波束

有效的覆蓋問(wèn)題，波束賦形就是為了解決這一問(wèn)題而誕生的。5G NR中的波束管理包括波束的掃描、測(cè)量、確認(rèn)、上報(bào)以及失敗恢復(fù)5個(gè)部分。本文首先對(duì)無(wú)人機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景及通信能力進(jìn)行闡述，其次對(duì)毫米波段的NR系統(tǒng)中的波束管理過(guò)程進(jìn)行闡述，最后對(duì)無(wú)人機(jī)應(yīng)用中面臨的波束管理難題及解決方案進(jìn)行探討。1 無(wú)人機(jī)通信能力要求1.1 無(wú)人機(jī)應(yīng)用場(chǎng)景無(wú)人機(jī)是利用無(wú)線遙控和程序控制的不載人飛機(jī)。其涉及傳感器技術(shù)、通信技術(shù)、信息處理技術(shù)、智能控制技術(shù)以及航空動(dòng)力推進(jìn)技術(shù)等，是信息時(shí)代高技

模天線陣列實(shí)現(xiàn)高波束賦形增益，從而補(bǔ)償損耗，保證系統(tǒng)服務(wù)覆蓋。對(duì)于全數(shù)字波束賦形的天線陣列，每根天線都要有獨(dú)立的數(shù)字鏈路通道，考慮到硬件成本、功耗和標(biāo)準(zhǔn)化復(fù)雜性等方面，完全利用全數(shù)字波束賦形技術(shù)是不現(xiàn)實(shí)的[4]。因此，5G NR中支持模擬—數(shù)字混合波束賦形方式。5G NR通過(guò)大規(guī)模天線實(shí)現(xiàn)窄波束指向用戶，可有效地利用多用戶MU-MIMO實(shí)現(xiàn)空間復(fù)用。此外，利用二維天線陣列還可在方位角和俯仰角域進(jìn)行波束賦形，實(shí)現(xiàn)更多用戶的空間分離。文獻(xiàn)[5-7]對(duì)5G毫米波

通信系統(tǒng)采用多點(diǎn)波束、極化復(fù)用、頻率復(fù)用、高波束增益等技術(shù)，可提供比常規(guī)衛(wèi)星高出數(shù)十倍的容量，目前已成為主流方向[3-4]。動(dòng)中通系統(tǒng)很好地解決了車輛、船舶、飛機(jī)等移動(dòng)載體在運(yùn)動(dòng)中，通過(guò)地球同步軌道衛(wèi)星實(shí)時(shí)、不間斷傳遞語(yǔ)音、數(shù)據(jù)、高清晰動(dòng)態(tài)視頻圖像等多媒體信息的難題，是當(dāng)前很多國(guó)家和地區(qū)需求旺盛、發(fā)展迅速的衛(wèi)星通信應(yīng)用領(lǐng)域。由于高通量衛(wèi)星具有多點(diǎn)波束、多信關(guān)站、多星覆蓋等特點(diǎn)，動(dòng)中通站型移動(dòng)過(guò)程中，利用高通量衛(wèi)星資源進(jìn)行通信時(shí)存在波束切換、信關(guān)站切換等問(wèn)題

設(shè)LED光源的光波束遵循傳統(tǒng)朗伯空間輻射模式。此類朗伯光波束具有相對(duì)較高的空間指向性，最大輻射方向出現(xiàn)在光源表面法向方向，因而難以提供一致性高的小區(qū)覆蓋。一類方案希望通過(guò)引入多個(gè)分布式光源來(lái)改善VLC的覆蓋表現(xiàn)。但上述方案并不適用于布放位置不足甚至受限的場(chǎng)景。一般來(lái)說(shuō)，未經(jīng)二次配光的原始LED光波束能夠遵循朗伯光波束模型[9-11]。然而，對(duì)于商用LED產(chǎn)品， LED廠商通常需要對(duì)芯片進(jìn)行二次封裝和加裝反射杯等工序，從而提升產(chǎn)品照明表現(xiàn)，滿足具體場(chǎng)景的定制

絡(luò)SSB 1+X波束技術(shù)應(yīng)用研究李貝1，胡煜華2，王鑫炎2，許國(guó)平3，劉光海1，肖天1，成晨1，李一1（1.中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司研究院，北京 100048；2.中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司浙江省分公司，浙江 杭州 310051；3.中國(guó)聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信集團(tuán)有限公司，北京 100033）3GPP標(biāo)準(zhǔn)在5G中引入了波束掃描和空域的維度，信道狀態(tài)信息（channel state information，CSI）是UE上報(bào)給eNodeB的信道狀態(tài)信息，信道狀態(tài)信息參考

的布陣形式之一。波束形成作為均勻線列陣陣列信號(hào)處理最基本的環(huán)節(jié)之一，其預(yù)成波束的數(shù)量對(duì)后續(xù)目標(biāo)檢測(cè)及目標(biāo)信號(hào)特征提取處理流程設(shè)計(jì)及計(jì)算資源需求息息相關(guān)。當(dāng)前對(duì)預(yù)成波束數(shù)量，通常是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)來(lái)設(shè)計(jì)，尚未嚴(yán)格的理論公式。本文通過(guò)對(duì)均勻線列陣波束形成結(jié)果進(jìn)行分析，通過(guò)理論推導(dǎo)得出為滿足波束-3dB覆蓋，所需的預(yù)成波束數(shù)與基陣陣元數(shù)的關(guān)系，為后續(xù)均勻線列陣預(yù)成波束數(shù)的設(shè)計(jì)提供理論支撐。1 理論分析設(shè)當(dāng)前均勻線列陣陣元數(shù)為M，陣元間距為d，聲速為c，目標(biāo)信號(hào)頻率為f，

域廣甚至跨短報(bào)文波束的特點(diǎn)，而北斗二代短報(bào)文通信是采用5顆GEO衛(wèi)星的10個(gè)短報(bào)文波束進(jìn)行區(qū)域覆蓋和通信。載體在大姿態(tài)角時(shí)的短報(bào)文通信對(duì)載體天線的覆蓋角域性能帶來(lái)了巨大挑戰(zhàn)。為了適應(yīng)高動(dòng)態(tài)載體的這些特點(diǎn)，提高短報(bào)文通信性能，需要采用載體天線波束指向算法，而如何從10個(gè)短報(bào)文波束中選取最優(yōu)波束進(jìn)行短報(bào)文通信和天線波束指向則是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。文獻(xiàn)[15]提出了一種導(dǎo)彈滾動(dòng)角控制和天線波束賦形相聯(lián)合的方式來(lái)保證載體天線波束指向北斗GEO衛(wèi)星，從而提高北斗短報(bào)文通信

域?yàn)V波，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)波束指向的變化。對(duì)于常規(guī)波束形成，波束的主瓣寬度隨著波束指向的變化而改變。當(dāng)雷達(dá)波束指向偏離陣列法線方向時(shí)，陣列有效長(zhǎng)度逐漸減小，波束主瓣寬度逐漸增大，導(dǎo)致陣列角度分辨性能下降。為了保證陣列角度分辨性能不變，要求雷達(dá)波束在空域掃描過(guò)程中始終保持主瓣的恒定，即實(shí)現(xiàn)相控陣天線方向不變恒定束寬波束[1-6]。文獻(xiàn)[1]～[3]通過(guò)調(diào)整放置在波束旁瓣區(qū)的多個(gè)干擾源強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)方向不變恒定束寬波束。然而隨著陣元數(shù)的增加，干擾數(shù)目成倍增加，計(jì)算復(fù)雜性也隨之

水平維和垂直維的波束形狀。5G支持基于Beam Sweeping 的廣播信道波束賦型，由多個(gè)窄波瓣波束輪發(fā)，形成寬波束覆蓋效果，進(jìn)一步提升了立體覆蓋能力。在不同的覆蓋場(chǎng)景下，通過(guò)多種廣播波束權(quán)值配置，生成不同組合的賦型波束，不同組合具有不同的傾角、方位角、水平波寬、垂直波寬，能夠滿足不同場(chǎng)景的覆蓋要求，為網(wǎng)絡(luò)覆蓋優(yōu)化提供了新的思路和手段。目前普遍采用廠家默認(rèn)的Pattern，僅在單站和簇優(yōu)化過(guò)程中根據(jù)測(cè)試情況進(jìn)行Pattern 的局部?jī)?yōu)化。為探索不同場(chǎng)景P

信號(hào)處理模塊利用波束形成算法實(shí)時(shí)計(jì)算不同方向的回波信號(hào)。回波信號(hào)的強(qiáng)弱反映了在該方向上聲波的反射能力，通過(guò)選取對(duì)應(yīng)的波束信號(hào)強(qiáng)度，獲得水下目標(biāo)的三維圖像。在每次成像過(guò)程中需同時(shí)計(jì)算上萬(wàn)個(gè)波束，這將導(dǎo)致運(yùn)算量迅速增加，無(wú)法滿足成像實(shí)時(shí)性需求，為降低算法運(yùn)算量，提升計(jì)算效率，本文中采用一種基于線性調(diào)頻Z 變換(CZT)方法對(duì)算法進(jìn)行優(yōu)化，經(jīng)仿真分析可知，本文的方法可有效提升計(jì)算效率。1 基于線性調(diào)頻Z變換波束形成1.1 一級(jí)子陣波束形成在三維成像聲納算法中，為

的構(gòu)建1.1 跳波束的時(shí)隙模型分析在處于多波束衛(wèi)星系統(tǒng)中，波束賦形天線在這個(gè)區(qū)域內(nèi)會(huì)形成K個(gè)點(diǎn)波束，Btot為總帶寬，可使用跳波束將系統(tǒng)總帶寬以實(shí)際作為單位均勻分配給各波束，總長(zhǎng)度為W，Ts為最小時(shí)隙分布單元，系統(tǒng)能夠根據(jù)各部分波束業(yè)務(wù)需求為其分配對(duì)應(yīng)的時(shí)隙。通用跳波束允許Nmax個(gè)波束在同一時(shí)隙內(nèi)工作。為簡(jiǎn)化該系統(tǒng)需要均勻進(jìn)行分簇，第i簇頻譜效率為ηi，則分配給該處的容量如下公式所示。利用跳波束系統(tǒng)實(shí)際分配矩陣T能夠用于表示波束與時(shí)隙之間的關(guān)系，在該公式

星主要采用多個(gè)點(diǎn)波束增加系統(tǒng)容量，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)HTS衛(wèi)星多波束之間的頻率、功率和帶寬等多為固定分配方式。但多波束覆蓋區(qū)內(nèi)的不同波束內(nèi)不同時(shí)間段的業(yè)務(wù)需求并不均勻，導(dǎo)致這種固定模式缺乏足夠的靈活性，造成衛(wèi)星的性能受限。為了解決多波束衛(wèi)星資源固定分配帶來(lái)的問(wèn)題，“靈活有效載荷”概念應(yīng)運(yùn)而生，通過(guò)靈活的波束覆蓋、功率分配和帶寬分配等方法可以有效地應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)。跳波束技術(shù)(Beam Hopping，BH)利用時(shí)間分片可以有效地提高帶寬和功率等稀缺衛(wèi)星資源的使用效率

采用毫米波頻譜+波束賦形技術(shù)可以支持高速的數(shù)據(jù)率。高效的波束賦形有助于提升頻譜效率[1]，降低系統(tǒng)干擾，增強(qiáng)通信安全性[2]。5G新技術(shù)的使用，使得數(shù)量不斷膨脹的M2M智能設(shè)備能耗問(wèn)題日益突出。DRX(discontinuous reception)機(jī)制是解決智能設(shè)備能耗的方法之一。在M2M的智能設(shè)備的使用過(guò)程中采用休眠機(jī)制，降低智能設(shè)備的發(fā)射機(jī)使用時(shí)間，從而降低智能設(shè)備能耗。DRX休眠機(jī)制已經(jīng)在3G、4G通信系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用，取得了不錯(cuò)的節(jié)能效果[3-

究高分辨方法如超波束與逆波束方法在垂直陣俯仰角估計(jì)中的應(yīng)用，通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析表明，比常規(guī)波束形成方法性能有明顯提高。1 超波束與逆波束形成原理1.1 超波束形成[5-6]常規(guī)波束形成是將各陣元接收到的信號(hào)進(jìn)行相應(yīng)的時(shí)間延遲之后，使各路信號(hào)同相疊加，提高信噪比，輸出最大的時(shí)延對(duì)應(yīng)角度即為信號(hào)入射角度。超波束形成（hyper beamforming，HBF）是陣列信號(hào)處理領(lǐng)域內(nèi)能同時(shí)進(jìn)行波束銳化和旁瓣抑制的新技術(shù)。超波束形成的原理就是在將傳統(tǒng)波束形成的陣元分為

高功率以及定向窄波束的特點(diǎn)，大大增加了系統(tǒng)的覆蓋范圍，提升了系統(tǒng)的抗截獲能力，在雷達(dá)、通信、導(dǎo)航等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用［1～6］。其中，在無(wú)線通信領(lǐng)域，相控陣天線在分布式組網(wǎng)通信應(yīng)用中，其多波束能力作為空分多址的技術(shù)基礎(chǔ)，可以構(gòu)建點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的多鏈路并行通信場(chǎng)景，從而有效地提升整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)效率，降低網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延［7～9］。但多波束的空分多址能力受限于天線陣面的波束寬度，由相控陣天線的基本原理可知波束寬度越窄，空分能力越強(qiáng)，這要求更大的陣面口徑。為了進(jìn)一步提升

可以采用陣列天線波束合成技術(shù)，從而在期望方向形成最大接收增益，提高對(duì)弱信號(hào)的截獲接收能力[1]。波束合成從合成方式上分為模擬波束合成和數(shù)字波束合成兩種方式。其中：段嘉奇對(duì)波束合成的基本原理進(jìn)行了描述[2]；王艷溫對(duì)模擬波束合成和數(shù)字波束合成網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行了分析[3]；朱新國(guó)對(duì)數(shù)字波束合成信噪比進(jìn)行了理論推導(dǎo)[4]，但未對(duì)波束合成后的信號(hào)增益覆蓋情況進(jìn)行分析；肖業(yè)倫對(duì)衛(wèi)星各坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換關(guān)系進(jìn)行了理論推導(dǎo)[5]。為了提高指定區(qū)域內(nèi)弱信號(hào)的接收能力，本文提出了一種

遍使用傳統(tǒng)固定多波束技術(shù)，該技術(shù)資源損耗大、星上功率利用率低，且對(duì)于用戶非均勻分布的場(chǎng)景存在資源巨大浪費(fèi)等缺陷。跳波束技術(shù)是衛(wèi)星通信領(lǐng)域最新的研究成果之一，該技術(shù)通過(guò)控制星載多波束天線的空間指向、帶寬、頻點(diǎn)和發(fā)射功率，為用戶終端動(dòng)態(tài)配置通信資源，提高衛(wèi)星資源在帶寬和功率方面的使用效率，為時(shí)域帶寬分配提供了便利的平臺(tái)。通過(guò)改變跳變波束在每個(gè)波束覆蓋區(qū)的駐留時(shí)間，在有限星載資源條件下提高衛(wèi)星寬帶通信吞吐量，可以最大化星上帶寬資源利用率[4]?；诙囝l時(shí)分多址(

系統(tǒng)消息都是采用波束掃描的方式進(jìn)行傳輸，因此在5G網(wǎng)絡(luò)開(kāi)通時(shí)需要對(duì)波束的掃描圖案進(jìn)行規(guī)劃，掃描波束的規(guī)劃成敗對(duì)用戶的體驗(yàn)有著明顯的影響。為了對(duì)波束資源進(jìn)行合理的規(guī)劃，通過(guò)對(duì)掃描波束特性進(jìn)行了分析和探討，列舉了若干在規(guī)劃中需重點(diǎn)考慮的準(zhǔn)則，并提出一種掃描波束規(guī)劃解決方案。研究證明，邊緣UE的SSB接收性能有極大提升。【關(guān)鍵詞】5G;波束賦形;移動(dòng)性管理;大規(guī)模天線0 ? 引言隨著5G牌照的發(fā)放，為了確保2020年的商用計(jì)劃，國(guó)內(nèi)各大運(yùn)營(yíng)商的5G試驗(yàn)網(wǎng)和商用網(wǎng)

且由于傳播特性和波束賦形方面的特點(diǎn)，可以廣泛用于雷達(dá)、交通、醫(yī)療、安檢等領(lǐng)域［3］。但5G毫米波距離落地應(yīng)用還有很多問(wèn)題有待解決和進(jìn)一步完善［3-4］，如高頻器件性能、電磁兼容問(wèn)題、波束賦形和波束管理算法、鏈路特性等方面。1 毫米波簡(jiǎn)介隨著無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)升級(jí)，業(yè)務(wù)類型變得更加豐富多樣，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求也呈現(xiàn)爆炸式增長(zhǎng)，6 GHz 以下的低頻段已經(jīng)無(wú)法支持超高容量通信，通信頻段必然向毫米波方向延伸，高低頻段混合組網(wǎng)將是5G通信系統(tǒng)未來(lái)的基本架構(gòu)。相較于低頻段，毫

提出一種基于臨近波束的波束搜索算法（NBS）。該算法利用已知的波束碼本，結(jié)合無(wú)線鏈路中斷前的鏈路信息，自動(dòng)生成波束搜索的順序集合;通過(guò)搜索該波束對(duì)集合，可以快速地得到通信雙方的可用波束對(duì)。相比于現(xiàn)有的波束搜索算法，在移動(dòng)場(chǎng)景下，所提算法具有更高的搜索效率，仿真結(jié)果進(jìn)一步證明了該算法的有效性。關(guān)鍵詞： 臨近波束搜索; 毫米波通信; 可用波束對(duì)獲取; 室內(nèi)環(huán)境仿真建模; 60 GHz無(wú)線通信; 波束搜索集合中圖分類號(hào)： TN928?34? ? ? ? ? ?

于高鐵場(chǎng)景的機(jī)會(huì)波束賦形。文獻(xiàn)[2]在高鐵場(chǎng)景下進(jìn)行了單輸入單輸出信道建模并分析其系統(tǒng)容量，并未考慮多輸入多輸出的情況。文獻(xiàn)[3-4]中，列車通過(guò)增加車載臺(tái)的數(shù)量，運(yùn)用雙波束傳輸?shù)姆绞教嵘讼到y(tǒng)容量，但研究發(fā)現(xiàn)列車距離基站較遠(yuǎn)時(shí)，兩個(gè)波束的互相干擾使得系統(tǒng)容量迅速降低。文獻(xiàn)[5-6]提出了一種多波束機(jī)會(huì)波束成形，但未分析多波束賦形下系統(tǒng)容量的變化。文獻(xiàn)[7]中提出采用波束內(nèi)天線數(shù)調(diào)整策略。文獻(xiàn)[8]從系統(tǒng)容量角度分析了多流波束賦形技術(shù)，但沒(méi)有從調(diào)整天線數(shù)的

信號(hào)處理中，常規(guī)波束形成（CBF）面臨著高旁瓣的問(wèn)題，通常采用陣元幅度加權(quán)的方法來(lái)降旁瓣，但會(huì)導(dǎo)致主瓣變寬，而超波束（HBF）技術(shù)不僅可以降低旁瓣，還可以使主瓣變窄。本文根據(jù)岸基光纖陣在實(shí)際處理中常規(guī)波束輸出遇到的高旁瓣問(wèn)題，采用超波束技術(shù)進(jìn)行波束銳化——利用超波束輸出對(duì)常規(guī)波束進(jìn)行加權(quán)，在保證高分辨力的同時(shí)，又可保留了波束輸出的相位信息。該方法較常規(guī)波束輸出可提升“V”型岸基被動(dòng)陣左右分辨的能力。1 超波束技術(shù)超波束技術(shù)是分裂波束處理方法中的一種，其波束

用容量[2]。跳波束(Beam Hopping,BH)即為在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種能夠靈活分配資源的新技術(shù)。跳波束技術(shù)旨在利用較少波束的跳變來(lái)實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)多波束系統(tǒng)的覆蓋,其基本設(shè)計(jì)思想是基于時(shí)間分片技術(shù)[3],在某一特定時(shí)刻,衛(wèi)星上只有部分點(diǎn)波束處于工作狀態(tài)。因此,相較于傳統(tǒng)的多波束技術(shù),跳波束技術(shù)更能適應(yīng)衛(wèi)星業(yè)務(wù)需求不均衡的場(chǎng)景,成為未來(lái)HTS衛(wèi)星系統(tǒng)規(guī)劃中可選用的技術(shù)之一。MOKHTAR A等人于2000年研究了跳波束技術(shù)在LEO寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)下行鏈路中的

具有易實(shí)現(xiàn)等束寬波束形成等諸多優(yōu)點(diǎn)。圓陣常采用常規(guī)波束形成方法（Conventional Beamforming，CBF）具有實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但存在旁瓣級(jí)高，噪聲抑制能力弱的不足，通常不滿足切比雪夫加權(quán)等波束形成方法應(yīng)用條件[1-2]。最小方差信號(hào)無(wú)畸變響應(yīng)方法（Minimum Variance Distortionless Response，MVDR）能有效克服上述不足，突破常規(guī)波束形成分辨率的“瑞利限”，抑制高旁瓣級(jí)。但是，陣元域MVDR方法

本的特征是衛(wèi)星的波束為點(diǎn)波束[2]。采用多點(diǎn)波束能夠提高衛(wèi)星的發(fā)射增益和接收增益，但也存在點(diǎn)波束覆蓋范圍較小的問(wèn)題，如果需要覆蓋較大區(qū)域，則需要大量的點(diǎn)波束，這顯然又與衛(wèi)星平臺(tái)資源有限相悖。跳波束（Beam Hopping，BH）技術(shù)就是在這樣的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型波束覆蓋技術(shù)[3]。它以若干星上波束的跳變完成傳統(tǒng)多波束的覆蓋，大大減少了點(diǎn)波束使用數(shù)目。BH技術(shù)的基本思想是利用時(shí)間分片技術(shù)，在同一時(shí)刻，衛(wèi)星上只有一部分點(diǎn)波束同時(shí)工作，這種方式相比于傳統(tǒng)

430010)多波束測(cè)深系統(tǒng)是當(dāng)代水下勘測(cè)中一項(xiàng)新技術(shù)，它是由多個(gè)傳感器組成，其應(yīng)用聲速反射、散射和聲相干原理形成條帶式的測(cè)深數(shù)據(jù)，每個(gè)條帶包含幾百甚至上千個(gè)高密度數(shù)據(jù)點(diǎn)[1]。隨著水資源開(kāi)發(fā)和水下工程建設(shè)等對(duì)水下地形探測(cè)精度和覆蓋度不斷提出更高的要求，使得多波束技術(shù)在測(cè)深方面的應(yīng)用也愈來(lái)愈廣泛。目前，以多波束測(cè)深系統(tǒng)為代表的船載高精度聲學(xué)系統(tǒng)逐步成為精密水下地形測(cè)量和大比例尺地形圖數(shù)據(jù)獲取的主要技術(shù)手段，但普遍缺乏對(duì)多波束測(cè)深系統(tǒng)在項(xiàng)目應(yīng)用開(kāi)展前的詳細(xì)設(shè)

還是成像都離不開(kāi)波束形成。波束形成根據(jù)目標(biāo)信號(hào)的距離，可以分為遠(yuǎn)場(chǎng)波束形成和近場(chǎng)聚焦波束形成。常規(guī)波束形成通常采用時(shí)延相加法[1]，對(duì)各個(gè)陣元接收的信號(hào)進(jìn)行時(shí)延或相移補(bǔ)償，使各個(gè)陣元接收信號(hào)達(dá)到相同相位，同相相加后極大值輸出，估計(jì)出目標(biāo)信號(hào)的方位。在水下近場(chǎng)成像應(yīng)用中，目標(biāo)位于近場(chǎng)，波束形成中的時(shí)延差是方位和距離的二元函數(shù)，因此需要掃描的點(diǎn)數(shù)會(huì)大大增加，從而計(jì)算量也變得很大。在三維成像領(lǐng)域波束形成的計(jì)算量和存儲(chǔ)量問(wèn)題更為突出。近年來(lái)，三維成像技術(shù)得到廣泛關(guān)

機(jī)接入過(guò)程使用了波束,其中SSB在時(shí)域周期內(nèi)有多次發(fā)送機(jī)會(huì),并且有相應(yīng)的編號(hào),其可分別對(duì)應(yīng)不同的波束,而對(duì)于UE而言,只有當(dāng)SSB的波束掃描信號(hào)覆蓋到UE時(shí),UE才有機(jī)會(huì)發(fā)送preamble。而當(dāng)網(wǎng)絡(luò)端收到UE的preamble時(shí),就知道下行最佳波束,換句話說(shuō),就是知道哪個(gè)波速指向了UE,因此SSB需要與preamble有一個(gè)關(guān)聯(lián),而preamble都是在PRAC Hoccasion才能進(jìn)行發(fā)送,則SSB與PRAC Hoccasion進(jìn)行了關(guān)聯(lián)。與4G僅支

技術(shù)的研究，結(jié)合波束賦形技術(shù)不僅能夠獲得高增益高速率，還克服了毫米波路徑損耗嚴(yán)重的問(wèn)題，所以本文對(duì)毫米波大規(guī)模陣列天線中波束掃描技術(shù)進(jìn)行研究。1 波束碼本對(duì)于精確的相移和幅度調(diào)整的波束賦形技術(shù)需要大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練，而且開(kāi)銷也比較大，這有違毫米波系統(tǒng)對(duì)于低功率低復(fù)雜度的要求。為了降低系統(tǒng)的復(fù)雜度，DFT碼本僅生成相移，沒(méi)有進(jìn)行任何幅度調(diào)整。同IEEE802.15.3c中的碼本以及N相位碼本相比[2-3］，DFT碼本設(shè)計(jì)更加靈活且在任意波束方向上沒(méi)有任何增益

因相控陣天線具有波束掃描的快速性、靈活性與波束形狀的捷變能力，其在波束形成上是多種多樣的，測(cè)向方法也不盡相同。相控陣?yán)走_(dá)一般采用同時(shí)多波束進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)，為了測(cè)量目標(biāo)的精確方位，必須采用相應(yīng)的方法利用這些多波束進(jìn)行方位估計(jì)。本文針對(duì)三波束同時(shí)接收的工作方式介紹一種高精度測(cè)角方法，即利用拋物線模型擬合實(shí)現(xiàn)三波束比幅測(cè)角。1 天線方向圖比幅法測(cè)角是利用天線收到的回波信號(hào)幅度值來(lái)做角度測(cè)量的，該幅度值的變化規(guī)律取決于天線方向圖以及天線收發(fā)方式。本文所介紹的工作方式

引言分別加權(quán)多波束形成法和DFT多波束形成法是多波束形成的兩種一般辦法。對(duì)于要形成小于陣元數(shù)的任意多波束一般采用分別加權(quán)法，該方法不僅適用于均勻線陣，還適用圓陣、面陣等其他形式的陣列，同時(shí)還能靈活控制波束指向，具有廣泛適用性［1］。相比較加權(quán)法，DFT法只能形成與陣元數(shù)相同的波束，且波束指向固定，不能靈活控制［2］。所以分別加權(quán)多波束形成方法更適用于要求形成較少數(shù)目波束的情況。本文就使用這種方法，在每個(gè)子陣將傳統(tǒng)相控陣發(fā)射波束形成所需的幅度加權(quán)和移相從射

1)0 引 言多波束陣列天線已在多目標(biāo)跟蹤雷達(dá)、電子偵察、電子干擾等傳統(tǒng)軍事領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1]，而相比于相控陣波束形成技術(shù)，基于羅特曼透鏡的波束形成網(wǎng)絡(luò)因其寬頻帶、同時(shí)多波束與低成本同時(shí)兼顧的優(yōu)點(diǎn)具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。與此同時(shí)，相比于相控陣天線技術(shù)，若設(shè)計(jì)時(shí)體積及波束數(shù)量受限，其幅相一致性便難以保證，導(dǎo)致形成的方向圖波束一致性較差。當(dāng)其作為比幅測(cè)向的波束形成網(wǎng)絡(luò)時(shí)，保證測(cè)向精度的難度就很大。本文以一個(gè)六波束羅特曼透鏡方向圖為例，比較了傳統(tǒng)的高斯近似算法、三

00)一種衛(wèi)星多波束中的波束選擇構(gòu)架及實(shí)現(xiàn)方法*陳 鵬**,李藝霞,王 宇(中國(guó)空間技術(shù)研究院 西安分院，西安710100)為了以少量衛(wèi)星載荷設(shè)備在廣闊的服務(wù)區(qū)內(nèi)提供高增益的通信鏈路，針對(duì)多波束通信衛(wèi)星提出了一種星上收發(fā)波束選擇的載荷構(gòu)架及其實(shí)現(xiàn)方法。載荷構(gòu)架分為波束分組與選擇模塊，實(shí)現(xiàn)方法則利用了收發(fā)無(wú)源設(shè)備的頻率響應(yīng)。通過(guò)控制前后端有源設(shè)備的混頻本振，使上行接收波束和下行發(fā)射波束能夠工作于多波束天線覆蓋區(qū)內(nèi)的任意位置。通過(guò)波束指向輪循，以低于波束數(shù)量的

)?·總體工程·波束形狀損耗對(duì)多波束搜索雷達(dá)的影響舒亞海(海軍駐江南造船(集團(tuán))有限責(zé)任公司軍事代表室,上海 201913)多波束搜索雷達(dá)采用多個(gè)同時(shí)接收波束對(duì)每一個(gè)發(fā)射波束的照射空域進(jìn)行覆蓋，其波束形狀損耗計(jì)算和影響與單波束搜索模式存在差異。文中研究了多波束搜索雷達(dá)中波束形狀損耗對(duì)系統(tǒng)檢測(cè)性能的影響，推導(dǎo)了通用的計(jì)算方法，并利用仿真方法研究了不同系統(tǒng)參數(shù)配置下的檢測(cè)性能。由仿真結(jié)果可知，波束形狀損耗一般隨同時(shí)接收多波束數(shù)目的增加而減小。多波束搜索；波束形

基于優(yōu)化算法的多波束賦形方法楊佳敏（中國(guó)航天科工集團(tuán)8511研究所，江蘇南京210007）針對(duì)穩(wěn)健的自適應(yīng)波束形成，研究多波束賦形方法，闡述了波束域的賦形方法，并研究分析了波束賦形算法，驗(yàn)證了多波束賦形方法能夠增強(qiáng)波束的穩(wěn)健性。提出的多波束賦形算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，賦形效果良好，再經(jīng)過(guò)智能算法對(duì)多個(gè)波束的幅度相位進(jìn)行優(yōu)化后，能夠獲得主瓣平坦的波束方向圖。仿真結(jié)果驗(yàn)證了其能夠獲得理想的波束方向圖，不僅能夠展寬主瓣寬度，而且使主瓣增益增大，從而增強(qiáng)了波束的穩(wěn)健性。自適

不發(fā)生畸變，要求波束主瓣寬度不隨頻率發(fā)生變化，即滿足頻率不變特性。頻率不變波束形成主要有最小二乘法［1－2］和空 間重采 樣法［3］，此外還有一些優(yōu)化逼近算法［4－5］，約束設(shè)計(jì)波束與參考波束誤差最小，優(yōu)化求解得到權(quán)向量。對(duì)于常規(guī)寬帶波束形成，主瓣寬度不僅隨頻率變化，而且隨著波束指向變化，當(dāng)波束指向逐漸偏離基陣法線方向時(shí)，主瓣逐漸變寬［6］，這勢(shì)必導(dǎo)致陣列分辨性能下降。為保證陣列的指向性能不變，要求波束在不同指向上始終保持主瓣恒定，即實(shí)現(xiàn)方向不變特性。文獻(xiàn)

02）0 引 言波束形成是指對(duì)空間傳感器的采樣加權(quán)求和，以增強(qiáng)特定方向傳播波信號(hào)，抑制其他方向的干擾／多徑信號(hào)，或提取波場(chǎng)特征參數(shù)等為目的的空域?yàn)V波。數(shù)字波束形成［1-2］（DBF）是采用數(shù)字方法實(shí)現(xiàn)波束形成的技術(shù)，能提高信噪比和獲得超分辨率，能分辨不同方向的同時(shí)多目標(biāo)，能實(shí)現(xiàn)波束快速掃描和波束自適應(yīng)控制等。正是由于DBF的諸多優(yōu)點(diǎn)，使得該項(xiàng)技術(shù)在信號(hào)處理領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。1 數(shù)字波束形成的原理對(duì)于均勻間隔為d的天線陣，第n個(gè)陣元接收到的窄帶模擬

0075）水下超波束形成技術(shù)性能仿真研究趙瑞晅1，2，胡 橋1，2，郝保安1，2(1.中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七〇五研究所，陜西西安 710075;2.水下信息與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710075）基于聲吶分裂波束陣列信號(hào)處理的特點(diǎn)，對(duì)超波束形成(hyper beam forming，HBF）的二維(2D）和三維(3D）算法進(jìn)行介紹，探討其工作特性以及影響因子。將HBF技術(shù)應(yīng)用在水下陣列信號(hào)處理中，通過(guò)仿真計(jì)算分析了其分辨能力和分辨特性。研究結(jié)果表明:

)0 引言自適應(yīng)波束形成是雷達(dá)抗干擾的一種重要方法。通過(guò)自適應(yīng)波束形成，使雷達(dá)發(fā)射方向圖或接收方向圖在干擾方向形成零陷，以削弱干擾信號(hào)對(duì)雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)能力的影響。對(duì)于大型陣列雷達(dá)，陣元域自適應(yīng)波束形成的運(yùn)算量過(guò)大，工程上難以實(shí)現(xiàn)，而波束域自適應(yīng)波束形成則可以解決這一問(wèn)題。在波束域自適應(yīng)波束形成中，自適應(yīng)-自適應(yīng)波束形成(A-A DBF）方法是一種既能最大限度地降低運(yùn)算量，又能保證波束在干擾方向外不發(fā)生畸變的方法［1-2］。但是，在干擾起伏較大的干擾環(huán)境下，統(tǒng)