智能天線子載波均衡方法及處理裝置制造方法及圖紙

一種智能天線子載波均衡方法及處理裝置，改進了智能天線波束形成處理方法，首先對各個信道進行逐頻點的一致性校正，再采用窗函數平滑均衡子載波，將干擾在空頻域抑制掉，同時清除有用信號帶外雜波，最后變換到時域得到有用信號。并針對接收信號中每個子載波的空頻特性都是不同的，對每個子載波分別進行平滑加權，補償由信道頻率選擇性衰落帶來的性能損失，增強了干擾抑制算法的有效性和穩健性。能夠在復雜電磁環境中有效抑制強寬帶、窄帶干擾，同時補償由信道頻率選擇性衰落帶來的性能損失，以提高波束形成算法的輸出信噪比。

【技術實現步驟摘要】
智能天線子載波均衡方法及處理裝置
本專利技術涉及通信領域，具體涉及一種智能天線子載波均衡抗干擾處理方法及其處理裝置。
技術介紹
通信己經滲透我們日常生活的各個角落，極大地改變了我們生活。如我們手邊的電話，起居室的電視和收音機等，都可以迅速、及時的把世界各地的消息傳送給我們。我們還可以借此獲知海上航行的船只、空中翱翔的飛機、外太空火箭和衛星的狀態。隨著通信和信息處理技術的不斷發展，人們對通信質量的要求也越來越高，所以提高無線通信系統的容量和擴大通信的業務范圍成為人們追求的目標。寬帶無線系統中存在的主要問題是頻率選擇性衰落所引起的符號間干擾問題以及復雜電磁環境中的強寬帶、窄帶干擾，這些問題對通信系統所使用的均衡器提出了更高的要求。智能天線技術是提高通信接收抗干擾能力的主要方法，它在抑制空間干擾時，通過權矢量的更新在干擾的到達方向上形成零點，以對消掉空間干擾。然而，現有的波束形成空域濾波受到陣列自由度個數的限制，不能滿足復雜的干擾以及多徑環境下的應用。智能天線是采用波束形成算法來抑制外界干擾，對波束形成都會引起信道頻率選擇性衰落帶來的性能損失。
技術實現思路
鑒于以上情形，為了解決上述技術存在的問題，本專利技術提出一種智能天線子載波均衡方法及處理裝置，能夠在復雜電磁環境中有效抑制強寬帶、窄帶干擾，同時補償由信道頻率選擇性衰落帶來的性能損失，以提高波束形成算法的輸出信噪比。根據本專利技術的智能天線子載波均衡方法，包括如下步驟：初始校正：在智能天線外界施加一個遠場平行掃頻信號，掃頻帶寬為接收帶寬，通過智能天線的M個接收陣元接收掃頻信號，經過一個周期掃頻，將頻域分割1到K個子載波，除參考通道之外的其他通道完成校正系數矩陣計算并存儲計算得到的校正系數矩陣η；均衡處理：采用窗函數平滑均衡子載波，將干擾在空頻域抑制掉，同時清除有用信號帶外雜波，最后變換到時域得到有用信號。其中，均衡處理按以下步驟進行：數據采集：通過智能天線接收空間信號，智能天線接收端數據為x(t)＝[x1(t),x2(t),...,xM(t)]T，數據中包含有用信號、干擾以及噪聲，積累長度為L的中頻采樣數據矩陣，[x1(1),x1(2),...,x1(L)；...；xM(1),xM(2),...,xM(L)]T；校正處理：將中頻采樣數據進行K點FFT變換，得到頻域數組，可以表示為X＝[X11,X12,···X1K；X21,X22,···X2K；···XM1,XM2,···XMK]，對數組進行校正處理η.*X；頻點加窗濾波：選擇海明窗進行平滑加窗濾波，在信號帶內頻點進行加窗濾波，即k∈[B1,B2]時，得到加窗矩陣G(k)；波束均衡加權：計算加窗矩陣G(k)的協方差矩陣R(k)＝E[G(k)G(k)H]，針對第k個子載波加窗矩陣G(k)設計波束形成的均衡加權系數w(k)＝(aHR-1(k)a)-1R-1(k)a；子載波平滑濾波：利用均衡加權系數w(k)對加窗矩陣G(k)進行平滑濾波處理，則第k個子載波濾波輸出表示為數據輸出：對步驟S06中得到的子載波濾波輸出數據按照k值從小到大排序，1≤k≤K，將頻域序列y(k)進行K點IFFT變換，得到智能天線抗干擾處理后的時域中頻輸出數據。進一步地，初始校正時，掃頻信號為s(w)，掃描頻率以載波帶寬為范圍，從小到大，將頻域分割1到K個子載波。進一步地，M元智能天線接收的第k個頻點的信號表示為：以1通道為參考通道，那么m通道和1通道之間在第k個頻點的差異用復數除法可以得到：進一步地，在入射信號為窄帶信號，且不同通道的頻率響應函數是時間慢變時，所述m通道和1通道之間在第k個頻點的差異為：進一步地，FPGA遍歷計算m＝1,...,M，k＝1,...,K時，得到校正系數矩陣：進一步地，加窗濾波時，設計P維的平滑窗矢量，P設為3或5。本專利技術還提出了一種執行上述智能天線子載波均衡方法的處理裝置，包括信號接收單元、運算處理單元和數據輸出單元，所述信號接收單元從智能天線的M個接收陣元接收掃頻信號/空間信號；所述運算處理單元將信號接收單元傳送的信號數據進行初始校正和均衡處理，并進行FFT變換、頻點加窗濾波、波束均衡加權、子載波平滑濾波和子載波濾波輸出數據排序及IFFT變換運算，得到智能天線抗干擾處理后的輸出數據；所述數據輸出單元將運算處理單元運算得到的智能天線抗干擾處理后的輸出數據輸出。進一步地，還包括存儲器，所述存儲器儲存從智能天線的M個接收陣元接收掃頻信號/空間信號、運算處理單元的運算過程數據以及運算處理單元運算得到的智能天線抗干擾處理后的輸出數據。優選地，所述運算處理單元為具有CPU核心的終端設備/計算機/嵌入式設備/單片機。優選地，所述數據輸出單元包括數據傳輸接口模塊/無線數據傳輸模塊/顯示控制模塊，所述數據傳輸接口模塊/無線數據傳輸模塊/顯示控制模塊分別與數據接收裝置/無線數據接收裝置/顯示裝置連接。在采取本專利技術提出的技術后，根據本專利技術實施例的智能天線子載波均衡方法及處理裝置，具有以下有益效果：1.改進了智能天線波束形成處理方法，首先對各個信道進行逐頻點的一致性校正，再采用窗函數平滑均衡子載波，將干擾在空頻域抑制掉，同時清除有用信號帶外雜波，最后變換到時域得到有用信號。2.針對接收信號中每個子載波的空頻特性都是不同的，對每個子載波分別進行平滑加權，補償由信道頻率選擇性衰落帶來的性能損失，增強了干擾抑制算法的有效性和穩健性。3.能夠在復雜電磁環境中有效抑制強寬帶、窄帶干擾，同時補償由信道頻率選擇性衰落帶來的性能損失，提高了傳統波束形成算法的輸出信噪比。附圖說明圖1為本專利技術的總體流程圖；圖2為本專利技術實施例實現校正系數矩陣計算的流程圖；圖3為本專利技術實施例智能天線子載波均衡處理流程圖；圖4為本專利技術實施例均勻圓陣示意圖；圖5為本專利技術的方法與SCB、RCB在不同錯配角度下輸出信噪比的對比圖。具體實施方式下面將結合附圖給出的實施例對本專利技術作進一步詳細的說明。所描述的實施例包括幫助理解的各種具體細節，但它們只能被看作是示例性的，是本專利技術的一部分實施例，而不是全部的實施例。除非另作定義，此處使用的技術術語或者科學術語應當為本專利技術所屬領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。同時，為了使說明書更加清楚簡潔，將省略對本領域熟知功能和構造的詳細描述。智能天線接收模式設置為兩種模式：校正模式、均衡處理模式。整套天線接收裝置初始應用時先采用校正模式，待FPGA完成校正系數計算存儲后可進入正常工作模式-均衡處理模式，并按照如下順序進行運作，總體方法流程如圖1所示。(1)步驟S01，初始校正。請參見圖2所示實現校正系數矩陣計算流程。智能天線有M個接收陣元，在初始應用時采用校正模式：在外界施加一個遠場平行掃頻信號，掃頻帶寬為接收帶寬，經過一個周期掃頻，除參考通道之外的其他通道完成校正系數矩陣計算及存儲。掃頻信號為s(w)，掃描頻率以載波帶寬為范圍，從小到大，將頻域分割1到K個子載波。則M元智能天線接收的第k個頻點的信號表示為以1通道為參考通道，那么m通道和1通道之間在第k個頻點的差異用復數除法可以得到由于入射信號為窄帶信號，且不同通道的頻率響應函數是時間慢變的，可以近似認為它們對于某一載頻的幅相誤差為一常數，所以上式可以寫為當FPGA遍歷計算m＝1,...,M本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種智能天線子載波均衡方法，其特征在于，包括以下步驟，步驟S01，初始校正：在智能天線外界施加一個遠場平行掃頻信號，掃頻帶寬為接收帶寬，通過智能天線的M個接收陣元接收掃頻信號，經過一個周期掃頻，將頻域分割1到K個子載波，除參考通道之外的其他通道完成校正系數矩陣計算并存儲計算得到的校正系數矩陣η；步驟S02，均衡處理：采用窗函數平滑均衡子載波，將干擾在空頻域抑制掉，同時清除有用信號帶外雜波，最后變換到時域得到有用信號；其中，步驟S02均衡處理按以下步驟進行：步驟S21，數據采集：通過智能天線接收空間信號，智能天線接收端數據為x(t)＝[x1(t),x2(t),...,xM(t)]

【技術特征摘要】
1.一種智能天線子載波均衡方法，其特征在于，包括以下步驟，步驟S01，初始校正：在智能天線外界施加一個遠場平行掃頻信號，掃頻帶寬為接收帶寬，通過智能天線的M個接收陣元接收掃頻信號，經過一個周期掃頻，將頻域分割1到K個子載波，除參考通道之外的其他通道完成校正系數矩陣計算并存儲計算得到的校正系數矩陣η；步驟S02，均衡處理：采用窗函數平滑均衡子載波，將干擾在空頻域抑制掉，同時清除有用信號帶外雜波，最后變換到時域得到有用信號；其中，步驟S02均衡處理按以下步驟進行：步驟S21，數據采集：通過智能天線接收空間信號，智能天線接收端數據為x(t)＝[x1(t),x2(t),...,xM(t)]T，數據中包含有用信號、干擾以及噪聲，積累長度為L的中頻采樣數據矩陣，[x1(1),x1(2),...,x1(L)；...；xM(1),xM(2),...,xM(L)]T；步驟S22，校正處理：將中頻采樣數據進行K點FFT變換，得到頻域數組，可以表示為X＝[X11,X12,···X1K；X21,X22,···X2K；···XM1,XM2,···XMK]；對數組進行校正處理η.*X；步驟S23，頻點加窗濾波：選擇海明窗進行平滑加窗濾波，在信號帶內頻點進行加窗濾波，即k∈[B1,B2]時，得到加窗矩陣G(k)；步驟S24，波束均衡加權：計算加窗矩陣G(k)的協方差矩陣R(k)＝E[G(k)G(k)H]，針對第k個子載波加窗矩陣G(k)設計波束形成的均衡加權系數w(k)＝(aHR-1(k)a)-1R-1(k)a；步驟S25，子載波平滑濾波：利用均衡加權系數w(k)對加窗矩陣G(k)進行平滑濾波處理，則第k個子載波濾波輸出表示為：步驟S26，數據輸出：對步驟S06中得到的子載波濾波輸出數據按照k值從小到大排序，1≤k≤K，將頻域序列y(k)進行K點IFFT變換，得到智能天線抗干擾處理后的時域中頻輸出數據。2.根據權利要求1所述的一種智能天線子載波均衡方法，其特征在于，初始校正時，掃頻信號為s(w)，掃描頻率以載波帶寬為范圍，從小到大，將頻域分割1到...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫航，任超，
申請(專利權)人：孫航，
類型：發明
國別省市：河北,13