基于空时功率倒置阵的宽带干扰抑制装置及抑制方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于空时功率倒置阵的宽带干扰抑制装置及抑制方法，包括空时二维功率倒置阵结构及重定时延时最小均方滤波器；空时二维功率倒置阵结构由M个阵元组成，设第一个阵元为参考阵元，其他M

【技术实现步骤摘要】
基于空时功率倒置阵的宽带干扰抑制装置及抑制方法


[0001]本专利技术涉及信号处理领域
，具体涉及一种基于空时功率倒置阵的宽带干扰抑制装置及抑制方法。

技术介绍

[0002]无线通信电台广泛应用于野外科考、应急救灾、舰艇飞机通信等军民用领域，具有信号稳定、安全性高等优点，也是保障长距离视距通信的重要设备。然而，在复杂电磁环境下，通信电台易受共平台发射机或敌方干扰机产生的多样式干扰影响，通信鲁棒性较差。特别是在扩频通信体制下，需要对扩频带宽内的宽带干扰信号进行抑制。
[0003]为解决电台在扩频通信体制下的同频宽带干扰问题，多接收天线技术得到了广泛的应用。由于通信信道通常是衰落的且各向异性，无法采用阵列信号处理中的波束形成技术，而功率倒置算法可利用自适应调零天线接收信号，在强干扰来向形成波束零陷，从而实现空域滤波抑制干扰。功率倒置阵直接将阵列的输出作为误差信号，在保证参考路权系数恒定的前提下，通过自适应算法调整权值路的加权系数，使总的输出功率最小，具有工程实现价值。
[0004]然而，在实际环境中，信号传播通常具有很强的多径效应，造成信道较强的频率选择性，宽带干扰信号的不同频点对应信道的响应也不同。而目前使用的功率倒置天线阵列在时域上通常只有一个抽头，只能针对单个频点的信道进行干扰抑制，无法覆盖整个宽带信号的带宽，造成传统对消算法性能下降。从方向图角度考虑，基于传统空域功率倒置阵的自适应抗干扰算法只可以在干扰方向形成较深的零陷，进而在空域维度上对干扰进行有效的抑制，但是只能分辨来自不同方向的信号，而无法分辨相同方向不同频率的信号，因此，对多径场景下的宽带干扰，其抑制能力十分有限。
[0005]中国专利基于波形重构的宽带干扰抑制方法（申请号CN201710277014）、一种盲波束宽带干扰抑制方法及装置（申请号CN201510194436.3）、最低误码率准则的超宽带干扰抑制技术（申请号CN201010510882.8）、一种空频抗干扰方法及装置（申请号CN201611008389.X）等或采用基于时域积累的空时处理手段，或建立非线性模型，利用时域重构完成宽带干扰抑制。均存在算法实时性较差、无法高速流水运行、不利于工程实现等缺点，始终无法克服多径信道下大带宽通信干扰的抑制难题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对上述技术问题，提供一种具有高速、低延时性能且能够有效抑制宽带干扰的基于空时功率倒置阵的宽带干扰抑制装置及抑制方法。
[0007]为实现上述目的，本专利技术所设计的基于空时功率倒置阵的宽带干扰抑制装置，包括空时二维功率倒置阵结构及重定时延时最小均方滤波器；所述空时二维功率倒置阵结构由M个阵元组成，设第一个阵元为参考阵元，其他M
‑
1个阵元为权值阵元，每个权值阵元各有N个单位延时器，每个单位延时器都有1个复数权值，使得每个权值阵元构成一个阵元FIR滤
波器；重定时延时最小均方滤波器包括M
‑
1组权值处理模块、两个单位延时器、第一加法器、一个单位延时器及第二加法器；两个单位延时器的输入端连接参考阵元接收信号，每个权值处理模块一路输入端一一对应连接权值阵元接收信号、每个权值处理模块另一路输入端一一对应连接一个初始信号，每组权值处理模块一路输出端连接三个单位延时器的输入端、三个单位延时器的输出端连接权值处理模块；所有权值处理模块另一路输出端均连接第二加法器的输入端，第二加法器的输出端和两个单位延时器的输出端均连接第一加法器的输入端，第一加法器的输出端连接一个单位延时器的输入端，一个单位延时器的输入端分别与每个权值处理模块的输入端相连。
[0008]进一步地，所述参考阵元的权值始终为1，M个阵元的接收信号分别记为x0(n)、x
1 (n)、
……
、x
M
‑1(n)，其中，x
0 (n)表示参考阵元接收信号，x1(n) 、
……
、x
M
‑1(n)为权值阵元接收信号，n表示当前时刻；在每个权值阵元后加上N个单位延时器Z
‑1，记为x
i (n)、x
i (n
‑
1) 、
……
、x
i (n
‑
N+1)，其中，i=0、
……
、M
‑
1，每个单位延时器的复数权值记为w
ij
，i=0、
……
、M
‑
1，j=1、
……
、N，其中i表示阵元序号，j表示延时单元序号。
[0009]进一步地，每个所述权值阵元接收信号x
i
(n)输送至对应的权值处理模块后经过三个单位延时器形成延时信号x
i
(n
‑
3D)给对应的权值处理模块输出；每个初始信号y
i
(n
‑
1D)输送至对应的权值处理模块后形成延时信号y
i
(n
‑
2D)，所有的延时信号y
i
(n
‑
2D)经过第二加法器产生权值合并输出信号y(n
‑
2D)，权值合并输出信号y(n
‑
2D)和参考阵元接收信号x0(n)经过第一加法器形成误差信号e(n
‑
2D)，误差信号e(n
‑
2D)经过一个单位延时器形成延时误差信号e(n
‑
3D)输送至每个权值处理模块输出。
[0010]进一步地，每组所述权值处理模块包括四个乘加单元、两个单位延时器、第一加法器及第二加法器，四个乘加单元分别为第一乘加单元、第二乘加单元、第三乘加单元、第四乘加单元；第一乘加单元和第三乘加单元均包括上支路乘法器、下支路乘法器和加法器，上支路乘法器和下支路乘法器的输出端均与加法器的输入端相连；第二乘加单元和第四乘加单元均包括左支路乘法器、右支路乘法器和加法器，左支路乘法器和右支路乘法器的输出端均与加法器的输入端相连。
[0011]进一步地，每组所述权值处理模块的输入信号为IQ信号x
iI
(n)、x
iQ
(n)，i=1、
……
、M
‑
1，IQ信号x
iI
(n)、x
iQ
(n)一路经过三个单位延时器形成三个单位延时信号x
iI
(n
‑
3D)、x
iQ
(n
‑
3D)，三个单位延时信号x
iI
(n
‑
3D)、x
iQ
(n
‑
3D)经过两个单位延时器形成五个单位延时信号x
iI
(n
‑
5D)、x
iQ
(n
‑
5D)输出；延时信号x
iI
(n
‑
3D)分别连接第一乘加单元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于空时功率倒置阵的宽带干扰抑制装置，其特征在于：包括空时二维功率倒置阵结构及重定时延时最小均方滤波器；所述空时二维功率倒置阵结构由M个阵元组成，设第一个阵元为参考阵元，其他M
‑
1个阵元为权值阵元，每个权值阵元各有N个单位延时器，每个单位延时器都有1个复数权值，使得每个权值阵元构成一个阵元FIR滤波器；重定时延时最小均方滤波器包括M
‑
1组权值处理模块、两个单位延时器、第一加法器、一个单位延时器及第二加法器；两个单位延时器的输入端连接参考阵元接收信号，每个权值处理模块一路输入端一一对应连接权值阵元接收信号、每个权值处理模块另一路输入端一一对应连接一个初始信号，每组权值处理模块一路输出端连接三个单位延时器的输入端、三个单位延时器的输出端连接权值处理模块；所有权值处理模块另一路输出端均连接第二加法器的输入端，第二加法器的输出端和两个单位延时器的输出端均连接第一加法器的输入端，第一加法器的输出端连接一个单位延时器的输入端，一个单位延时器的输入端分别与每个权值处理模块的输入端相连。2.根据权利要求1所述基于空时功率倒置阵的宽带干扰抑制装置，其特征在于：所述参考阵元的权值始终为1，M个阵元的接收信号分别记为x0(n)、x
1 (n)、
……
、x
M
‑1(n)，其中，x
0 (n)表示参考阵元接收信号，x1(n) 、
……
、x
M
‑1(n)为权值阵元接收信号，n表示当前时刻；在每个权值阵元后加上N个单位延时器Z
‑1，记为x
i (n)、x
i (n
‑
1) 、
……
、x
i (n
‑
N+1)，其中，i=0、
……
、M
‑
1，每个单位延时器的复数权值记为w
ij
，i=0、
……
、M
‑
1，j=1、
……
、N，其中i表示阵元序号，j表示延时单元序号。3.根据权利要求2所述基于空时功率倒置阵的宽带干扰抑制装置，其特征在于：每个所述权值阵元接收信号x
i
(n)输送至对应的权值处理模块后经过三个单位延时器形成延时信号x
i
(n
‑
3D)给对应的权值处理模块输出；每个初始信号y
i
(n
‑
1D)输送至对应的权值处理模块后形成延时信号y
i
(n
‑
2D)，所有的延时信号y
i
(n
‑
2D)经过第二加法器产生权值合并输出信号y(n
‑
2D)，权值合并输出信号y(n
‑
2D)和参考阵元接收信号x0(n)经过第一加法器形成误差信号e(n
‑
2D)，误差信号e(n
‑
2D)经过一个单位延时器形成延时误差信号e(n
‑
3D)输送至每个权值处理模块输出。4.根据权利要求3所述基于空时功率倒置阵的宽带干扰抑制装置，其特征在于：每组所述权值处理模块包括四个乘加单元、两个单位延时器、第一加法器及第二加法器，四个乘加单元分别为第一乘加单元、第二乘加单元、第三乘加单元、第四乘加单元；第一乘加单元和第三乘加单元均包括上支路乘法器、下支路乘法器和加法器，上支路乘法器和下支路乘法器的输出端均与加法器的输入端相连；第二乘加单元和第四乘加单元均包括左支路乘法器、右支路乘法器和加法器，左支路乘法器和右支路乘法器的输出端均与加法器的输入端相连。5.根据权利要求4所述基于空时功率倒置阵的宽带干扰抑制装置，其特征在于：每组所述权值处理模块的输入信号为IQ信号x
iI
(n)、x
iQ
(n)，i=1、
……
、M
‑
1，IQ信号x
iI
(n)、x
iQ
(n)一路经过三个单位延时器形成三个单位延时信号x
iI
(n
‑
3D)、x
iQ
(n
‑
3D)，三个单位延时信号x
iI
(n
‑
3D)、x
iQ
(n
‑
3D)经过两个单位延时器形成五个单位延时信号x
iI
(n
‑
5D)、x
iQ
(n
‑
5D)输出；延时信号x
iI
(n
‑
3D)分别连接第一乘加单元的上支路乘法器、第三乘加单元的上支路乘法器，延时信号x
iQ
(n
‑
3D)分别连接第一乘加单元的下支路乘法器、第三乘加单元的下支路乘法器，第一乘加单元的加法器输出端依次经过一个单位延时器、上支路移位器、加法器、一
个单位延时器与第二乘加单元的左支路乘法器和右支路乘法器输入端均相连，同理，第三乘加单元的加法器输出端依次经过一个单位延时器、下支路移位器、加法器、一个单位延时器与第四乘加单元的左支路乘法器和右支路乘法器输入端均相连；信号x
iI
(n)分别连接第三乘加单元的左支路乘法器和第四乘加单元的左支路乘法器，信号x
iQ
(n)分别连接第三乘加单元的右支路乘法器和第四乘加单元的右支路乘法器；初始信号yiI(n
‑
1D)输送至第一加法器的左支路，同时第二乘加单元加法器的输出端经过一个单位延时器输送至第一加法器的右支路，第一加法器左右支路相加后再经过一个单位延时器形成延时信号yiI(n
‑
2D)；初始信号yiQ(n
‑
1D)输送至第二加法器左支路，同时第四乘加单元加法器的输出端经过一个单位延时器输送至第二加法器右支路，第二加法器左右支路相加后再经过一个单位延时器形成延时信号yiQ(n
‑
2D)。6.根据权利要求4所述基于空时功率倒置阵的宽带干扰抑制装置，其特征在于：每组所述权值处理模块的延时信号y
iI
(n
‑
2D)经过第一加法器形成权值合并输出信号y
I
(n
‑
2D)，每个权值处理模块的延时信号y
iQ
(n
‑
2D)经过第一加法器形成权值合并输出信号y
Q
(n
‑
2D)；权值合并输出信号y
I
(n
‑
2D)和参考阵元接收信号x
0I
(...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴灏，葛松虎，李亚星，郭宇，邢金岭，孟进，谢明亮，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军工程大学，
类型：发明
国别省市：