李枝宏臺灣大學：電信工程學研究所常肇元Chang, Chao-YuanChao-YuanChang2007-11-272018-07-052007-11-272018-07-052004http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/58562寬頻多波束成型器擁有同時接收多個寬頻信號的能力，以及抑制干擾信號及背景雜訊以達到高訊號對干擾雜訊比；然而，當所欲接收寬頻信號的指引矩陣與方向矩陣存在誤差時，寬頻多波束成型器的輸出訊號對干擾雜訊比會下降非常多，使得寬頻多波束成型器無法接收到所欲接收的信號。在窄頻陣列波束成型技術中，當所欲接收窄頻信號的指引向量與方向向量相等時，指引向量投影至雜訊子空間基底的投影量等於零。基於上述之事實，本論文提出寬頻多波束成型技術下之強健式演算法。我們的目的為藉由最佳化的過程，求得所欲接收寬頻信號修正後的指引矩陣，以提升寬頻多波束成型器的輸出訊號對干擾雜訊比。我們所提出的方法為最小化指引矩陣的每一行投影至雜訊子空間基底的投影量與指引矩陣誤差之負對數似然函數的總和，使用梯度法，藉由遞迴疊代的過程，我們可計算出所欲接收寬頻信號修正後的指引矩陣。最後，由電腦模擬的結果，驗證我們所提出的方法在方位誤判及位置誤差下的強健式效能，我們證實提出的方法在對抗方位誤判及位置誤差的問題上，具有很高的強健式效能以及可以得到逼近理想環境下的輸出訊號對干擾雜訊比。A broadband multiple beamformer can receive signals over a wide frequency band and simultaneously suppress the interference signals and background noise to achieve high signal to interference plus noise ratio (SINR). However, the broadband multiple beamformer’s output SINR deteriorates severely so that it can’t receive the desired broadband signals when there is a mismatch between the steering matrix and the direction matrix of the desired signals. Therefore, this thesis presents a robust algorithm for the broadband multiple beamforming technique based on the fact that the projection magnitude of a steering vector onto noise subspace basis is zero when the steering vector is equal to the direction vector of the desired narrowband signal in narrowband array beamforming. Our aim is to obtain a modified steering matrix of the desired broadband signals through an optimization procedure to improve the broadband multiple beamformer’s output SINR. We propose a method that minimizes the sum of the projection magnitude of each column of the steering matrix onto noise subspace basis and a constraint related to the negative log-likelihood function of the steering matrix error. The modified steering matrix can be calculated using an iterative procedure by the gradient method. Finally, the robustness in performance of our proposed method is demonstrated by computer simulations under pointing error and positional error situations. We demonstrate that our proposed method is highly robust in pointing error and positional error. The modified broadband beamformer’s output SINR can approach that one under ideal situation by our proposed method目錄 第一章 緒論…………………………………………………………1 1.1 研究背景 ………………………………………………………1 1.2 研究動機 ………………………………………………………2 1.3 論文貢獻 ………………………………………………………2 1.4 論文架構 ………………………………………………………3 第二章 天線陣列信號處理之數學基礎……………………………4 2.1 天線陣列架構及數學模型 ……………………………………4 2.2 自相關矩陣特性 ………………………………………………7 2.3 可適性波束成型技術 …………………………………………9 2.4 投影法…………………………………………………………10 第三章 方位誤判及強健式波束成型技術 ………………………14 3.1 方位誤判介紹…………………………………………………15 3.2 雜訊子空間投影法配合二次式限制目標函數………………16 3.3 實驗模擬………………………………………………………23 3.4 結論……………………………………………………………41 第四章 方位誤判及延伸強健式波束成型技術 …………………42 4.1 基於特徵空間之指引矩陣估測………………………………43 4.2 雜訊子空間投影法配合指數式限制目標函數梯度法………46 4.3 實驗模擬………………………………………………………47 4.4 結論……………………………………………………………75 第五章 位置誤差及強健式波束成型技術 ………………………77 5.1 位置誤差介紹…………………………………………………78 5.2 強健式演算法…………………………………………………79 5.2.1 TB-TAM………………………………………………………80 5.2.2 TB-ITAM ……………………………………………………81 5.2.3 TB-MTAM ……………………………………………………82 5.2.4 TB-IMTAM……………………………………………………84 5.3 雜訊子空間投影法配合指數式限制目標函數梯度法………84 5.4 實驗模擬………………………………………………………88 5.5 結論 …………………………………………………………117 第六章 總結及未來方向…………………………………………118 參考文獻 …………………………………………………………1191968716 bytesapplication/pdfen-US寬頻波束成型技術陣列信號處理array signal processingrobustbeamformingthesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/58562/1/ntu-93-R91942089-1.pdf