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CAPON波束形成-Matlab程序教学文稿.doc

上传人:精*** 文档编号:3865399 上传时间:2024-07-22 格式:DOC 页数:5 大小:63KB
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1、CAPON波束形成-Matlab程序精品文档CAPON波束形成器仿真1实验原理波束形成就是从传感器阵列重构源信号。(1)、通过增加期望信源的贡献来实现;(2)、通过抑制掉干扰源来实现。经典的波束形成需要观测方向(期望信源的方向)的知识。盲波束形成试图在没有期望信源方向信息的情况下进行信源的恢复。波束形成技术的基本思想是:通过将各阵元输出进行加权求和,在一时间内将天线阵列波束“导向”到一个方向上,对期望信号得到最大输出功率的导向位置即给出DOA估计。虽然阵列天线的方向图是全方向的,但阵列的输出经过加权求和后,却可以被调整到阵列接收的方向增益聚集在一个方向上,相当于形成了一个”波束”。这就是波束形

2、成的物理意义所在。在智能天线中,波束形成是关键技术之一,是提高信噪比、增加用户容量的保证,能够成倍地提高通信系统的容量,有效地抑制各种干扰,并改善通信质量。波束形成器的最佳权向量w取决于阵列方向向量 ,而在移动通信里用户的方向向量一般未知,需要估计(称之为DOA估计)。因此,在计算波束形成的最佳权向量之前,必须在已知阵列几何结构的前提下先估计期望信号的波达方向。Capon波束形成器求解的优化问题可表述为其约束条件为Capon波束形成器在使噪声和干扰所贡献的功率为最小的同时,保持了期望信号的功率不变。因此,它可以看作是一个尖锐的空间带通滤波器。最优加权向量w可以利用Lagrange乘子法求解,其

3、结果为当不取常数,而取作时,最佳权向量就转变成Capon波束形成器的权向量。空间谱为 2变量定义M:均匀线阵列数目P:信号源个数nn:快拍数angle1、angle2、angle3:信号来波角度u:复高斯噪声Ps:信号能量refp:信噪比(实值)X:接收信号Rxx:接收信号的相关矩阵doa:波达方向估计3仿真结果 采用上述算法进行仿真,结果如图所示。在本仿真程序中,我们采用16个均匀线阵列,3个信号源,来波角度分别为、,信噪比均为10dB,噪声为复高斯白噪声,快拍数1000。 由仿真结果看出,capon波束形成器较好的给出了信号的doa估计,但是在仿真的过程中,我们发现,capon算法具有很大

4、的局限性,其对扰和噪声是比较敏感的。4程序clear alli=sqrt(-1);j=i;M=16; %均匀线阵列数目P=3; %信号源数目f0=10;f1=50;f2=100;%信号频率nn=1000; %快拍数angle1=45;angle2=5;angle3=-20;%the signal angleth=angle1;angle2;angle3;SN1=10;SN2=10;SN3=10;%信噪比sn=SN1;SN2;SN3;degrad=pi/180;tt=0:.001:(1-.001);x0=exp(-j*2*pi*f0*tt); %3个信号x0、x1、x2x1=exp(-j*2*p

5、i*f1*tt); %x2=exp(-j*2*pi*f2*tt); %t=1:nn;S=x0(t);x1(t);x2(t);nr=randn(M,nn);ni=randn(M,nn);u=nr+j*ni; %复高斯白噪声Ps=S*S./nn; %信号能量ps=diag(Ps);refp=2*10.(sn/10); tmp=sqrt(refp./ps);S2=diag(tmp)*S; %加入噪声tmp=-j*pi*sin(th*degrad);tmp2=0:M-1;a2=tmp2*tmp;A=exp(a2);X=A*S2+.1*u; %接收到的信号Rxx=X*X./nn; %相关矩阵invRxx=inv(Rxx);%搜寻信号th2=-90:90;tmp=-j*pi*sin(th2*degrad);tmp2=0:M-1;a2=tmp2*tmp;A2=exp(a2);den=A2*invRxx*A2;doa=1./den;semilogy(th2,doa,r);title(spectrum);xlabel(angle);ylabel(spectrum);axis(-90 90 1e1 1e5);grid;收集于网络,如有侵权请联系管理员删除

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