本技术旨在解决远程教育中边远学校通信难题,提出了一种结合粒子群算法和对角加载因子更新的稀疏圆阵干扰抑制波束形成技术。该方法首先依据信噪比(SN)进行设计,以优化波束形成性能,增强通信质量。
背景技术
在面向远程教育中边远学校通信难问题时,干扰抑制波束形成通过灵活调整天线阵列产生的方向图波束指向,主瓣指向期望方向,零线指向干扰信号方向,被广泛应用于具有复杂干扰传播环境的移动通信领域;为进一步提高算法的鲁棒性与稳健性,现有技术中,Carlson等学者提出了基于矩阵对角线元素加载思想进行的波束形成,称为对角加载波束形成(DL);DL算法通过对采样所得到的协方差矩阵增加对角噪声矩阵的方式以增加波束形成的稳健性,实现相对简单,不需要复杂的信号处理算法和大量的计算资源,可以在一定程度上降低通信系统的复杂度,这对于资源受限或功耗敏感的应用场景尤为重要,如蜂窝网络、无线局域网与卫星通信等各种不同的多天线通信场景;DL方法存在的主要问题是目前多采用对角加载经验值,在不同干扰情况下很难高效准确地选取适合的对角加载因子值,进而降低算法对干扰信号的抑制效果。
目前已经提出了一些计算对角加载因子的方法,主要是结合优化算法理论进行计算,其中具有代表性的是利用最速下降法等凸优化算法计算对角加载因子,和利用群智能优化算法在确定对角加载因子范围的基础上计算对角加载因子;经典的凸优化方法是将阵列方向向量的非确定性约束转化为二阶锥优化,降低算法的运算复杂度并求解最优对角加载因子,也有方法在DL算法中使用迭代更新思想,不断产生新的对角加载因子进而确定最优的对角加载因子;不过,目前干扰抑制波束形成主要是针对直线阵进行理论研究,缺少对共形稀疏阵列的自适应波束形成研究;实际上,在共形稀疏阵列的基础上进行干扰抑制自适应波束形成,可以实现在稀疏阵列的条件下,减少算法计算量并利用共形阵列的形状优势,降低安装天线系统的复杂度与成本;然而,共形稀疏阵的布局与算法复杂性给相关研究带来巨大挑战,导致现有研究的数量与深度都略显不足;为此我们提出一种联合组合粒子群算法与对角加载因子更新的稀疏圆阵干扰抑制波束形成方法。
实现思路