本發(fā)明涉及陣列信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種脈沖噪聲下的波束成形方法及裝置。

背景技術(shù)：

無論在雷達(dá)還是通信技術(shù)領(lǐng)域，陣列信號處理一直都是多天線系統(tǒng)的一項(xiàng)重要任務(wù)，而束波形成(Beam Forming，BF)技術(shù)又是陣列信號處理中一項(xiàng)最重要的技術(shù)，該技術(shù)的基本思想是通過增強(qiáng)感興趣信號，抑制來自其它方向的干擾信號，以最大化輸出信號與干擾加噪聲比((Signal to Interference plus Noise Ratio，SINR)。

傳統(tǒng)的波束成形方法都是基于陣列輸出的二階統(tǒng)計(jì)量來最小化陣列輸出功率，如Capon波束成形技術(shù)，該技術(shù)通過使感興趣信號方向的陣列增益為1來最小化陣列輸出功率。然而，該技術(shù)旁瓣電平較高，特別是出現(xiàn)未預(yù)料的干擾，或噪聲功率急劇增加時(shí)，波束成形性能會(huì)嚴(yán)重變差。那么這就必然導(dǎo)致了輸出SINR的下降。為解決該問題，在Capon波束形成技術(shù)中加入了稀疏約束，旁瓣電平得到了較大改善。

然而，目前的波束形成技術(shù)都是假設(shè)信號服從高斯分布，而實(shí)際場景中，脈沖噪聲是一種比高斯信號更常見的信號類型，可用α穩(wěn)定分布來建模該類型脈沖噪聲(α為其特征指數(shù))。由于α穩(wěn)定分布不存在二階統(tǒng)計(jì)量，所以把脈沖噪聲用高斯分布來建模，傳統(tǒng)的波束形成算法性能嚴(yán)重下降。

為了解決此脈沖噪聲下傳統(tǒng)波束形成算法性能下降的問題，學(xué)者們提出一些相關(guān)方法，如基于分?jǐn)?shù)低階矩(Fractional Lower-order Statistics,FLOS)的l_p-Capon方法、l₁正則化最小絕對無畸變響應(yīng)(l₁-regularized Minimum Absolute Distortionless Response,l₁-MADR)BF方法、基于零階統(tǒng)計(jì)量(Zero-order Statistics，ZOS)BF方法等等。基于分?jǐn)?shù)低階矩的l_p-Capon方法利用脈沖噪聲存在p(0＜p＜α＜2)階矩來改善波束形成的性能，但其性能的好壞依賴于階數(shù)p先驗(yàn)知識的準(zhǔn)確性，而且先驗(yàn)知識的高效性仍需要更多的研究；而l₁正則化最小絕對無畸變響應(yīng)BF方法僅僅適用于1＜α＜2脈沖噪聲環(huán)境；同樣基于零階統(tǒng)計(jì)量BF方法利用脈沖噪聲的對數(shù)矩作為統(tǒng)計(jì)量，因此這就避免估計(jì)脈沖噪聲特征指數(shù)及其分?jǐn)?shù)階數(shù)p。但是該方法旁瓣電平較高。

因此，在未知脈沖噪聲統(tǒng)計(jì)特性的基礎(chǔ)上，如何利用波束方向圖的稀疏性降低旁瓣噪聲，增強(qiáng)目標(biāo)信號，提高輸出SINR是目前亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種脈沖噪聲下的波束成形方法及裝置，旨在解決在未知脈沖噪聲統(tǒng)計(jì)特性的基礎(chǔ)上，如何利用波束方向圖的稀疏性降低旁瓣噪聲及干擾，增強(qiáng)目標(biāo)信號，提高輸出SINR的技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種脈沖噪聲下的波束成形方法，包括：

利用波束方向圖的稀疏性，聯(lián)合陣列輸出幾何功率及l(fā)₁范數(shù)最小化，得到目標(biāo)優(yōu)化問題；

利用隨機(jī)梯度算法或者類似遞歸最小二乘法對所述目標(biāo)優(yōu)化問題進(jìn)行求解，得到最優(yōu)權(quán)矢量；

根據(jù)所述最優(yōu)權(quán)矢量進(jìn)行波束成形。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第二方面提供一種脈沖噪聲下的波束成形裝置，包括：

優(yōu)化模塊，用于利用波束方向圖的稀疏性，聯(lián)合陣列輸出幾何功率及l(fā)₁范數(shù)最小化，得到目標(biāo)優(yōu)化問題；

求解模塊，用于利用隨機(jī)梯度算法或者類似遞歸最小二乘法對所述目標(biāo)優(yōu)化問題進(jìn)行求解，得到最優(yōu)權(quán)矢量；

波束成形模塊，用于根據(jù)所述最優(yōu)權(quán)矢量進(jìn)行波束成形。

本發(fā)明提供一種脈沖噪聲下的波束成形方法，在該方法中，利用波束成形方向圖的稀疏性，聯(lián)合陣列輸出幾何功率及l(fā)₁范數(shù)最小化，得到目標(biāo)優(yōu)化問題，并利用隨機(jī)梯度算法或者類似遞歸最小二乘法對目標(biāo)優(yōu)化問題進(jìn)行求解，得到最優(yōu)權(quán)矢量，根據(jù)該最優(yōu)權(quán)矢量進(jìn)行波束成形。相對于現(xiàn)有技術(shù)，通過利用波束方向圖的稀疏性聯(lián)合陣列輸出幾何功率及l(fā)₁范數(shù)最小化得到目標(biāo)優(yōu)化問題，并利用隨機(jī)梯度算法或者類似遞歸最小二乘法求解得到最優(yōu)權(quán)矢量，可以避免估計(jì)脈沖噪聲的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，適用于幾乎所有的噪聲脈沖，同時(shí)有效降低了旁瓣干擾與噪聲，提高了輸出SINR。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例中脈沖噪聲下的波束成形方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例中脈沖噪聲下的波束成形裝置的功能模塊的示意圖；

圖3a為本發(fā)明實(shí)施例中波束方向圖效果的示意圖；

圖3b為本發(fā)明實(shí)施例中波束方向圖效果的示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例中SINR效果示意圖。

具體實(shí)施方式

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點(diǎn)能夠更加的明顯和易懂，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而非全部實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

由于現(xiàn)有技術(shù)中在未知脈沖噪聲統(tǒng)計(jì)特性的基礎(chǔ)上，存在如何利用波束方向圖的稀疏性降低旁瓣噪聲和干擾，增強(qiáng)目標(biāo)信號，提高輸出SINR的技術(shù)問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種脈沖噪聲下的波束成形方法，通過利用波束方向圖的稀疏性聯(lián)合陣列輸出幾何功率及l(fā)₁范數(shù)最小化得到目標(biāo)優(yōu)化問題，并利用隨機(jī)梯度算法或者類似遞歸最小二乘法求解得到最優(yōu)權(quán)矢量，可以避免估計(jì)脈沖噪聲的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，適用于幾乎所有的噪聲脈沖，同時(shí)有效降低了旁瓣干擾與噪聲，提高了輸出SINR。

請參閱圖1，為本發(fā)明第一實(shí)施例中脈沖噪聲下的波束成形方法的流程示意圖，該方法包括：

步驟101、利用波束方向圖的稀疏性，聯(lián)合陣列輸出幾何功率及l(fā)₁范數(shù)最小化，得到目標(biāo)優(yōu)化問題；

步驟102、利用隨機(jī)梯度算法或者類似遞歸最小二乘法對所述目標(biāo)優(yōu)化問題進(jìn)行求解，得到最優(yōu)權(quán)矢量；

步驟103、根據(jù)所述最優(yōu)權(quán)矢量進(jìn)行波束成形。

在本發(fā)明實(shí)施例中，脈沖噪聲下的波束成形方法是由脈沖噪聲下的波束成形裝置實(shí)現(xiàn)的，假設(shè)一均勻線陣，包含M個(gè)天線陣元，一個(gè)窄帶的感興趣信號和多個(gè)不相干干擾信號從遠(yuǎn)場入射到該天線陣元上，波束成形裝置將接收到M×1維信號，且波束成形裝置將利用波束方向圖的稀疏性，聯(lián)合陣列輸出功率及l(fā)₁范數(shù)最小化，得到目標(biāo)優(yōu)化問題。

其中，該目標(biāo)優(yōu)化問題如下：

s.t.w^Ha(θ₀)＝1

其中，為陣列輸出幾何功率，λ||w^HA||₁為稀疏約束項(xiàng)；

表示對表達(dá)式取最小值時(shí)對應(yīng)的參數(shù)w；

E表示求統(tǒng)計(jì)均值，w為M×1維權(quán)矢量，M表示M個(gè)天線陣元，H表示共軛轉(zhuǎn)置，x(n)表示為天線陣列在n時(shí)刻接收的M×1維信號，λ表示權(quán)衡稀疏度與陣列輸出幾何功率的正則化參數(shù)，A為旁瓣角度區(qū)域內(nèi)空域采樣形成的M×L維導(dǎo)向矢量矩陣，L為角度區(qū)域內(nèi)采樣個(gè)數(shù)，θ₀為感興趣信號的方向，s.t.表示約束條件；

其中，A＝[a(θ₁),......,a(θ_L)]，且其中，d為陣元間距，ξ表示波長，i的值為1至L。

在本發(fā)明實(shí)施例中，波束成形裝置還將利用隨機(jī)梯度算法或者類似遞歸最小二乘法對目標(biāo)優(yōu)化問題進(jìn)行求解，得到最優(yōu)權(quán)矢量。且具體包括：利用目標(biāo)優(yōu)化問題建立該目標(biāo)優(yōu)化問題的代價(jià)函數(shù)，利用隨機(jī)梯度算法或者類似遞歸最小二乘法對該代價(jià)函數(shù)進(jìn)行求解，得到最優(yōu)權(quán)矢量。

其中，上述目標(biāo)優(yōu)化問題的代價(jià)函數(shù)為：

其中，J(w)表示J是以w為參數(shù)的代價(jià)函數(shù)，N表示快拍個(gè)數(shù)，w為M×1維權(quán)矢量，M表示M個(gè)天線陣元，H表示共軛轉(zhuǎn)置，x(n)表示為天線陣列在n時(shí)刻接收的M×1維信號，λ表示權(quán)衡稀疏度與陣列輸出幾何功率的正則化參數(shù)，A為旁瓣角度區(qū)域內(nèi)空域采樣形成的M×L維導(dǎo)向矢量矩陣，L為角度區(qū)域內(nèi)采樣個(gè)數(shù)，θ₀為感興趣信號的方向，γ為拉格朗日乘子；

其中，A＝[a(θ₁),......,a(θ_L)]，且其中，d為陣元間距，ξ表示波長，i的值為1至L。

在本發(fā)明實(shí)施例中，在得到最優(yōu)權(quán)矢量之后，波束成形裝置將根據(jù)該最優(yōu)權(quán)矢量進(jìn)行波束成形，可以理解的是，根據(jù)權(quán)矢量進(jìn)行波束成形的方法是現(xiàn)有技術(shù)，此處不做贅述。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過利用波束方向圖的稀疏性聯(lián)合陣列輸出幾何功率及l(fā)₁范數(shù)最小化得到目標(biāo)優(yōu)化問題，并利用隨機(jī)梯度算法或者類似遞歸最小二乘法求解得到最優(yōu)權(quán)矢量，可以避免估計(jì)脈沖噪聲的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，適用于幾乎所有的噪聲脈沖，同時(shí)有效降低了旁瓣干擾與噪聲，提高了輸出SINR。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明實(shí)施例中，利用所述隨機(jī)梯度算法得到的最優(yōu)權(quán)矢量為：

其中，

C＝I-μ·λAΠ(w(n))A^H,

Π(w(n))＝diag{|(A^Hw(n))₁|^-1,…,|(A^Hw(n))_L|^-1},

y(n)＝w(n)^Hx(n)

其中，I為M行M列的單位矩陣，diag{·}表示以其中元素為對角元素構(gòu)成的對角矩陣，*表示取共軛，H表示共軛轉(zhuǎn)置，w(n+1)表示在時(shí)刻n+1時(shí)計(jì)算得到的權(quán)矢量，且n＝N時(shí)的權(quán)矢量為最優(yōu)權(quán)矢量，w為M×1維權(quán)矢量，M表示M個(gè)天線陣元，μ表示迭代步長，為一個(gè)常數(shù)，x(n)表示為天線陣列在n時(shí)刻接收的M×1維信號，θ₀為感興趣信號的方向，A為旁瓣角度區(qū)域內(nèi)空域采樣形成的M×L維導(dǎo)向矢量矩陣，L為角度區(qū)域內(nèi)采樣個(gè)數(shù)，λ表示權(quán)衡稀疏度與陣列輸出幾何功率的正則化參數(shù)；

其中，A＝[a(θ₁),......,a(θ_L)]，且其中，d為陣元間距，ξ表示波長，i的值為1至L。

為了更好的理解本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將詳細(xì)介紹利用隨機(jī)梯度算法得到最優(yōu)權(quán)矢量的步驟，如下：

n＝1，……，N，循環(huán)執(zhí)行以下步驟：

1、Π(w(n))＝diag{|(A^Hw(n))₁|^-1,......,|(A^Hw(n))_L|^-1}

2、y(n)＝w(n)^Hx(n)

3、C(n)＝I-μλAΠ(w(n))A^H

4、

其中，n的初始值為1，且在執(zhí)行步驟4之后，將令w(n+1)＝w(n)，返回執(zhí)行步驟1進(jìn)行迭代，直至n＝N，且將w(N+1)的值作為最優(yōu)權(quán)矢量。

其中，

其中，A＝[a(θ₁)，......，a(θ_L)]，且其中，d為陣元間距，ξ表示波長，i的值為1至L。

其中，I為M行M列的單位矩陣，diag{·}表示以其中元素為對角元素構(gòu)成的對角矩陣，*表示取共軛，H表示共軛轉(zhuǎn)置，w(n+1)表示在時(shí)刻n+1時(shí)計(jì)算得到的權(quán)矢量，w為M×1維權(quán)矢量，M表示M個(gè)天線陣元，μ表示迭代步長，為一個(gè)常數(shù)，x(n)表示為天線陣列在n時(shí)刻接收的M×1維信號，θ₀為感興趣信號的方向，A為旁瓣角度區(qū)域內(nèi)空域采樣形成的M×L維導(dǎo)向矢量矩陣，L為角度區(qū)域內(nèi)采樣個(gè)數(shù)，λ表示權(quán)衡稀疏度與陣列輸出幾何功率的正則化參數(shù)。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明實(shí)施例中，利用類似遞歸最小二乘法得到的最優(yōu)權(quán)矢量為：

其中，

Q＝P(n)-P(n)λA[A^HP(n)λA+Π(w(n))^-1]^-1A^HP(n)

其中，w為權(quán)矢量，且在n＝N時(shí)得到的權(quán)矢量為最優(yōu)權(quán)矢量，λ表示權(quán)衡稀疏度與陣列輸出幾何功率的正則化參數(shù)，A為旁瓣角度區(qū)域內(nèi)空域采樣形成的M×L維導(dǎo)向矢量矩陣，L為角度區(qū)域內(nèi)采樣個(gè)數(shù)，n屬于1至N，且N為快拍個(gè)數(shù)，x(n)表示為天線陣列在n時(shí)刻接收的M×1維信號，θ₀為感興趣信號的方向；

其中，A＝[a(θ₁)，......，a(θ_L)]，且其中，d為陣元間距，ξ表示波長，i的值為1至L。

為了更好的理解本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將詳細(xì)描述利用類似遞歸最小二乘法得到的最優(yōu)權(quán)矢量的步驟，如下：

n＝1，……，N，循環(huán)執(zhí)行以下步驟：

1、Π(w(n))＝diag{|(A^Hw(n))₁|^-1,......,|(A^Hw(n))_L|^-1}

2、y(n)＝w(n)^Hx(n)

3、

4、Q＝P(n)-P(n)λA[A^HP(n)λA+Π(w(n))^-1]^-1A^HP(n)

5、

其中，w為權(quán)矢量，且在n＝N時(shí)得到的權(quán)矢量為最優(yōu)權(quán)矢量，λ表示權(quán)衡稀疏度與陣列輸出幾何功率的正則化參數(shù)，A為旁瓣角度區(qū)域內(nèi)空域采樣形成的M×L維導(dǎo)向矢量矩陣，L為角度區(qū)域內(nèi)采樣個(gè)數(shù)，n屬于1至N，且N為快拍個(gè)數(shù)，x(n)表示為天線陣列在n時(shí)刻接收的M×1維信號，θ₀為感興趣信號的方向；

其中，A＝[a(θ₁),......,a(θ_L)]，且其中，d為陣元間距，ξ表示波長，i的值為1至L。

請參閱圖2，為本發(fā)明第二實(shí)施例中脈沖噪聲下的波束成形裝置的功能模塊的示意圖，包括：

優(yōu)化模塊201，用于利用波束方向圖的稀疏性，聯(lián)合陣列輸出幾何功率及l(fā)₁范數(shù)最小化，得到目標(biāo)優(yōu)化問題；

求解模塊202，用于利用隨機(jī)梯度算法或者類似遞歸最小二乘法對所述目標(biāo)優(yōu)化問題進(jìn)行求解，得到最優(yōu)權(quán)矢量；

波束成形模塊203，用于根據(jù)所述最優(yōu)權(quán)矢量進(jìn)行波束成形。

在本發(fā)明實(shí)施例中，假設(shè)一均勻線陣，包含M個(gè)天線陣元，一個(gè)窄帶的感興趣信號和多個(gè)不相干干擾信號從遠(yuǎn)場入射到該天線陣元上，波束成形裝置將接收到M×1維信號，且優(yōu)化模塊201將利用波束方向圖的稀疏性，聯(lián)合陣列輸出功率及l(fā)₁范數(shù)最小化，得到目標(biāo)優(yōu)化問題。

其中，該目標(biāo)優(yōu)化問題如下：

s.t.w^Ha(θ₀)＝1

其中，為陣列輸出幾何功率，λ||w^HA||₁為稀疏約束項(xiàng)；

表示對表達(dá)式取最小值時(shí)對應(yīng)的參數(shù)w；

E表示求統(tǒng)計(jì)均值，w為M×1維權(quán)矢量，M表示M個(gè)天線陣元，H表示共軛轉(zhuǎn)置，x(n)表示為天線陣列在n時(shí)刻接收的M×1維信號，λ表示權(quán)衡稀疏度與陣列輸出幾何功率的正則化參數(shù)，A為旁瓣角度區(qū)域內(nèi)空域采樣形成的M×L維導(dǎo)向矢量矩陣，L為角度區(qū)域內(nèi)采樣個(gè)數(shù)，θ₀為感興趣信號的方向，s.t.表示約束條件；

其中，A＝[a(θ₁),......,a(θ_L)]，且其中，d為陣元間距，ξ表示波長，i的值為1至L。

在本發(fā)明實(shí)施例中，求解模塊202利用隨機(jī)梯度算法或者類似遞歸最小二乘法對目標(biāo)優(yōu)化問題進(jìn)行求解，得到最優(yōu)權(quán)矢量。且具體包括：利用目標(biāo)優(yōu)化問題建立該目標(biāo)優(yōu)化問題的代價(jià)函數(shù)，利用隨機(jī)梯度算法或者類似遞歸最小二乘法對該目標(biāo)優(yōu)化問題的代價(jià)函數(shù)進(jìn)行求解，得到最優(yōu)權(quán)矢量。

其中，上述目標(biāo)優(yōu)化問題的代價(jià)函數(shù)為：

其中，J(w)表示J是以w為參數(shù)的代價(jià)函數(shù)，N表示快拍個(gè)數(shù)，w為M×1維權(quán)矢量，M表示M個(gè)天線陣元，H表示共軛轉(zhuǎn)置，x(n)表示為天線陣列在n時(shí)刻接收的M×1維信號，λ表示權(quán)衡稀疏度與陣列輸出幾何功率的正則化參數(shù)，A為旁瓣角度區(qū)域內(nèi)空域采樣形成的M×L維導(dǎo)向矢量矩陣，L為角度區(qū)域內(nèi)采樣個(gè)數(shù)，θ₀為感興趣信號的方向，γ為拉格朗日乘子；

其中，A＝[a(θ₁),......,a(θ_L)]，且其中，d為陣元間距，ξ表示波長，i的值為1至L。

在本發(fā)明實(shí)施例中，在得到最優(yōu)權(quán)矢量之后，波束成形模塊203將根據(jù)該最優(yōu)權(quán)矢量進(jìn)行波束成形，可以理解的是，根據(jù)權(quán)矢量進(jìn)行波束成形的方法是現(xiàn)有技術(shù)，此處不做贅述。

在本發(fā)明實(shí)施例中，通過利用波束方向圖的稀疏性聯(lián)合陣列輸出幾何功率及l(fā)₁范數(shù)最小化得到目標(biāo)優(yōu)化問題，并利用隨機(jī)梯度算法或者類似遞歸最小二乘法求解得到最優(yōu)權(quán)矢量，可以避免估計(jì)脈沖噪聲的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，適用于幾乎所有的噪聲脈沖，同時(shí)有效降低了旁瓣干擾與噪聲，提高了輸出SINR。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明實(shí)施例中，求解模塊202利用所述隨機(jī)梯度算法得到的最優(yōu)權(quán)矢量為：

其中，

C＝I-μ·λAΠ(w(n))A^H,

Π(w(n))＝diag{|(A^Hw(n))₁|^-1,…,|(A^Hw(n))_L|^-1},

y(n)＝w(n)^Hx(n)

其中，I為M行M列的單位矩陣，diag{·}表示以其中元素為對角元素構(gòu)成的對角矩陣，*表示取共軛，H表示共軛轉(zhuǎn)置，w(n+1)表示在時(shí)刻n+1時(shí)計(jì)算得到的權(quán)矢量，且在n＝N時(shí)的權(quán)矢量為最優(yōu)權(quán)矢量，w為M×1維權(quán)矢量，M表示M個(gè)天線陣元，μ表示迭代步長，為一個(gè)常數(shù)，x(n)表示為天線陣列在n時(shí)刻接收的M×1維信號，θ₀為感興趣信號的方向，A為旁瓣角度區(qū)域內(nèi)空域采樣形成的M×L維導(dǎo)向矢量矩陣，L為角度區(qū)域內(nèi)采樣個(gè)數(shù)，λ表示權(quán)衡稀疏度與陣列輸出幾何功率的正則化參數(shù)；

其中，A＝[a(θ₁)，......，a(θ_L)]，且其中，d為陣元間距，ξ表示波長，i的值為1至L。

為了更好的理解本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將詳細(xì)介紹利用隨機(jī)梯度算法得到最優(yōu)權(quán)矢量的步驟，如下：

n＝1，……，N，循環(huán)執(zhí)行以下步驟：

1、Π(w(n))＝diag{|(A^Hw(n))₁|^-1,......,|(A^Hw(n))_L|^-1}

2、y(n)＝w(n)^Hx(n)

3、C(n)＝I-μλAΠ(w(n))A^H

4、

其中，n的初始值為1，且在執(zhí)行步驟4之后，將令w(n+1)＝w(n)，返回執(zhí)行步驟1進(jìn)行迭代，直至n＝N，且將w(N+1)的值作為最優(yōu)權(quán)矢量。

其中，

其中，A＝[a(θ₁),......,a(θ_L)]，且其中，d為陣元間距，ξ表示波長，i的值為1至L。

其中，I為M行M列的單位矩陣，diag{·}表示以其中元素為對角元素構(gòu)成的對角矩陣，*表示取共軛，H表示共軛轉(zhuǎn)置，w(n+1)表示在n+1時(shí)刻的權(quán)矢量，w為M×1維權(quán)矢量，M表示M個(gè)天線陣元，μ表示迭代步長，為一個(gè)常數(shù)，x(n)表示為天線陣列在n時(shí)刻接收的M×1維信號，θ₀為感興趣信號的方向，A為旁瓣角度區(qū)域內(nèi)空域采樣形成的M×L維導(dǎo)向矢量矩陣，L為角度區(qū)域內(nèi)采樣個(gè)數(shù)，λ表示權(quán)衡稀疏度與陣列輸出幾何功率的正則化參數(shù)。

進(jìn)一步的，在本發(fā)明實(shí)施例中，求解模塊202利用所述類似遞歸最小二乘法得到的最優(yōu)權(quán)矢量為：

其中，

Q＝P(n)-P(n)λA[A^HP(n)λA+Π(w(n))^-1]^-1A^HP(n)

其中，w為權(quán)矢量，且在n＝N時(shí)得到的權(quán)矢量為最優(yōu)權(quán)矢量，λ表示權(quán)衡稀疏度與陣列輸出幾何功率的正則化參數(shù)，A為旁瓣角度區(qū)域內(nèi)空域采樣形成的M×L維導(dǎo)向矢量矩陣，L為角度區(qū)域內(nèi)采樣個(gè)數(shù)，n屬于1至N，且N為快拍個(gè)數(shù)，x(n)表示為天線陣列在n時(shí)刻接收的M×1維信號，θ₀為感興趣信號的方向，

其中，A＝[a(θ₁),......,a(θ_L)]，且其中，d為陣元間距，ξ表示波長，i的值為1至L。

為了更好的理解本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將詳細(xì)描述利用類似遞歸最小二乘法得到的最優(yōu)權(quán)矢量的步驟，如下：

n＝1，……，N，循環(huán)執(zhí)行以下步驟：

1、Π(w(n))＝diag{|(A^Hw(n))₁|^-1,......,|(A^Hw(n))_L|^-1}

2、y(n)＝w(n)^Hx(n)

3、

4、Q＝P(n)-P(n)λA[A^HP(n)λA+Π(w(n))^-1]^-1A^HP(n)

5、

其中，w為權(quán)矢量，且在n＝N時(shí)得到的權(quán)矢量為最優(yōu)權(quán)矢量，λ表示權(quán)衡稀疏度與陣列輸出幾何功率的正則化參數(shù)，A為旁瓣角度區(qū)域內(nèi)空域采樣形成的M×L維導(dǎo)向矢量矩陣，L為角度區(qū)域內(nèi)采樣個(gè)數(shù)，n屬于1至N，且N為快拍個(gè)數(shù)，x(n)表示為天線陣列在n時(shí)刻接收的M×1維信號，θ₀為感興趣信號的方向；

其中，A＝[a(θ₁),......,a(θ_L)]，且其中，d為陣元間距，ξ表示波長，i的值為1至L。

基于上述描述，在本發(fā)明實(shí)施例中，通過利用波束方向圖的稀疏性聯(lián)合陣列輸出幾何功率及l(fā)₁范數(shù)最小化得到目標(biāo)優(yōu)化問題，并利用隨機(jī)梯度算法或者類似遞歸最小二乘法求解得到最優(yōu)權(quán)矢量，所提方法及裝置可以避免估計(jì)脈沖噪聲的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，適用于幾乎所有的噪聲脈沖，同時(shí)有效降低了旁瓣干擾與噪聲，提高了輸出SINR。

可以理解的是，本發(fā)明實(shí)施例中技術(shù)方案可以應(yīng)用于雷達(dá)或通信中的陣列信號處理領(lǐng)域，以提高雷達(dá)或通信系統(tǒng)抗低空干擾、脈沖噪聲的能力。

為了更好理解本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將通過仿真數(shù)據(jù)來說明本發(fā)明實(shí)施例中脈沖噪聲下的波束成形方法在波束方向圖與SINR兩方面的有益效果。

1、波束方向圖

令陣元數(shù)為M＝8，陣元間距為d＝0.5ζ(ζ為波長)，請參閱圖3a及圖3b，為波束方向圖效果的示意圖，對于隨機(jī)梯度算法，λ＝0.02，μ＝10^-4；對于類似遞歸最小二乘算法，λ＝0.8，最大迭代次數(shù)為20次；對于分?jǐn)?shù)低階矩BF算法，階數(shù)p＝1，對于l₁-MADR算法，λ＝0.01，最大迭代次數(shù)為20。且對所有算法，A為[-90°,0°)和(0°,90°]角度范圍內(nèi)空域采樣形成的導(dǎo)向矢量矩陣，采樣間距為1°，感興趣信號和兩個(gè)干擾信號都建模為對稱α穩(wěn)定分布，位置參數(shù)為0，其特征函數(shù)為(η為尺度參數(shù))。

其中，信噪比定義為(η_s和η_n分別表示信號和噪聲的尺度參數(shù))。

可以理解的是，干擾比的定義與信噪比相同。感興趣信號的到達(dá)方向?yàn)?°，兩個(gè)干擾信號的到達(dá)方向分別為-30°和30°，信噪比為20dB，干噪比為30dB，加性脈沖噪聲建模為復(fù)對稱α穩(wěn)定分布，快拍數(shù)N為100，圖中縱坐標(biāo)表示的是歸一化方向圖增益，橫坐標(biāo)表示波束掃描的空域范圍[-90°,90°]。

其中，圖3a中，a＝1.5，圖3b中a＝0.6，該a表示特征指數(shù)，從圖3a及圖3b中可以看出在特征指數(shù)逐漸變小時(shí)，利用本發(fā)明實(shí)施例中的隨機(jī)梯度算法及類似遞歸最小二乘法得到的波束方向圖效果更優(yōu)。

2、SINR

令特征指數(shù)α∈[0.2,2]，請參閱圖，為本發(fā)明實(shí)施例中SINR的效果示意圖，其中，橫坐標(biāo)表示特征指數(shù)，縱坐標(biāo)表示SINR，從圖4可以看出：穩(wěn)定狀態(tài)下，本發(fā)明比現(xiàn)有波束形成算法的輸出SINR高3dB，波束成形性能要好很多。此外，本發(fā)明在任意特征指數(shù)α的脈沖噪聲輸出SINR都要高，對脈沖噪聲有較好的穩(wěn)健性。

在本申請所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，可以通過其它的方式實(shí)現(xiàn)。例如，以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，所述模塊的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實(shí)際實(shí)現(xiàn)時(shí)可以有另外的劃分方式，例如多個(gè)模塊或組件可以結(jié)合或者可以集成到另一個(gè)系統(tǒng)，或一些特征可以忽略，或不執(zhí)行。另一點(diǎn)，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，裝置或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性，機(jī)械或其它的形式。

所述作為分離部件說明的模塊可以是或者也可以不是物理上分開的，作為模塊顯示的部件可以是或者也可以不是物理模塊，即可以位于一個(gè)地方，或者也可以分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)模塊上。可以根據(jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部模塊來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能模塊可以集成在一個(gè)處理模塊中，也可以是各個(gè)模塊單獨(dú)物理存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上模塊集成在一個(gè)模塊中。上述集成的模塊既可以采用硬件的形式實(shí)現(xiàn)，也可以采用軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)。

所述集成的模塊如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的全部或部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

需要說明的是，對于前述的各方法實(shí)施例，為了簡便描述，故將其都表述為一系列的動(dòng)作組合，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知悉，本發(fā)明并不受所描述的動(dòng)作順序的限制，因?yàn)橐罁?jù)本發(fā)明，某些步驟可以采用其它順序或者同時(shí)進(jìn)行。其次，本領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)該知悉，說明書中所描述的實(shí)施例均屬于優(yōu)選實(shí)施例，所涉及的動(dòng)作和模塊并不一定都是本發(fā)明所必須的。

在上述實(shí)施例中，對各個(gè)實(shí)施例的描述都各有側(cè)重，某個(gè)實(shí)施例中沒有詳述的部分，可以參見其它實(shí)施例的相關(guān)描述。

以上為對本發(fā)明所提供的一種脈沖噪聲下的波束成形方法及裝置的描述，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。