基于均匀圆阵的稳健迭代波束形成算法

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2017.10.001

东北大学学报:自然科学版 ›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (10): 1369-1372.DOI: 10.12068/j.issn.1005-3026.2017.10.001

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基于均匀圆阵的稳健迭代波束形成算法

宋昕¹，汪晋宽²，刘文敏²，高静¹

(1. 东北大学秦皇岛分校，计算机与通信工程学院，河北秦皇岛066004; 2. 东北大学计算机科学与工程学院，辽宁沈阳110169)

收稿日期:2016-05-16 修回日期:2016-05-16 出版日期:2017-10-15 发布日期:2017-10-13
通讯作者: 宋昕
作者简介:宋昕(1978-)，女，吉林通化人，东北大学教授; 汪晋宽(1957-)，男，辽宁营口人，东北大学教授，博士生导师.
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(61473066，61403069); 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(N152305001).

Robust Iterative Beamforming Algorithm Based on Uniform Circular Array

SONG Xin¹， WANG Jin-kuan²， LIU Wen-min²， GAO Jing¹

1. School of Computer and Communication Engineering， Northeastern University at Qinhuangdao， Qinhuangdao 066004， China; 2. School of Computer Science & Engineering， Northeastern University， Shenyang 110169， China.

Received:2016-05-16 Revised:2016-05-16 Online:2017-10-15 Published:2017-10-13
Contact: SONG Xin
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摘要/Abstract

摘要： 针对导向矢量偏差和转换误差导致传统波束形成器的性能下降及均匀圆阵不具有范德蒙结构的问题，提出了一种基于均匀圆阵的稳健迭代波束形成算法.该算法利用相位模式转换技术推导出虚拟自相关矩阵，并把导向矢量限定于确定的椭圆集合中.从最差性能优化的设计思想出发，构造基于均匀圆阵的二阶凸规划的代价函数，再利用拉格朗日乘子法求得权重矢量的闭式解表达式且能够准确求出优化解中的对角载入值.仿真结果表明:所提算法能够提高系统的稳健性，改善了阵列的输出性能.

关键词: 稳健自适应波束形成, 均匀圆阵, 相位模式转换, 信号导向矢量偏差

Abstract: The performances of traditional beamformers degrade severely in the presence of signal steering vector mismatches and transformation errors， and the uniform circular array (UCA) does not have the Vandermonde structure， a novel robust iterative beamforming algorithm based on the uniform circular array was proposed. Using phase-mode transformation technique， the virtual correlation matrix was obtained and the steering vector was belong to the certain ellipsoid set. The worst-case performance optimization was used and the cost function of second convex programming was constructed based on UCA. The weight vector has a closed-form solution by the Lagrange multiplier method， in which the diagonal loading factor was derived exactly. The simulation results showed that the proposed algorithm can provide efficient robustness and improve the array output performance.

Key words: robust adaptive beamforming, uniform circular array, phase-mode transformation, signal steering vector mismatches

中图分类号:

TN911.7

宋昕，汪晋宽，刘文敏，高静. 基于均匀圆阵的稳健迭代波束形成算法[J]. 东北大学学报:自然科学版, 2017, 38(10): 1369-1372.

SONG Xin， WANG Jin-kuan， LIU Wen-min， GAO Jing. Robust Iterative Beamforming Algorithm Based on Uniform Circular Array[J]. Journal of Northeastern University Natural Science, 2017, 38(10): 1369-1372.

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Robust Iterative Beamforming Algorithm Based on Uniform Circular Array

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