一種反饋判決式大動態自適應陣列天線波束合成方法
2023-05-02 06:47:31 2
一種反饋判決式大動態自適應陣列天線波束合成方法
【專利摘要】一種反饋判決式大動態自適應陣列天線波束合成方法，發射機周期發射標誌幀，接收機上的自適應陣列天線通過對基帶解調信號的判決反饋，選擇不同的權矢量計算方法。接收機陣列天線包括陣面、權值產生模塊、波束合成模塊、信號處理模塊、滑動相關模塊。波束合成後的信號經過信號處理模塊的解調，輸出基帶信號，基帶信號與本地偽隨機碼進行滑動相關運算，相關運算結果控制權值產生模塊中權矢量計算方法，如果滑動相關模塊輸出相關峰，則工作在相控陣方式，否則工作在抗幹擾方式。本發明克服了自適應陣列天線期望信號大動態下的「自零陷」問題，易於工程實現，可以應用於各種抗幹擾無線通信收發系統中。
【專利說明】一種反饋判決式大動態自適應陣列天線波束合成方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及自適應陣列天線領域，具體涉及一種大動態自適應陣列天線波束合成方法。
技術背景
[0002]自適應陣列天線通過空域自適應濾波產生加權矢量，然後對陣面接收信號加權求和，實現波束合成，其主要目的就是在保持對期望信號正確接收的情況下，抑制與期望信號具有不同入射角度的幹擾信號。波束合成中，基本的權矢量產生方法是Frost算法，但該方法存在「自零陷」問題，就是在期望信號功率較大時，由於系統各種誤差的影響，期望信號會被視為幹擾信號而被抑制掉，從而陣列方向圖在期望信號入射角度上形成零陷。相反，如果期望信號功率較小，則Frost算法可以正常工作。解決「自零陷」雖然可以從算法上採用各種穩健自適應濾波算法，比如對角加載、凸集優化等方法，但這些算法工程實現困難。考慮到「自零陷」僅僅出現在期望信號功率較大的時候，而此時陣列天線其實無需對幹擾信號進行抑制，即使採用相控陣工作方式，一般也能滿足無線通信的接收靈敏度要求。所以，對於期望信號大動態輸入情況，系統在初始狀態採用相控陣工作方式下，根據接收機解調輸出情況，對波束合成權矢量進行選擇，可以解決大動態下的「自零陷」問題，即期望信號功率大時，採用相控陣工作方式，期望信號功率小時，採用抗幹擾工作方式。
【發明內容】
[0003]本發明專利要解決的技術問題是，當期望信號具有大動態的輸入功率情況下，如果期望信號功率大，Frost自適應濾波算法導致「自零陷」問題。
[0004]解決所述問題的技術方案是一種反饋判決式大動態自適應陣列天線波束合成方法，其特徵在於:
[0005]發射機在發射信號時，每隔T秒發射一個標誌幀信號，該標誌幀基帶信號由整周期偽隨機碼P構成，其周期為L個比特，L為自然數；
[0006]接收機陣列天線包括陣面、權值產生模塊、波束合成模塊、信號處理模塊、滑動相關模塊；陣面接收信號x(t)作為權值產生模塊的一個輸入和波束合成模塊的輸入，權值產生模塊輸出的權矢量w(t)輸入波束合成模塊；波束合成後的信號y(t) —方面作為信號處理模塊的輸入，同時也作為權值產生模塊的一個輸入；信號處理模塊輸出z(t)作為滑動相關模塊的輸入，而滑動相關模塊的輸出則作為權值產生模塊的一個輸入；
[0007]自適應陣列天線的陣面為N個陣元構成的均勻平面陣，陣元的間距等於信號載波波長一半，陣面接收信號矢量χ (t)，χ (t)為NX I維列矢量；
[0008]自適應陣列天線波束合成模塊完成加權求和功能，輸入權矢量為w(t)，w(t)為NX I維列矢量，波束合成模塊的輸出信號為y⑴=χ⑴/⑴，其中，符號「H」表示對矢量取共軛轉置；
[0009]信號處理模塊為接收機常規模塊，完成解調功能，波束合成後的輸出信號y(t)經過接收機信號處理模塊，輸出基帶信號z (t)；
[0010]滑動相關模塊把Z⑴與接收機本地產生的偽隨機碼P做滑動相關運算，輸出相關值C(t)，P與發射標誌幀的偽隨機碼相同，把c(t)與接收機設定的門限值ε比較，比較結果用於陣列權矢量選擇:如果在連續的T時間間隔內，c(t)出現大於ε情況，則輸出標誌信號A給權值產生模塊,如果在連續的T時間間隔內，c (t) 一直小於門限ε ,則輸出標誌信號B給權值產生模塊；
[0011]權值產生模塊產生相控陣工作方式和抗幹擾工作方式兩種權矢量，系統開機的初始工作方式為相控陣方式，工作過程中，權值產生模塊根據標誌信號選擇其中一種權矢量輸出給波束合成模塊:當標誌信號為A時，自適應陣列天線保持當前採用的工作方式，權矢量計算方法不變；當標誌信號為B時，自適應陣列天線改變當前採用的工作方式，權矢量的計算方式也相應從一種轉換為另一種。
[0012]上述方法中的權值產生模塊根據滑動相關模塊比較判決結果，輸出權矢量w(t)給波束合成模塊。權值產生模塊根據滑動相關模塊比較判決結果，輸出權矢量W(t)給波束合成模塊。當權矢量W(t)按照相控陣工作方式計算時，其表達式為
【權利要求】
1.一種反饋判決式大動態自適應陣列天線波束合成方法，其特徵在於:發射機在發射信號時，每隔T秒發射一個標誌幀信號，該標誌幀基帶信號由整周期偽隨機碼P構成，其周期為L個比特，L為自然數；接收機陣列天線包括陣面、權值產生模塊、波束合成模塊、信號處理模塊、滑動相關模塊；陣面接收信號x(t)作為權值產生模塊的一個輸入和波束合成模塊的輸入，權值產生模塊輸出的權矢量w (t)輸入波束合成模塊；波束合成後的信號y(t) —方面作為信號處理模塊的輸入，同時也作為權值產生模塊的一個輸入；信號處理模塊輸出z(t)作為滑動相關模塊的輸入,而滑動相關模塊的輸出則作為權值產生模塊的一個輸入；自適應陣列天線的陣面為N個陣元構成的均勻平面陣，陣元的間距等於信號載波波長一半，陣面接收信號矢量χ (t)，x(t)為NX I維列矢量；自適應陣列天線波束合成模塊完成加權求和功能，輸入權矢量為w (t)，w(t)為NX I維列矢量，波束合成模塊的輸出信號為y(t) = x(t)/(t)，其中，符號「H」表示對矢量取共軛轉置；信號處理模塊為接收機常規模塊，完成解調功能，波束合成後的輸出信號y(t)經過接收機信號處理模塊，輸出基帶信號z (t);滑動相關模塊把z(t)與接收機本地產生的偽隨機碼P做滑動相關運算，輸出相關值c(t)，p與發射標誌幀的偽隨機碼相同，把c(t)與接收機設定的門限值ε比較，比較結果用於陣列權矢量選擇:如果在連續的T時間間隔內，c(t)出現大於ε情況，則輸出標誌信號A給權值產生模塊,如果在連續的T時間間隔內，c (t) 一直小於門限ε，則輸出標誌信號B給權值產生模塊；權值產生模塊產生相控陣工作方式和抗幹擾工作方式兩種權矢量，系統開機的初始工作方式為相控陣方式，工作過程中，權值產生模塊根據標誌信號選擇其中一種權矢量輸出給波束合成模塊:當標誌信號為A時，自適應陣列天線保持當前採用的工作方式， 權矢量計算方法不變；當標誌信號為B時，自適應陣列天線改變當前採用的工作方式，權矢量的計算方式也相應從一種轉換為另一種。
2.根據權利要求1所述的一種反饋判決式大動態自適應陣列天線波束合成方法，其特徵在於:權值產生模塊根據滑動相關模塊比較判決結果，輸出權矢量w(t)給波束合成模塊；當權矢量w(t)按照相控陣工作方式計算時，其表達式為
【文檔編號】H04B7/06GK103441788SQ201310279214
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月4日 優先權日:2013年7月4日
【發明者】任燕飛 申請人:中國電子科技集團公司第十研究所