切换新方法

在水下无人航行器(UUV)远程水声通信中利用基阵形成多波束接收信号可以提高接收信噪比,降低通信误码率。但是由于信源与UUV间的相互运动,在接收端需要通过波束切换算法选择输出信噪比最高的波束。由于UUV的通信接收基阵阵元数少,导致接收多波束旁瓣级较高。在这种情况下,对M元频移键控(MFSK)信号调制方式来说,直接比较接收多波束输出信号在通带内能量大小的时域波束切换算法(TDSB)无法正确选择输出信噪比最高的波束,导致通信误码率高。针对这一问题,提出了一种频域波束切换算法(FDSB)。该算法通过在频域中比较各波束输出信号功率谱峰值的大小对波束进行选择、切换。湖上试验结果表明:当通信距离为25 km时,应用TDSB算法无法正确估计输出信噪比最高的波束,通信误码率高。而应用文中提出的FDSB算法,经波束输出后与单阵元接收相比信噪比有5 dB的提高、通信误码率小于10-4。     

无线通信系统波束成形与空时分组编码联合处理技术

提出了一种基于三阶循环统计量的波束成形方法。并将该波束成形方法与空时分组编码联合应用,提出了一种基站采用双天线阵列发射,移动终端多天线阵元接收的波束成形与空时分组编码联合处理新方案。本方案对移动终端的接收性能以及整个无线通信系统的容量都具有良好的改善作用。计算机仿真结果也证明了本方案的有效性和优越性。     

全双工多跳安全中继系统的性能分析

为了解决大规模无线网络或当源节点和目的节点相距较远场景的安全传输问题,提出一种采用波束成形的全双工多跳译码转发(Decode-and-Forward, DF)安全中继系统,考虑迫零发射、最大比合并波束成形技术,推导其在瑞利衰落信道上的平均安全速率(Average Secrecy Rate, ASR)的精确表达式。计算得到的全双工多跳DF安全中继系统ASR和仿真结果吻合,表明全双工多跳DF安全中继系统ASR理论分析的正确性;同时仿真结果表明,目的节点发射、接收天线数的增多可以提升多跳DF中继系统的物理层安全性能,且接收天线数的增多对系统安全性能的提升效果更加显著,而中继节点数的增多会恶化多跳DF中继系统的物理层安全性能。     

传感器网络中提高吞吐量的机会波束调度算法

无线传播环境会影响传感器网络的信息传输质量,为了提高通信时信噪比和系统的通信速率,该文采用一种机会调度算法来有效地调度信道状态较好的传感器节点。中心节点采用多天线阵列,传感器节点采用单天线以节省功率和体积,通信分为两个阶段,导频阶段,多天线阵列随机生成酉波束;波束选择阶段,传感器节点接收导频信息后根据预设的阈值判断是否进入通信状态进而选择相应的随机波束。实验表明,机会调度算法可以有效地提高系统的通信速率。     

多径信道中基于发射波束高斯编码的性能研究

研究了空时分组码与传统的波束赋形结合在平坦瑞利单径信道及多径衰落信道下的发射分集的性能,并在多径衰落信道下提出了一种新的实现空时译码的方案.基于八元均匀线阵,对于不同信道情况下的基于波束的发射分集性能进行了数字仿真计算和分析.仿真结果表明,基于波束的空时分组码发射分集技术,对空时衰落信道环境下移动终端的接收性能以及整个无线通信系统的容量都具有良好的改善作用.     

微波着陆系统扫描波束主瓣替代的误差分析法

为了准确分析微波着陆系统(MLS)接收机多径测角误差,提出了一种基于波束主瓣替代的误差分析方法.利用该方法计算了接收扫描脉冲-3 dB门限前后沿误差,建立了场地环境条件下微波着陆系统测角误差模型.在经典模型限定的前提条件下进行了微波着陆系统接收机测角的多径误差计算,并与经典模型计算结果进行对比.结果表明,采用主瓣替代方法能较好地克服经典模型在分析多径误差方面的使用局限性,具有一定的理论和实用价值.     

基于变频率动态采样的导航信号高精度多普勒频移中频模拟方法

研究了中频模拟器中时变系统采样间隔的高动态多普勒频移模拟方法. 基于卫星运动模型研究了信号高动态频移特性,提出基于变频率动态采样的伪码和载波多普勒频率偏移模拟方法;给出高精度码多普勒频移模拟设计方案,通过省略传统方法中必需的码数控振荡器模块来降低系统实现的硬件复杂度;通过对伪码频率模拟误差精度的分析,推导了算法主要参数取值的闭式解. 仿真结果表明,在接收信号频率具有有限二阶变化率的高动态环境下,该方法可有效提升多普勒频移模拟精度,并给出具有高稳定度的结果.     

一维子阵自适应数字波束形成算法研究

在现代雷达系统中,相控阵雷达是其非常重要的发展方向,其中的自适应数字波束形成技术则是相控阵雷达的核心技术.自适应数字波束形成的核心问题是对期望信号的有效接收,但对干扰信号的抑制则是通过调整各个阵元的权值来实现的.由于大型相控阵天线的阵元数目比较多,如果在阵元级进行自适应数字波束形成,则硬件系统复杂.为解决这个问题,可利用子阵级自适应数字波束形成的方法,即每个子阵利用一个接收通道.因此,可在低副瓣的基础上,使子阵自适应波束形成.通过仿真可知:阵元幅度加权可以很好地降低副瓣;可解决均匀非重叠子阵的幅度加权产生的栅瓣问题;子阵级自适应数字波束形成具有很好的抗干扰性能.