在声学波束成形中，最小方差无失真响应（Minimum Variance Distortionless Response, MVDR）波束成形器得到广泛研究和使用。然而，当存在导向矢量误差或采样快拍中有离群值时，MVDR波束形成器的性能会出现较大程度的下降。
对此，中科院噪声与振动重点实验室博士研究生孟维鑫与其导师郑成诗研究员、李晓东研究员等人提出了两种稳健的波束形成器，分别为一比特MVDR和相位MVDR波束形成器。此外，他们还从理论上证明了这两种波束成形器对导向矢量误差和离群值较为鲁棒。
相关研究成果在线发表于学术期刊 Signal Processing 。
研究人员将采样快拍做一比特量化或取相位预处理，使用预处理后的采样快拍估计协方差矩阵，进而计算MVDR波束形成器权向量。通过理论推导，研究人员证明了这种预处理方式可以提高MVDR波束形成器的鲁棒性，并得到了一比特MVDR及相位MVDR波束形成器的理论输出信干噪比表达式。
实验结果表明，一比特MVDR及相位MVDR波束形成器具有比以往MVDR波束形成器更快的收敛速度，且对导向矢量误差及离群值较为鲁棒。另外，输出信干噪比的理论值与仿真实验结果基本吻合，证明了理论推导的准确性。
这种波束形成方法，极大地提高MVDR波束形成器的鲁棒性，并减少采样快拍中离群值对估计波束形成器权向量的负面影响，为今后的实际应用提供了理论基础。
图1不同快拍数的输出信干噪比（图/中科院声学所）
图2不同输入信噪比的输出信干噪比（图/中科院声学所）
关键词：
波束形成；限幅信号；鲁棒性；理论分析
参考文献：
MENG Weixin, KE Yuxuan, LI Jian, ZHENG Chengshi, LI Xiaodong. Finite data performance analysis of one-bit MVDR and phase-only MVDR[J]. Signal Processing, 2021, 183: 108018. DOI: 10.1016/j.sigpro.2021.108018
链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0165168421000578