论文研究-阵列幅相误差校正快速迭代算法 .pdf

在现代通信系统中，阵列信号处理由于其出色的抗干扰能力和超分辨率定位性能，被广泛应用于各种场景，如雷达、声纳、无线通信等。然而，在实际应用过程中，阵列天线的幅相误差对信号处理性能会产生显著影响。这些误差通常由阵列天线组件的不完美性造成，比如制造缺陷、温度变化、老化等，这些因素会使得天线的实际性能偏离理论设计。 为了解决这一问题，研究人员提出了各种阵列幅相误差校正技术。这些技术大致可以分为两类：有源校正和自校正。有源校正方法需要在空间中设置已知方向的辅助信源，通过测量这些信源的信号来估计误差参数。这种方法虽然可以获得较为精确的结果，但由于需要预知辅助信源的位置和数量，增加了系统的复杂度和成本。自校正方法则不依赖外部信源，而是通过分析接收到的信号数据，利用信号模型和统计特性来估计和校正误差。这种方法虽然实现相对简单，但它面对的是一个高维、非线性的优化问题，计算复杂度高，且往往很难保证参数估计的全局收敛性。 本文的研究重点在于开发一种新的快速迭代算法，用以校正阵列信号处理中的幅相误差。文章中，作者王楠和廖桂生提出了一种基于矩阵伪逆双正交性和空时相关矩阵结构化信息的方法，精确估计信号子空间，从而分离出阵列误差。这种方法在保持算法准确度的同时，显著降低了计算复杂度，提高算法的实时处理能力。这一算法的基本思想是利用接收数据的空时相关矩阵的联合对角化得到信号子空间的精确分量，然后通过迭代过程在不同波达方向上估计阵列幅相误差。 文章中详细描述了信号模型，其中包括N元全向阵元组成的均匀线阵接收m个窄带独立远场信号的情况。信号模型考虑了阵列误差的存在，并给出了包含幅度误差和相位误差的阵列信号模型。基于该模型，提出了基于时空信息矩阵的幅相误差估计方法。作者在文章中还提到了假设条件，如各信号源相互独立且色噪声模型，不同来波方向的相位误差为零等。这些假设为算法的提出提供了理论基础。 此外，文章还讨论了阵列幅相误差校正算法的两个关键方面。首先是信号模型的建立，包括无误差和有误差两种情况下的模型，并给出了相应的矩阵表示。其次是算法的实现，涉及到如何利用矩阵理论和空时相关矩阵来实现误差的估计和分离。文章中的算法特别关注了如何通过迭代改进，对不同来波方向上的阵列幅相误差进行估计，从而达到校正的目的。 总结来说，本文提出的快速迭代算法在理论研究和实际应用中都有重要的意义。它不仅提高了阵列信号处理的准确度，而且在不增加过多计算负担的前提下，实现了误差的有效估计和校正，为阵列信号处理领域提供了一种新的解决方案。随着阵列信号处理技术的不断发展，这种快速迭代算法将可能成为未来高精度、实时阵列校正技术的核心。