Примените формирователь луча LCMV к ULA с 5 элементами изотропных элементов датчика, сохранив сигнал от желаемого направления. Рабочая частота составляет 300 МГц.

Симулируйте низкочастотный сигнал синусоиды в гауссовом шуме.

f = 50;
t = (0:.001:.3)';
x = sin(2*pi*f*t);
c = physconst('LightSpeed');
fc = 300e6;
lambda = c/fc;
incidentAngle = [45;0];
antenna = phased.IsotropicAntennaElement('FrequencyRange',[20 20e8]);
array = phased.ULA('NumElements',5,'ElementSpacing',lambda/2,...
    'Element',antenna);
x = collectPlaneWave(array,x,incidentAngle,fc,c);
noise = 0.2*(randn(size(x)) + 1j*randn(size(x)));
rx = x + noise;

Beamform массив.

steervec = phased.SteeringVector('SensorArray',array,...
    'PropagationSpeed',c);
beamformer = phased.LCMVBeamformer('Constraint',steervec(fc,incidentAngle),'DesiredResponse',1);
y = beamformer(rx);

Постройте сигналы beamformed и оригинал.

plot(t,real(rx(:,3)),'r:',t,real(y),t,real(x(:,3)),'g')
xlabel('Time (sec)')
ylabel('Amplitude')
legend('Signal at Sensor 3','Beamformed Signal','Noise Free Signal')

В этом примере показано, как использовать формирователь луча LCMV, чтобы указать пустой указатель ответа массивов в направлении вмешивающегося источника. Массив является универсальной линейной матрицей (ULA) с 10 элементами. По умолчанию элементами ULA являются изотропные антенны, созданные phased.IsotropicAntennaElement Система object™. Установите частотный диапазон антенных элементов так, чтобы несущая частота нашлась в рабочем диапазоне. Несущая частота составляет 1 ГГц.

fc = 1e9;
lambda = physconst('LightSpeed')/fc;
array = phased.ULA('NumElements',10,'ElementSpacing',lambda/2);
array.Element.FrequencyRange = [8e8 1.2e9];

Симулируйте тестовый сигнал с помощью простого меандра.

t = linspace(0,0.3,300)';
testsig = zeros(size(t));
testsig(201:205) = 1;

Примите, что меандр является инцидентом на ULA от угла азимута на 30 ° и вертикального изменения на 0 °. Используйте collectPlaneWave функция Системного объекта ULA, чтобы симулировать прием импульсного сигнала от инцидентного угла.

angle_of_arrival = [30;0];
x = collectPlaneWave(array,testsig,angle_of_arrival,fc);

x сигнала матрица с десятью столбцами. Каждый столбец представляет полученный сигнал в одном из элементов массива.

Создайте обычный формирователь луча сдвига фазы. Установите WeightsOutputPort свойство к true выводить пространственные веса фильтра.

convbeamformer = phased.PhaseShiftBeamformer('SensorArray',array,...
    'OperatingFrequency',1e9,'Direction',angle_of_arrival,...
    'WeightsOutputPort',true);

Добавьте белый Гауссов шум с комплексным знаком в x сигнала. Установите поток случайных чисел по умолчанию для восстанавливаемых результатов.

rng default
npower = 0.5;
x = x + sqrt(npower/2)*(randn(size(x)) + 1i*randn(size(x)));

Создайте интерференционный источник на 10 Вт. Задайте заградительный передатчик помех, чтобы иметь эффективную излучаемую мощность 10 Вт. Интерференционный сигнал от заградительного передатчика помех является инцидентом на ULA от угла азимута на 120 ° и вертикального изменения на 0 °. Используйте collectPlaneWave функция Системного объекта ULA, чтобы симулировать прием сигнала передатчика помех.

jamsig = sqrt(10)*randn(300,1);
jammer_angle = [120;0];
jamsig = collectPlaneWave(array,jamsig,jammer_angle,fc);

Добавьте белый Гауссов шум с комплексным знаком, чтобы симулировать шумовые вклады, не непосредственно сопоставленные с создающим затор сигналом. Снова, установите поток случайных чисел по умолчанию для восстанавливаемых результатов. Эта шумовая степень на 0 дБ ниже степени передатчика помех. Beamform сигнал с помощью обычного формирователя луча.

noisePwr = 1e-5;
rng(2008);
noise = sqrt(noisePwr/2)*...
    (randn(size(jamsig)) + 1j*randn(size(jamsig)));
jamsig = jamsig + noise;
rxsig = x + jamsig;
[yout,w] = convbeamformer(rxsig);

Реализуйте адаптивный формирователь луча LCMV с помощью того же массива ULA. Используйте данные без целей, jamsig, как обучающие данные. Выведите сигнал beamformed и веса формирователя луча.

steeringvector = phased.SteeringVector('SensorArray',array,...
    'PropagationSpeed',physconst('LightSpeed'));
LCMVbeamformer = phased.LCMVBeamformer('DesiredResponse',1,...
    'TrainingInputPort',true,'WeightsOutputPort',true);
LCMVbeamformer.Constraint = steeringvector(fc,angle_of_arrival);
LCMVbeamformer.DesiredResponse = 1;
[yLCMV,wLCMV] = LCMVbeamformer(rxsig,jamsig);

Постройте обычный формирователь луча выход и адаптивный формирователь луча выход.

subplot(211)
plot(t,abs(yout))
axis tight
title('Conventional Beamformer')
ylabel('Magnitude')
subplot(212)
plot(t,abs(yLCMV))
axis tight
title('LCMV (Adaptive) Beamformer')
xlabel('Seconds')
ylabel('Magnitude')

Адаптивный формирователь луча значительно улучшает ОСШ меандра в 0,2 с.

Используя обычные и веса LCMV, постройте ответы для каждого формирователя луча.

subplot(211)
pattern(array,fc,[-180:180],0,'PropagationSpeed',physconst('LightSpeed'),...
    'CoordinateSystem','rectangular','Type','powerdb','Normalize',true,...
    'Weights',w)
title('Array Response with Conventional Beamforming Weights');
subplot(212)
pattern(array,fc,[-180:180],0,'PropagationSpeed',physconst('LightSpeed'),...)
    'CoordinateSystem','rectangular','Type','powerdb','Normalize',true,...
    'Weights',wLCMV)
title('Array Response with LCMV Beamforming Weights');

Адаптивная beamform помещает пустой указатель в угле падения интерференционного сигнала, 120 °.