星載ais基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種星載AIS基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法，星載AIS接收機(jī)的信號檢測模塊進(jìn)行信號檢測之前先進(jìn)行盲波束成形，盲波束成形利用用戶信號本身的恒模特性實(shí)現(xiàn)波束成形。本發(fā)明利用恒模算法對用戶信號實(shí)現(xiàn)盲波束成形，使期望信號和干擾信號分離并恢復(fù)出期望信號，頻譜利用率較高，并且可以顯著抑制同信道干擾，明顯改善信號檢測的誤比特性能。
【專利說明】星載AIS基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域，特別涉及一種星載AIS基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]船舶自動識別系統(tǒng)(AIS)是集現(xiàn)代通信、信息科技和網(wǎng)絡(luò)于一體的多門類高科技新型助航設(shè)備和安全信息系統(tǒng)，是一種工作在VHF頻段、采用SOTDMA通信技術(shù)的廣播式自動報(bào)告系統(tǒng)，由船上設(shè)備和基站組成。船上設(shè)備可向SOTDMA網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的其它船舶以及基站自動廣播本船的船名、目的地、航次等靜態(tài)信息以及船位、航速、航向等動態(tài)信息，同時(shí)也可自動地接收SOTDMA網(wǎng)絡(luò)內(nèi)其它船舶的相關(guān)信息。基站則可根據(jù)所獲取的各個(gè)船舶的報(bào)告信息，及時(shí)掌握海上交通動態(tài)，提高海域監(jiān)測效率。AIS建立了船岸之間、船舶之間的信息平臺，為實(shí)現(xiàn)海上交通信息化管理提供了重要的手段，成為了促進(jìn)航行安全、提高航運(yùn)交通效率的先進(jìn)工具。
[0003]隨著星載AIS在全球海事交通監(jiān)測領(lǐng)域的應(yīng)用日益受到關(guān)注，研究星載AIS是十分有意義的。大噪聲和強(qiáng)干擾會嚴(yán)重影響多路衛(wèi)星信號的接收。目前大部分衛(wèi)星信號的接收機(jī)波束成形依賴于信號的波達(dá)方向角，頻譜利用率不高；單天線接收機(jī)存在嚴(yán)重的同信道干擾，誤比特性能較差。
[0004]因此，需要一種新的方法來解決星載AIS的同信道干擾問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對【背景技術(shù)】的缺陷，提供一種星載AIS基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法，以顯著抑制同信道干擾，改善信號檢測的誤比特性能。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0007]星載AIS基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法，星載AIS接收機(jī)的信號檢測模塊進(jìn)行信號檢測之前進(jìn)行盲波束成形，所述盲波束成形利用用戶信號本身的恒模特性實(shí)現(xiàn)波束成形。
[0008]作為本發(fā)明星載AIS基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案，計(jì)算盲波束成形后的輸出信號矩陣的具體步驟如下:
[0009]步驟I)，將各個(gè)船舶發(fā)送的二進(jìn)制AIS信號ai,k e (i = i，2，...P)先差分編碼為bi k:
[0010]bi；k = aubiH
[0011]其中，P為船舶的數(shù)量，k為二進(jìn)制AIS信號的序號；
[0012]步驟2)，將\k經(jīng)過GMSK調(diào)制為基帶GMSK信號Si⑴，基帶GMSK信號Si⑴在t=kT時(shí)刻均勻采樣得到Si (k) = Si (kT)，其中，T為采樣周期；
[0013]步驟3)，基帶采樣信號通過高斯白噪聲信道，并經(jīng)過N次采樣后得到天線陣列接收信號模型:
[0014]X = AS+N
[0015]其中，X e Cmxn表示接收信號矩陣，S e Cpxn表示發(fā)送信號矩陣，N e Cmxn表示噪聲信號矩陣，A e Cmxp表示陣列方向矩陣，M表示天線陣列的接收天線數(shù)；
[0016]步驟4)，計(jì)算出盲波束成形后的輸出信號矩陣Y = WHX，其中，W為盲波束成形權(quán)重矩陣。
[0017]作為本發(fā)明星載AIS基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案，利用解析恒模算法求解所述盲波束成形權(quán)重矩陣W。
[0018]作為本發(fā)明星載AIS基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述M為大于等于I小于等于100的整數(shù)。
[0019]作為本發(fā)明星載AIS基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法進(jìn)一步的優(yōu)化方案，所述M為50。
[0020]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0021]采用的星載AIS基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法，在星載AIS接收機(jī)的信號檢測模塊之前加入盲波束成形模塊，盲波束成形需要較少的先驗(yàn)條件，不需要參考信號(如信號的波達(dá)角)，而是利用用戶信號本身的特性實(shí)現(xiàn)波束形成，頻譜利用率較高，并且可以顯著抑制同信道干擾，明顯改善信號檢測的誤比特性能。
[0022]本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，這些將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)模型。

【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
[0025]本發(fā)明星載AIS基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法包括:星載AIS接收機(jī)的信號檢測模塊之前加入盲波束成形模塊，所述盲波束成形模塊利用用戶信號本身的恒模特性實(shí)現(xiàn)波束成形。
[0026]作為優(yōu)選方案，船舶發(fā)送的基帶信號為GMSK調(diào)制信號，有P個(gè)所述船舶，每個(gè)船舶發(fā)送的二進(jìn)制AIS信號ai;k e {±1} (i = 1，2，...？)，先差分編碼為\,，\1; = &0\1;_1，再經(jīng)過GMSK調(diào)制，變?yōu)榛鶐MSK信號Si (t);基帶GMSK信號Si (t)在t = kT時(shí)刻均勻采樣得至IJ Si(k) =Si(kT);基帶采樣信號通過高斯白噪聲信道，并經(jīng)過N次采樣后得到天線陣列接收信號模型:X = AS+N，X e Cmxn表示接收信號矩陣，s e CPXN表示發(fā)送信號矩陣，N e CMXN表不噪聲信號矩陣，A e Cmxp表不陣列方向矩陣；盲波束成形后的輸出信號矩陣為Y = WhX,W為盲波束成形權(quán)重矩陣。
[0027]作為優(yōu)選方案，利用解析恒模算法求解所述盲波束成形權(quán)重矩陣W。
[0028]如圖1所示，考慮一顆低軌道衛(wèi)星、P只船舶的AIS系統(tǒng)，衛(wèi)星的接收機(jī)上安置由M個(gè)各向同性輻射天線陣元構(gòu)成的等距線陣，陣元間距為d。船舶S1，S2，…，SP分別發(fā)送二進(jìn)制AIS信號ai;k e {±1} (i = ^，…汁^先差分編碼為匕，,，bi;k =，再經(jīng)過
GMSK調(diào)制，變?yōu)榛鶐MSK信號Si⑴?；鶐MSK信號Si (t) (i = 1,2, -P)在t = kT時(shí)刻均勻采樣，令SiGO =Si(kT)。信號通過高斯白噪聲信道，并經(jīng)過N次采樣后，得到天線陣列接收信號模型為:X = AS+N。根據(jù)陣列接收信號X，尋找盲波束成形權(quán)重矩陣W，恢復(fù)出發(fā)送信號。盲波束成形后，輸出信號矩陣為Y = WHX。實(shí)際上，盲波束成形的輸出信號Y是發(fā)送信號S的估計(jì)值。最后，對信號矩陣Y采用二比特差分監(jiān)測算法檢測出船舶發(fā)送的二進(jìn)制 AIS 信號 ai；k(i = 1，2，...，Ρ)。
[0029]本發(fā)明利用恒模算法對用戶信號實(shí)現(xiàn)盲波束成形，使期望信號和干擾信號分離并恢復(fù)出期望信號。不需要參考信號的波達(dá)角，而是利用用戶信號本身的特性實(shí)現(xiàn)波束形成，頻譜利用率較高，并且可以顯著抑制同信道干擾，明顯改善信號檢測的誤比特性能。
【權(quán)利要求】
1.星載AIS基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法，其特征在于:星載AIS接收機(jī)的信號檢測模塊進(jìn)行信號檢測之前進(jìn)行盲波束成形，所述盲波束成形利用用戶信號本身的恒模特性實(shí)現(xiàn)波束成形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的星載AIS基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法，其特征在于，計(jì)算盲波束成形后的輸出信號矩陣的具體步驟如下: 步驟I)，將各個(gè)船舶發(fā)送的二進(jìn)制AIS信號ai，k e {±υα =先差分編碼為Kk:
bi’k — ai, kbi’k-l 其中，P為船舶的數(shù)量，k為二進(jìn)制AIS信號的序號； 步驟2)，將\k經(jīng)過GMSK調(diào)制為基帶GMSK信號Si⑴，基帶GMSK信號Si⑴在t = kT時(shí)刻均勻采樣得到Si (k) = Si (kT)，其中，T為采樣周期； 步驟3)，基帶采樣信號通過高斯白噪聲信道，并經(jīng)過N次采樣后得到天線陣列接收信號模型:
X = AS+N 其中，X e Cmxn表示接收信號矩陣，S e Cpxn表示發(fā)送信號矩陣，N e Cmxn表示噪聲信號矩陣，A e Cmxp表示陣列方向矩陣，M表示天線陣列的接收天線數(shù)； 步驟4)，計(jì)算出盲波束成形后的輸出信號矩陣Y = WHX，其中，W為盲波束成形權(quán)重矩陣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的星載AIS基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法，其特征在于，利用解析恒模算法求解所述盲波束成形權(quán)重矩陣W。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的星載AIS基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法，其特征在于，所述M為大于等于I小于等于100的整數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的星載AIS基于接收盲波束成形的同信道干擾抑制方法，其特征在于，所述M為50。
【文檔編號】H04L25/03GK104301019SQ201410502475
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】魏俊, 陳宇, 孟維新, 錢振宇, 束鋒, 桂林卿, 余海, 曾振平 申請人:南京理工大學(xué)