[发明专利]一种改进特征矢量的投影子空间估计自适应波束合成方法

权利要求书

1.一种改进特征矢量的投影子空间估计自适应波束合成方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)阵列天线对输入信号进行采样：

采样数据用采样数据协方差矩阵表示为：

R=1KΣi=1KxHx]]>

其中，K为采样快拍数，x为输入信号；

(2)由Khatri-Rao积构造KR信号协方差矢量：

d(θ)=a(θ)⊗a(θ)]]>

vec(·)为将矩阵各列堆积到第一列：

d(θ)＝vec(a(θ)a^H(θ))

其中，a(θ)为输入信号导向矢量；

两边求协方差矢量得：

vec(R-σnoise2I)=Σi=1Nσi2vec(a(θi)aH(θi))=Σi=1Nσi2d(θi)]]>

为期望信号与干扰信号协方差矢量的线性组合，构造矩阵S：

S=∫0πd(θ)dH(θ)dθ]]>

期望信号与干扰信号协方差矢量的线性组合由矩阵S的特征向量线性表示，d(θ)子空间维数等于矩阵S非零特征值的个数；

由矩阵S的非零特征值对应的特征向量构造矩阵Q：

Q＝[e₁,e₂,...,e_K]

其中，为矩阵Q的非零特征值对应的特征向量，Q的列相互正交，构成信号协方差矢量的特征子空间；

vec(R1)=Q(QHQ)-1QHvec(R^)]]>

其中，Q(Q^HQ)^-1Q^H为信号协方差矢量子空间的投影矩阵；为采样协方差矩阵，R₁表示向信号协方差矢量子空间进行投影；

(3)特征矢量投影子空间法估计导向矢量：

如果求得干扰与噪声子空间投影矩阵U_i+n，U_i+n＝[e_[1],e_[2],…,e_[m-1]]，通过向正交子空间投影来消除期望导向矢量的估计误差：

a~=(I-Ui+nUi+nH)a^]]>

其中，为期望导向矢量估计值，为期望导向矢量修正值，得到的R₁进行特征值分解为：

R1=Σi=1NλieieiH]]>

其中，λ₁＞λ₂＞...＞λ_K+1＝...＝λ_N＝σ²为协方差矩阵R₁的特征值，e_i为特征值对应的特征矢量；

每个特征矢量e_i均向导向矢量投影，选取投影对应的干扰与噪声子空间投影矩阵U_i+n；

将特征矢量向导向矢量的投影进行降序排列得：p_[M]≥p_[M-1]≥…≥p_[1]；i＝1,2,...,N；

使用特征矢量构造干扰加噪声子空间；

(p[m]+p[m-1]+...+p[1])/Σi=1Mp(i)<ρ]]>

随着m的增加，当第一次超过ρ时的m值即为所求值，构造干扰加噪声子空间：

U_i+n＝[e_[1],e_[2],…,e_[m-1]]

则干扰加噪声子空间投影矩阵为：

Pi+n=Ui+nUi+nH]]>

进而可得期望子空间投影矩阵为：

P_s＝I-P_i+n

消除干扰加噪声子空间部分的估计误差，提高导向矢量的估计精度：

a~=Psa^]]>

改进波束合成权矢量：

w=R1a~a~HR1-1a~]]>

(4)得到阵列天线输出信号

y＝w^Hx

其中，y为输出信号。