CN111294103A - 一种串并复合式数字波束形成器设计方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种串并复合式数字波束形成器设计方法，主要解决空域非均匀覆盖的情况下数字波束形成产生的资源浪费问题，给出一种高效的数字波束形成方法。较之传统的方法，本发明串并复合式数字波束形成器设计方法可以在覆盖空域中波束非均匀划分时，优化软件算法，提高硬件资源使用率。

Description

一种串并复合式数字波束形成器设计方法
技术领域
本发明涉及数字信号处理技术领域，具体涉及一种串并复合式数字波束形成器设计方法。
背景技术
现有波束形成器通常针对空域均匀覆盖的情况，一般采用并行结构同时形成多个数字波束。在空域非均匀覆盖的情况下，采用并行结构同时形成多个数字波束，会造成不必要的资源浪费。
发明内容
针对上述技术背景中的问题，本发明给出了一种串并复合式数字波束形成器设计方法，主要解决空域非均匀覆盖的情况下数字波束形成产生的资源浪费问题，给出一种高效的数字波束形成方法。
为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：
一种串并复合式数字波束形成器设计方法，包括以下步骤：
在一个A行B列的阵列天线系统中，需要形成M*N个数字波束，所述M*N个数字波束分成M组，M组数字波束需要处理距离单元分别为R1、R2、R3、......、RM-1、RM，且R1≤R2≤R3≤......RM-1≤RM；串并复合式数字波束形成器主要包含数据缓冲、波束计算两部分：
S1、对输入基带数字信号进行缓冲，缓冲区深度不小于RM-1；缓冲区先直通输出RM个距离单元数据，再分别输出缓冲后的数据；
S2、对缓冲后的基带数据进行波束形成，波束形成器同时形成N个波束，波束形成计算权值随时间变化：
在第M组中，同时形成N子波束，这N个子波束处理相同的距离单元，采用不同加权系数形成指向不同的波束输出；第M组波束形成输入数据为D，D为所有阵元K个采样点，令C＝A*B，D为C行K列矩阵，将加权矢量排成矩阵W，W为N行C列，每一行表示一组波束加权系数，N个子波束输出为Y＝W*D，Y为N行K列，每一行表示一组波束输出K个采样值；
不同的分组使用不同的加权系数W，产生不同波束输出。
优选的，M组所述M*N个数字波束之间，组内处理距离单元相同，组间处理距离单元可以不相同。
优选的，所述S1中缓冲区的输出数据时序为：RM个距离单元、RM-1个距离单元、RM-2个距离单元....R1个距离单元。
优选的，所述S2中波束形成输出数据时序为：第M组N波束、第M-1组N波束、第M-2组N波束、....第1组N波束。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明串并复合式数字波束形成器设计方法可以在覆盖空域中波束非均匀划分时，优化软件算法，提高硬件资源使用率。
附图说明
图1为本发明数字波束形成器设计方法中缓冲区输出数据时序图；
图2为本发明数字波束形成器设计方法中波束形成输出数据时序；
图3为本发明数字波束形成器设计方法中波束输出原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
一种串并复合式数字波束形成器设计方法，包括以下步骤：
在一个A行B列的阵列天线系统中，需要形成M*N个数字波束，这里M*N个数字波束分成M组，M组数字波束需要处理距离单元分别为R1、R2、R3、......、RM-1、RM，且R1≤R2≤R3≤......RM-1≤RM。
其中，所述M组数字波束的组内处理距离单元相同，组间处理距离单元可以不相同。
串并复合式数字波束形成器主要包含数据缓冲，波束计算两部分：
步骤一：对输入基带数字信号进行缓冲，缓冲区深度不小于RM-1。缓冲区先直通输出RM个距离单元数据，再分别输出缓冲后的数据。
其中，时序关系如附图1所示，缓冲区的输出数据时序为：RM个距离单元、RM-1个距离单元、RM-2个距离单元....R1个距离单元。
步骤二：对缓冲后的基带数据进行波束形成，波束形成器同时形成N个波束。波束形成计算权值随时间变化。
在第M组中，同时形成N子波束，这N个子波束处理相同的距离单元，采用不同加权系数形成指向不同的波束输出；第M组波束形成输入数据为D，D为所有阵元K个采样点，令C＝A*B，D为C行K列矩阵，将加权矢量排成矩阵W，W为N行C列，每一行表示一组波束加权系数，N个子波束输出为Y＝W*D，Y为N行K列，每一行表示一组波束输出K个采样值；
不同的分组使用不同的加权系数W，产生不同波束输出。
其中，时序关系如附图2所示，波束形成输出数据时序为：第M组N波束、第M-1组N波束、第M-2组N波束、....第1组N波束。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种串并复合式数字波束形成器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
在一个A行B列的阵列天线系统中，需要形成M*N个数字波束，所述M*N个数字波束分成M组，M组数字波束需要处理距离单元分别为R1、R2、R3、......、RM-1、RM，且R1≤R2≤R3≤......RM-1≤RM；串并复合式数字波束形成器主要包含数据缓冲、波束计算两部分：
S1、对输入基带数字信号进行缓冲，缓冲区深度不小于RM-1；缓冲区先直通输出RM个距离单元数据，再分别输出缓冲后的数据；
S2、对缓冲后的基带数据进行波束形成，波束形成器同时形成N个波束，波束形成计算权值随时间变化：
在第M组中，同时形成N子波束，这N个子波束处理相同的距离单元，采用不同加权系数形成指向不同的波束输出；第M组波束形成输入数据为D，D为所有阵元K个采样点，令C＝A*B，D为C行K列矩阵，将加权矢量排成矩阵W，W为N行C列，每一行表示一组波束加权系数，N个子波束输出为Y＝W*D，Y为N行K列，每一行表示一组波束输出K个采样值；
不同的分组使用不同的加权系数W，产生不同波束输出。
2.根据权利要求1所述的一种串并复合式数字波束形成器设计方法，其特征在于，M组所述M*N个数字波束之间，组内处理距离单元相同，组间处理距离单元可以不相同。
3.根据权利要求1所述的一种串并复合式数字波束形成器设计方法，其特征在于，所述S1中缓冲区的输出数据时序为：RM个距离单元、RM-1个距离单元、RM-2个距离单元....R1个距离单元。
4.根据权利要求1所述的一种串并复合式数字波束形成器设计方法，其特征在于，所述S2中波束形成输出数据时序为：第M组N波束、第M-1组N波束、第M-2组N波束、....第1组N波束。
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