【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信号处理，尤其涉及一种基于空时功率倒置的信号抗干扰同步方法及系统。
技术介绍
1、无线通信中接收端解调的首要步骤就是信号的定时同步。定时同步的目的是捕获目标信号，若没有准确的定时同步，则无法对信号实现可靠的恢复。
2、然而，由于无线信道的开放性，使得在实际通信系统中不同无线设备可能在相同频率上进行通信，一旦引入同频干扰，则会带来通信信号质量恶化问题。另外，无线链路也容易受到外部恶意电磁干扰的影响，造成网络延迟、性能下降甚至中断。因此，在存在较强人为干扰的情况下，传统的定时同步方法在信干比低于一定阈值时无法有效工作，从而造成数据帧的丢失。由此可见，需要对干扰混合信号进行预处理来提升抗干扰能力。
3、在现有技术中，已有学者对干扰混合信号进行抗干扰能力进行了研究。例如，2021年，张渭乐等在专利“一种视距通信中具备抗干扰能力的帧检测方法”中，基于空域自适应滤波提出了一种适用视距通信具备抗干扰能力的帧检测方法。又如，2023年，姚远翔等在南京邮电大学学报(自然科学版)发表的“基于空域滤波的信号抗干扰同步算法”中提出了一种基于空域滤波的采用雅可比旋转法实现奇异值分解的信号抗干扰同步算法，能够基于空域自适应滤波对抗视距传播的外部干扰。
4、但是，上述现有技术仅适用于视距良好的传播环境，在非视距多径传播环境中干扰抑制能力将失效。
5、因此，有必要提供一种新的信号抗干扰同步方法，能够适用于非视距多径传播环境中，可以提升通信系统的同步性能。
技术实现思路b>
1、本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种基于空时功率倒置的信号抗干扰同步方法及系统，能够适用于非视距多径传播环境中，可以提升通信系统的同步性能。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术实施例提供了一种基于空时功率倒置的信号抗干扰同步方法，所述方法包括以下步骤：
3、s1、基于天线有1～m个以及每一天线上均有q个支路来接收信号，得到天线1～m各自对应q个支路的接收信号矢量及时域滤波系数，并以天线1的第一支路作为参考，将天线1中除第一支路之外剩余q-1个支路的接收信号矢量合并成对应的接收信号矩阵以及剩余q-1个支路的时域滤波系数形成对应的权值矢量，且将天线2～m中各自q个支路的接收信号矢量均合并成对应的接收信号矩阵以及各自q个支路的时域滤波系数均形成对应的权值矢量，进一步将天线1～m中所有的接收信号矩阵合并成总接收信号矩阵以及所有的权值矢量合并成总权值矢量；其中，m和q均为大于1的正整数；
4、s2、根据所述总接收信号矩阵，计算出空时自相关矩阵和空时互相关矢量；其中，所述空时自相关矩阵的第i行第j列元素为所述总接收信号矩阵的第i列矢量与第j列矢量之间的相关值；所述空时互相关矢量的第i个元素为所述总接收信号矩阵的第i列矢量与天线1的第一支路接收信号矢量的相关值；i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,q；
5、s3、根据所述总权值矢量，且结合所计算出的空时自相关矩阵和空时互相关矢量，构建权值优化函数并进行求逆运算，以得到所述权值优化函数的最优迭代步长，进一步根据所述最优迭代步长，更新所述总权值矢量；
6、s4、根据更新后的总权值矢量，对天线1～m各自对应的q个支路接收信号进行加权合并，得到干扰抑制的信号。
7、其中，所述步骤s1具体包括：
8、确定天线1～m各自对应q个支路的接收信号矢量及时域滤波系数；其中，天线i的第一支路的接收信号矢量记为第q支路的接收信号矢量记为n为采样样本点，其由采样时刻n及之前n-1个采样时刻组成；天线i的第一支路的时域滤波系数记为第j支路的时域滤波系数记为
9、以天线1的第一支路作为参考，将天线1中除第一支路之外剩余q-1个支路的接收信号矢量合并成对应的接收信号矩阵记为以及将天线1中除第一支路之外剩余q-1个支路的时域滤波系数形成对应的权值矢量为
10、将天线2～m中各自q个支路的接收信号矢量均合并成对应的接收信号矩阵记为以及将天线2～m中各自q个支路的时域滤波系数均形成对应的权值矢量记为其中，m＝2,...,m；
11、将天线1～m中所有的接收信号矩阵合并成总接收信号矩阵记为以及将天线1～m中所有的权值矢量合并成总权值矢量记为
12、其中，通过公式计算出空时自相关矩阵r(n)；其中，所述空时自相关矩阵r(n)的第i行第j列元素为所述总接收信号矩阵x(n)的第i列矢量与第j列矢量之间的相关值；i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,q；
13、通过公式计算出空时互相关矢量p(n)；其中，所述空时互相关矢量p(n)的第i个元素为所述总接收信号矩阵x(n)的第i列矢量与天线1的第一支路接收信号矢量的相关值。
14、其中，所述权值优化函数的表达式为w(n)＝r-1(n)p(n)；其中，
15、所述权值优化函数求逆运算所得的最优迭代步长是利用自适应变步长lms算法来实现的，具体为：
16、计算时刻n的梯度并通过推导求得当前迭代步骤的最优步长
17、其中，通过公式得到更新后的总权值矢量w(n+1)；其中，其为下一时刻n+1的总权值矢量。
18、其中，所述步骤s4具体包括：
19、通过公式得到干扰抑制的信号y(n)；其中，x1(n)为天线1中第一支路在时刻n上的接收信号，x1(n+1-j)为天线1中第j支路在时刻n上的接收信号，xm(n+1-j)为天线m中第j支路在时刻n上的接收信号；为天线1中第j支路在下一时刻n+1上的时域滤波系数；为天线m中第j支路在下一时刻n+1上的时域滤波系数。
20、其中，所述方法进一步包括：
21、采用滑动互相关帧检测方法对所得到的干扰抑制的信号y(n)进行到达检测，具体为：假设训练序列的一半长度是n，并将信号y(n)以d时刻为起始由2n个采样点构成样本窗口，记为y(d),y(d+1),...,y(d+2n-1)；
22、将窗口前半部分和后半部分信号的归一化相关值作为定时同步度量值：
23、
24、其中，为窗口的前一半与后一半之间的相关值，和分别为窗口的前半部分和后半部分的能量；
25、将所述定时度量值与预设的阈值进行比较；若所述定时度量大于所述阈值时，则认定当前起始d时刻有帧到达；反之，若所述定时度量小于所述阈值时，则认定当前起始d时刻无帧到达；
26、依次调整起始时刻d，使得样本窗口在时域进行滑动，直至样本窗口滑动完毕。
27、本专利技术实施例还提供了一种基于空时功率倒置的信号抗干扰同步系统，包括：
28、信号矩阵及加权矢量定义单元，用于基于天线有1～m个以及每一天线上均有q个支路来接收信号，得到天线1～m各自对应q个支路的接收信号矢量及时域滤波系数，并以天线1的第一支路作为参考，将天线1中除第一支路之外剩余q-1个支路的接收信号矢量合并成对应的接收信本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于空时功率倒置的信号抗干扰同步方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于空时功率倒置的信号抗干扰同步方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：
3.如权利要求2所述的基于空时功率倒置的信号抗干扰同步方法，其特征在于，通过公式计算出空时自相关矩阵R(n)；其中，所述空时自相关矩阵R(n)的第i行第j列元素为所述总接收信号矩阵X(n)的第i列矢量与第j列矢量之间的相关值；i＝1,2,...,M；j＝1,2,...,Q；
4.如权利要求3所述的基于空时功率倒置的信号抗干扰同步方法，其特征在于，所述权值优化函数的表达式为w(n)＝R-1(n)p(n)；其中，
5.如权利要求4所述的基于空时功率倒置的信号抗干扰同步方法，其特征在于，通过公式得到更新后的总权值矢量w(n+1)；其中，其为下一时刻n+1的总权值矢量。
6.如权利要求5所述的基于空时功率倒置的信号抗干扰同步方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括：
7.如权利要求6所述的基于空时功率倒置的信号抗干扰同步方法，其特征在于，所述方
8.一种基于空时功率倒置的信号抗干扰同步系统，其特征在于，包括：
9.如权利要求8所述的基于空时功率倒置的信号抗干扰同步系统，其特征在于，所述信号矩阵及加权矢量定义单元包括：
10.如权利要求9所述的基于空时功率倒置的信号抗干扰同步系统，其特征在于，通过公式计算出空时自相关矩阵R(n)；其中，所述空时自相关矩阵R(n)的第i行第j列元素为所述总接收信号矩阵X(n)的第i列矢量与第j列矢量之间的相关值；i＝1,2,...,M；j＝1,2,...,Q；
...【技术特征摘要】
1.一种基于空时功率倒置的信号抗干扰同步方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于空时功率倒置的信号抗干扰同步方法，其特征在于，所述步骤s1具体包括：
3.如权利要求2所述的基于空时功率倒置的信号抗干扰同步方法，其特征在于，通过公式计算出空时自相关矩阵r(n)；其中，所述空时自相关矩阵r(n)的第i行第j列元素为所述总接收信号矩阵x(n)的第i列矢量与第j列矢量之间的相关值；i＝1,2,...,m；j＝1,2,...,q；
4.如权利要求3所述的基于空时功率倒置的信号抗干扰同步方法，其特征在于，所述权值优化函数的表达式为w(n)＝r-1(n)p(n)；其中，
5.如权利要求4所述的基于空时功率倒置的信号抗干扰同步方法，其特征在于，通过公式得到更新后的总权值矢量w(n+...
【专利技术属性】
技术研发人员：高柳明，谷斌，周立福，林泽伟，伍国兴，杨振宝，崔志文，宋劲扬，金宇，杨允岩，欧旋，向凌晨，巫伟南，桑勤鑫，
申请(专利权)人：深圳供电局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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