衛(wèi)星通信天線的閉環(huán)調(diào)零保形方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于衛(wèi)星通信天線的閉環(huán)調(diào)零保形方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)調(diào)零時(shí)間長(zhǎng)和通信范圍損失大的問(wèn)題。其實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：1.對(duì)天線接收的信號(hào)分兩路處理：一路進(jìn)行波束形成變?yōu)楹下沸盘?hào)，另一路進(jìn)行下變頻變?yōu)橹蓄l信號(hào)；2.選擇一個(gè)支路通道的中頻信號(hào)與下變頻后的合路信號(hào)進(jìn)行相關(guān)，輸出支路自相關(guān)、支路與合路互相關(guān)、合路自相關(guān)這三路數(shù)據(jù)；3.利用這三路數(shù)據(jù)依次計(jì)算支路的自適應(yīng)步長(zhǎng)和支路的權(quán)值；4.依次完成所有支路通道遍歷，用得到的所有支路的權(quán)值與天線接收信號(hào)進(jìn)行波束形成；5.利用波束形成的輸出合路自相關(guān)數(shù)據(jù)判斷是否需要重復(fù)上述調(diào)零保形的過(guò)程。本發(fā)明調(diào)零時(shí)間短，通信范圍損失小，可用于實(shí)際衛(wèi)星通信領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】衛(wèi)星通信天線的閉環(huán)調(diào)零保形方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于通信【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說(shuō)是一種用于衛(wèi)星通信天線的閉環(huán)調(diào)零保形方法，可用于衛(wèi)星通信中干擾調(diào)零以及通信區(qū)域保形。
【背景技術(shù)】
[0002]通信指揮中，衛(wèi)星通信系統(tǒng)具有重要的作用，它在一定的區(qū)域范圍能實(shí)現(xiàn)靈活的、優(yōu)化的波束覆蓋，保證這一地理區(qū)域內(nèi)所有固定或移動(dòng)的終端的鏈路性能處于最佳狀態(tài)。然而由于通信衛(wèi)星的位置相對(duì)地面固定，因此，它易于受到地面、飛機(jī)或低軌衛(wèi)星干擾影響，尤其是容易受到來(lái)自地面的有意的人為電磁干擾。另外，隨著通信衛(wèi)星自身的電磁環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，通信衛(wèi)星的信號(hào)傳輸容易受到臨時(shí)的或可逆性的破壞，從而導(dǎo)致通信的質(zhì)量急劇惡化。因此，對(duì)通信衛(wèi)星進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)零來(lái)抑制干擾和波束保形來(lái)優(yōu)化通信覆蓋區(qū)域是保障衛(wèi)星正常通信的一項(xiàng)必不可少的關(guān)鍵技術(shù)，相應(yīng)的，用于衛(wèi)星通信調(diào)零的自適應(yīng)調(diào)零天線隨之產(chǎn)生。
[0003]自適應(yīng)調(diào)零天線，實(shí)際上由一組空間配置的天線陣列和一個(gè)多通道自適應(yīng)處理器組成。它利用陣列天線方向圖的變化，針對(duì)變化的環(huán)境自適應(yīng)地調(diào)整波束零點(diǎn)的位置，使之對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)來(lái)向，并能通過(guò)降低天線波束的旁瓣電平來(lái)實(shí)現(xiàn)干擾信號(hào)的對(duì)消，同時(shí)保證主波束的輸出始終處于最佳狀態(tài)。
[0004]現(xiàn)有的自適應(yīng)調(diào)零天線，可以大致分為閉環(huán)體制和開(kāi)環(huán)體制兩大類(lèi)。其中:
[0005]開(kāi)環(huán)體制，是分兩步進(jìn)行干擾抑制:即先估計(jì)出干擾源的來(lái)向，再進(jìn)行干擾調(diào)零。干擾源波達(dá)方向角的估計(jì)方法很多，對(duì)單個(gè)干擾，可以采用單脈沖測(cè)角、干涉儀等方法；對(duì)多個(gè)干擾，可以采用多重信號(hào)分類(lèi)法MUSIC，旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)的參數(shù)估計(jì)法ESPRIT和最大似然法ML等超分辨方法。針對(duì)估計(jì)出的干擾角度使用各種調(diào)零技術(shù)，如自適應(yīng)天線旁瓣相消技術(shù)、波束置零技術(shù)、線性約束最小方差LCMV波束形成技術(shù)等，理論上可以抑制強(qiáng)干擾，并且在干擾角度估計(jì)精確的情況下在干擾位置的調(diào)零凹口較窄，但是由于實(shí)際中存在各種誤差，干擾角度估計(jì)存在一定的偏差，會(huì)嚴(yán)重影響調(diào)零效果，而且系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件設(shè)備的要求高，硬件復(fù)雜度極大。
[0006]閉環(huán)體制，是采用功率倒置、最小均方LMS、遞推最小二乘RLS等自適應(yīng)迭代算法進(jìn)行干擾調(diào)零，不需要干擾源來(lái)向等先驗(yàn)知識(shí)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，對(duì)硬件設(shè)備的要求低。但是使用閉環(huán)體制進(jìn)行干擾調(diào)零時(shí)，由于不需要干擾源來(lái)向等先驗(yàn)知識(shí)，因此在干擾位置形成的調(diào)零凹口較寬，會(huì)大大減少通信區(qū)域的覆蓋范圍，影響通信質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的不足，即閉環(huán)體制中多波束調(diào)零性能和通信區(qū)域覆蓋率的矛盾，提出一種用于衛(wèi)星通信天線的閉環(huán)調(diào)零保形方法，以達(dá)到對(duì)干擾信號(hào)快速調(diào)零并對(duì)主波束方向圖保形，在保證干擾調(diào)零深度的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)調(diào)零的收斂速度和通信區(qū)域的覆蓋率，提高通信質(zhì)量。[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是:綜合考慮系統(tǒng)的可行性和復(fù)雜性，運(yùn)用閉環(huán)體制實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星通信的干擾調(diào)零和通信區(qū)域保形。其實(shí)現(xiàn)步驟如下:
[0009](I)將天線接收到的N個(gè)支路通道的射頻信號(hào)Xe (t)分兩路處理:一路與波束形成器預(yù)先存儲(chǔ)的權(quán)值Ws相乘得到波束輸出信號(hào)YJt);另一路通過(guò)模擬下變頻，使N個(gè)支路通道的射頻信號(hào)XJt)變?yōu)镹個(gè)支路通道的模擬中頻信號(hào)X (t)；
[0010](2)利用波束選擇器選擇第i個(gè)支路通道的模擬中頻信號(hào)Xi (t)，對(duì)選擇出的支路模擬中頻信號(hào)Xi(t)與下變頻后的波束輸出信號(hào)y(t)進(jìn)行相關(guān)，輸出三路數(shù)據(jù):支路自相關(guān)數(shù)據(jù)Rxx (i, η)、支路與合路互相關(guān)數(shù)據(jù)Y i (η)、合路自相關(guān)數(shù)據(jù)Ryy (i，n)，i = 1，2，...，N，N為總的支路通道數(shù)，η = 1，2，...，M，M為整個(gè)調(diào)零保形過(guò)程進(jìn)行的總次數(shù)；
[0011](3)將支路自相關(guān)數(shù)據(jù)Rxx(i，η)與預(yù)先設(shè)置的調(diào)零門(mén)限u進(jìn)行比較:若Rxx(i，η)< u，表明第i個(gè)支路通道不需調(diào)零，返回步驟(2)，若Rxx (i，η) > u，則執(zhí)行步驟⑷；
[0012](4)計(jì)算支路的自適應(yīng)步長(zhǎng):對(duì)波束輸出信號(hào)YJt)依次進(jìn)行下變頻和模數(shù)轉(zhuǎn)換，獲得數(shù)字合路數(shù)據(jù)y (η);將數(shù)字合路數(shù)據(jù)y(n)與支路的自相關(guān)數(shù)據(jù)Rxx(i，η)相結(jié)合，得到支路的自適應(yīng)步長(zhǎng)μ An)；
[0013](5)利用下式計(jì)算出支路的權(quán)值Wi (η+1)；
【權(quán)利要求】
1.一種用于衛(wèi)星通信天線的閉環(huán)調(diào)零保形方法，包括如下步驟: (1)將天線接收到的N個(gè)支路通道的射頻信號(hào))?α)分兩路處理:一路與波束形成器預(yù)先存儲(chǔ)的權(quán)值Ws相乘得到波束輸出信號(hào)YJt);另一路通過(guò)模擬下變頻，使N個(gè)支路通道的射頻信號(hào))?α)變?yōu)镹個(gè)支路通道的模擬中頻信號(hào)X(t)； (2)利用波束選擇器選擇第i個(gè)支路通道的模擬中頻信號(hào)Xi(t)，對(duì)選擇出的支路模擬中頻信號(hào)Xi(t)與下變頻后的波束輸出信號(hào)y(t)進(jìn)行相關(guān)，輸出三路數(shù)據(jù):支路自相關(guān)數(shù)據(jù)Rxx (i, η)、支路與合路互相關(guān)數(shù)據(jù)Y i (η)、合路自相關(guān)數(shù)據(jù)Ryy (i，n)，i = 1，2，...，N，N為總的支路通道數(shù)，η = 1，2，...，M，M為整個(gè)調(diào)零保形過(guò)程進(jìn)行的總次數(shù)； (3)將支路自相關(guān)數(shù)據(jù)Rxx(i，η)與預(yù)先設(shè)置的調(diào)零門(mén)限u進(jìn)行比較:若
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于衛(wèi)星通信天線的閉環(huán)調(diào)零保形方法，其特征在于所述步驟(4)中支路的自適應(yīng)步長(zhǎng)Ui(Ii),按如下公式計(jì)算:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于衛(wèi)星通信天線的閉環(huán)調(diào)零保形方法，其特征在于所述步驟(5)中的調(diào)零保形參數(shù)β i (η)，通過(guò)如下公式計(jì)算:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于衛(wèi)星通信天線的閉環(huán)調(diào)零保形方法，其中步驟(2)所述的對(duì)選擇出的支路模擬中頻信號(hào)Xi (t)與下變頻后的波束輸出信號(hào)y(t)進(jìn)行相關(guān)，輸出三路數(shù)據(jù)，按如下公式進(jìn)行:

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于衛(wèi)星通信天線的閉環(huán)調(diào)零保形方法，其中步驟(4)所述的將數(shù)字合路數(shù)據(jù)y(n)與支路的自相關(guān)數(shù)據(jù)Rxx(i，n)相結(jié)合，得到支路的自適應(yīng)步長(zhǎng)μ i (η)，是將數(shù)字合路數(shù)據(jù)y (η)和支路自相關(guān)數(shù)據(jù)Rxx (i，η)代入支路自適應(yīng)步長(zhǎng)μ i (η)的計(jì)算公式，從而得到支路的自適應(yīng)步長(zhǎng)Ui (η)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于衛(wèi)星通信天線的閉環(huán)調(diào)零保形方法，其中步驟(7)所述的將下變頻信號(hào)yp(t)進(jìn)行自相關(guān)，按如下公式計(jì)算:

【文檔編號(hào)】H04B7/04GK103973347SQ201410227765
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】陶海紅, 羅云, 張金澤, 張博一, 王蘭美, 王云爽, 岳剛毅, 曾操, 廖桂生, 朱圣棋 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)