CN103178881B - 主瓣干扰抑制方法及装置 - Google Patents

主瓣干扰抑制方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103178881B
CN103178881B CN201110437630.1A CN201110437630A CN103178881B CN 103178881 B CN103178881 B CN 103178881B CN 201110437630 A CN201110437630 A CN 201110437630A CN 103178881 B CN103178881 B CN 103178881B
Authority
CN
China
Prior art keywords
main lobe
interference
lobe interference
calculating
matrix
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201110437630.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103178881A (zh
Inventor
曾召华
李斌
史凡
秦洪峰
刘聪锋
甘昶
冯汝鹏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ZTE Corp
Original Assignee
Nanjing ZTE New Software Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing ZTE New Software Co Ltd filed Critical Nanjing ZTE New Software Co Ltd
Priority to CN201110437630.1A priority Critical patent/CN103178881B/zh
Publication of CN103178881A publication Critical patent/CN103178881A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103178881B publication Critical patent/CN103178881B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种主瓣干扰抑制方法及装置，该方法包括：根据约束矩阵、加载电平、阵列接收数据矩阵和预处理阻塞矩阵，计算主瓣干扰的最优权矢量；使用主瓣干扰的最优权矢量进行主瓣干扰抑制。本发明使得主波束指向期望的目标方向，同时抑制主瓣干扰在其它干扰方向形成较深的零陷。

Description

主瓣干扰抑制方法及装置
技术领域
本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种主瓣干扰抑制方法及装置。
背景技术
随着移动通信的发展，智能天线技术也应用于多天线系统移动通信中。智能天线利用数字信号处理技术产生空间定向波束，使天线主波束对准期望用户信号方向，旁瓣或零陷对准干扰信号方向，达到有效接收期望移动用户信号并抑制或消除无用干扰信号的目的。
当存在主瓣干扰时，应用常规自适应波束形成技术将导致副瓣电平增高、主波束变形且峰值偏移，从而输出SNR下降。当主瓣干扰较强时，将严重影响期望信号的接收与发送。
发明内容
本发明提供了一种主瓣干扰抑制方法及装置，以至少解决相关技术中，应用常规自适应波束形成技术抑制主瓣干扰会导致副瓣电平增高、主波束变形且峰值偏移，从而导致输出信噪比下降的问题。
根据本发明的一个方面，提供了一种主瓣干扰抑制方法，包括：根据约束矩阵、加载电平、阵列接收数据矩阵和预处理阻塞矩阵，计算主瓣干扰的最优权矢量；使用主瓣干扰的最优权矢量进行主瓣干扰抑制。
优选地，根据约束矩阵、加载电平、阵列接收数据矩阵和预处理阻塞矩阵，计算主瓣干扰的最优权矢量包括：按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w，其中，C是P×(N-1)维的约束矩阵，f是P×1维的约束值矢量，P是信号与除所述主瓣干扰外其他干扰的数目之和，其取值范围为[1，N-1]，是加载电平，X是阵列接收数据矩阵，B是(N-1)×N维的预处理阻塞矩阵，N是阵元数，
其中，u1＝2π(d/λ)sinθ1，d是阵元间距，λ是主瓣干扰的波长，θ1是主瓣干扰的方位角。
优选地，按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w包括：按照公式Y＝BX计算预处理后的阵列信号Y；按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w。
优选地，按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w包括：按照公式RY＝E[YYH]计算预处理后的阵列信号Y的样本协方差矩阵RY；按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w。
优选地，按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w包括：按照公式计算对角加载协方差矩阵RYL；按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w。
优选地，在按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w之前，上述方法还包括：利用空间谱估计法对主瓣干扰进行定位。
优选地，利用空间谱估计法对主瓣干扰进行定位包括：利用空间谱估计法在主瓣内对主瓣干扰进行定位。
优选地，利用空间谱估计法对主瓣干扰进行定位包括：利用最小方差或MUSIC算法对主瓣干扰进行定位。
根据本发明的另一方面，提供了一种主瓣干扰抑制装置，包括：计算模块，用于根据约束矩阵、加载电平、阵列接收数据矩阵和预处理阻塞矩阵，计算主瓣干扰的最优权矢量；抑制模块，用于使用主瓣干扰的最优权矢量进行主瓣干扰抑制。
优选地，计算模块包括：计算子模块，用于按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w，其中，C是P×(N-1)维的约束矩阵，f是P×1维的约束值矢量，P是信号与除所述主瓣干扰外其他干扰的数目之和，其取值范围为[1，N-1]，是加载电平，X是阵列接收数据矩阵，B是(N-1)×N维的预处理阻塞矩阵，N是阵元数，
其中，u1＝2π(d/λ)sinθ1，d是阵元间距，λ是主瓣干扰的波长，θ1是主瓣干扰的方位角。
本发明根据主瓣干扰的定位信息，对主瓣干扰进行处理以改善主波束指向，再利用线性约束改善波束形成器对其他干扰的抑制性能。本发明使得主波束指向期望的目标方向，同时抑制主瓣干扰在其它干扰方向形成较深的零陷。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的主瓣干扰抑制方法的流程图；
图2是根据本发明优选实施例的主瓣干扰抑制方法的流程示意图；
图3是根据本发明实施例的主瓣干扰抑制装置的结构框图；
图4是根据本发明优选实施例的主瓣干扰抑制装置的结构框图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明提供了一种主瓣干扰抑制方法，图1是根据本发明实施例的主瓣干扰抑制方法的流程图，如图1所示，包括如下的步骤S102至步骤S104。
步骤S102，根据约束矩阵、加载电平、阵列接收数据矩阵和预处理阻塞矩阵，计算主瓣干扰的最优权矢量。
步骤S104，使用主瓣干扰的最优权矢量进行主瓣干扰抑制。
相关技术中，应用常规自适应波束形成技术抑制主瓣干扰会导致副瓣电平增高、主波束变形且峰值偏移，从而导致输出信噪比下降。本发明根据主瓣干扰的定位信息，对主瓣干扰进行处理以改善主波束指向，再利用线性约束改善波束形成器对其他干扰的抑制性能。本发明使得主波束指向期望的目标方向，同时抑制主瓣干扰在其它干扰方向形成较深的零陷。
优选地，步骤S102包括：按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w，其中，C是P×(N-1)维的约束矩阵，f是P×1维的约束值矢量，P是信号与除所述主瓣干扰外其他干扰的数目之和，其取值范围为[1，N-1]，是加载电平，X是阵列接收数据矩阵，B是(N-1)×N维的预处理阻塞矩阵，N是阵元数，
其中，
u1＝2π(d/λ)sinθ1，d是阵元间距，λ是主瓣干扰的波长，θ1是主瓣干扰的方位角。
优选地，按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w包括：按照公式Y＝BX计算预处理后的阵列信号Y；按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w。本优选实施例中，构造预处理阻塞矩阵B对智能天线接收信号进行主瓣干扰相消预处理，从而有效地抑制主瓣干扰且不影响其他副瓣干扰零陷的形成。
优选地，按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w包括：按照公式RY＝E[YYH]计算预处理后的阵列信号Y的样本协方差矩阵RY；按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w。通过上述步骤，可以改善主波束指向。
优选地，按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w包括：按照公式计算对角加载协方差矩阵RYL；按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w。本优选实施例中，利用线性约束改善波束形成器对其它干扰的抑制性能，获得期望的主瓣干扰抑制效果。
优选地，在按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w之前，还包括：利用空间谱估计法对主瓣干扰进行定位。
由于只对主瓣干扰定位，所以角度搜索范围可只在主瓣内进行，得到主瓣干扰的方位信息，因此可以利用空间谱估计法只在主瓣内对主瓣干扰进行定位。
另外，由于干扰强度远远大于目标信号及噪声的强度，因此空间谱估计法可以选择较为简单的最小方差或MUSIC算法。
为了验证本发明的主瓣干扰抑制方法能够使得主波束指向期望的目标方向，同时抑制主瓣干扰在其它干扰方向形成较深的零陷，下面将结合图2对步骤S102至步骤S104的推导过程进行详细描述。
图2是根据本发明优选实施例的主瓣干扰抑制方法的流程图，如图2所示，包括如下的步骤S202至步骤S208。
步骤S202，对接收信号，利用空间谱估计方法对主瓣干扰进行方位估计。由于干扰强度远远大于目标信号及噪声的强度，因此空间谱估计法选用较为简单的最小方差或MUSIC算法，且由于只对主瓣干扰进行定位，所以角度搜索范围只需要在主波束内进行，从而大大减少了运算量。
步骤S204，根据主瓣干扰的方位信息，构造预处理阻塞矩阵B，对接收信号进行主瓣干扰相消预处理。具体如下：
Y＝BX，其中B为(N-1)×N维的预处理阻塞矩阵，N为阵元数，X为阵列接收数据矩阵，且
其中，u1＝2π(d/λ)sinθ1，d为阵元间距，λ为主瓣干扰的波长，θ1为主瓣干扰的方位角。
步骤S206，对经过预处理后的信号Y，计算其样本协方差矩阵，利用对角加载方法对该样本协方差矩阵进行处理，以改善主波束指向，具体如下：计算样本协方差矩阵RY＝E[YYH]；选择合适的对角加载量，构造对角加载矩阵对协方差矩阵进行对角加载，即得对角加载协方差矩阵其中，为加载电平，加载电平尽可能选择比较大的数值。
步骤S208，利用线性约束最小功率(LCMP)波束形成器获得最优权矢量，则对角加载LCMP最优化问题可以描述如下：
其中C为P×(N-1)维的约束矩阵，f为P×1维的约束值矢量，P是信号与除所述主瓣干扰外其他干扰的数目之和，其取值范围为[1，N-1]。
需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
本发明实施例提供了一种主瓣干扰抑制装置，该主瓣干扰抑制装置可以用于实现上述主瓣干扰抑制方法。图3是根据本发明实施例的主瓣干扰抑制装置的结构框图，如图3所示，包括计算模块32和抑制模块34。下面对其结构进行详细描述。
计算模块32，用于根据约束矩阵、加载电平、阵列接收数据矩阵和预处理阻塞矩阵，计算主瓣干扰的最优权矢量；抑制模块34，连接至计算模块32，用于使用计算模块32计算的主瓣干扰的最优权矢量进行主瓣干扰抑制。
图4是根据本发明优选实施例的主瓣干扰抑制装置的结构框图，如图4所示，计算模块32包括：计算子模块322，用于按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w，其中，C是P×(N-1)维的约束矩阵，f是P×1维的约束值矢量，P是信号与除所述主瓣干扰外其他干扰的数目之和，其取值范围为[1，N-1]，是加载电平，X是阵列接收数据矩阵，B是(N-1)×N维的预处理阻塞矩阵，N是阵元数，
其中，u1＝2π(d/λ)sinθ1，d是阵元间距，λ是主瓣干扰的波长，θ1是主瓣干扰的方位角。
需要说明的是，装置实施例中描述的主瓣干扰抑制装置对应于上述的方法实施例，其具体的实现过程在方法实施例中已经进行过详细说明，在此不再赘述。
综上所述，根据本发明的上述实施例，提供了一种主瓣干扰抑制方法及装置。本发明根据主瓣干扰的定位信息，对主瓣干扰进行处理以改善主波束指向，再利用线性约束改善波束形成器对其他干扰的抑制性能。本发明使得主波束指向期望的目标方向，同时抑制主瓣干扰在其它干扰方向形成较深的零陷。
显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种主瓣干扰抑制方法，其特征在于包括：
根据约束矩阵、加载电平、阵列接收数据矩阵和预处理阻塞矩阵，计算主瓣干扰的最优权矢量；
使用所述主瓣干扰的最优权矢量进行主瓣干扰抑制；
其中，根据约束矩阵、加载电平、阵列接收数据矩阵和预处理阻塞矩阵，计算主瓣干扰的最优权矢量包括：
按照公式计算所述主瓣干扰的最优权矢量w，其中，C是P×(N-1)维的约束矩阵，f是P×1维的约束值矢量，P是信号与除所述主瓣干扰外其他干扰的数目之和，其取值范围为[1，N-1]，是加载电平，X是阵列接收数据矩阵，B是(N-1)×N维的预处理阻塞矩阵，N是阵元数，
其中，u1＝2π(d/λ)sinθ1，d是阵元间距，λ是所述主瓣干扰的波长，θ1是所述主瓣干扰的方位角。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照公式计算所述主瓣干扰的最优权矢量w包括：
按照公式Y＝BX计算预处理后的阵列信号Y；
按照公式计算所述主瓣干扰的最优权矢量w。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，按照公式计算所述主瓣干扰的最优权矢量w包括：
按照公式RY＝E[YYH]计算所述预处理后的阵列信号Y的样本协方差矩阵RY；
按照公式计算所述主瓣干扰的最优权矢量w。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，按照公式计算所述主瓣干扰的最优权矢量w包括：
按照公式计算对角加载协方差矩阵RYL；
按照公式计算所述主瓣干扰的最优权矢量w。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据约束矩阵、加载电平、阵列接收数据矩阵和预处理阻塞矩阵，计算主瓣干扰的最优权矢量之前，还包括：利用空间谱估计法对所述主瓣干扰进行定位。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用空间谱估计法对所述主瓣干扰进行定位包括：利用所述空间谱估计法在主瓣内对所述主瓣干扰进行定位。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，利用空间谱估计法对所述主瓣干扰进行定位包括：利用最小方差或MUSIC算法对所述主瓣干扰进行定位。
8.一种主瓣干扰抑制装置，其特征在于包括：
计算模块，用于根据约束矩阵、加载电平、阵列接收数据矩阵和预处理阻塞矩阵，计算主瓣干扰的最优权矢量；
抑制模块，用于使用所述主瓣干扰的最优权矢量进行主瓣干扰抑制；
其中，所述计算模块包括：
计算子模块，用于按照公式计算主瓣干扰的最优权矢量w，其中，C是P×(N-1)维的约束矩阵，f是P×1维的约束值矢量，P是信号与除所述主瓣干扰外其他干扰的数目之和，其取值范围为[1，N-1]，是加载电平，X是阵列接收数据矩阵，B是(N-1)×N维的预处理阻塞矩阵，N是阵元数，
其中，
u1＝2π(d/λ)sinθ1，d是阵元间距，λ是所述主瓣干扰的波长，θ1是所述主瓣干扰的方位角。
CN201110437630.1A 2011-12-23 2011-12-23 主瓣干扰抑制方法及装置 Active CN103178881B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110437630.1A CN103178881B (zh) 2011-12-23 2011-12-23 主瓣干扰抑制方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201110437630.1A CN103178881B (zh) 2011-12-23 2011-12-23 主瓣干扰抑制方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103178881A CN103178881A (zh) 2013-06-26
CN103178881B true CN103178881B (zh) 2017-08-25

Family

ID=48638525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110437630.1A Active CN103178881B (zh) 2011-12-23 2011-12-23 主瓣干扰抑制方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103178881B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103873127B (zh) * 2014-04-04 2017-04-05 北京航空航天大学 一种自适应波束成形中快速生成阻塞矩阵的方法
CN107255809B (zh) * 2017-04-07 2020-07-14 哈尔滨工程大学 一种基于宽带聚焦矩阵的阻塞阵波束形成方法
CN107221336B (zh) * 2017-05-13 2020-08-21 深圳海岸语音技术有限公司 一种增强目标语音的装置及其方法
JP6644197B2 (ja) * 2017-09-07 2020-02-12 三菱電機株式会社 雑音除去装置および雑音除去方法
CN109462445B (zh) * 2018-12-12 2020-09-15 河南宏泰控飞信息技术有限公司 一种城市环境中无人机同频段多目标空间分离方法及装置
CN113543144B (zh) * 2020-05-26 2023-01-10 中兴通讯股份有限公司 无线通信方法、终端、基站、系统、电子设备及介质
CN113466801B (zh) * 2021-05-13 2023-03-07 西安电子科技大学 一种基于圆阵的二次雷达空时抗主瓣干扰方法
CN115327483B (zh) * 2022-08-29 2023-05-02 哈尔滨工业大学 一种基于盲提取的雷达主瓣干扰抑制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5361074A (en) * 1980-05-05 1994-11-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Mainlobe canceller system
CN101907703A (zh) * 2010-07-20 2010-12-08 中国人民解放军空军雷达学院 天波超视距雷达空时联合自适应抗干扰方法
CN102064892A (zh) * 2010-12-28 2011-05-18 哈尔滨工业大学 子阵级自适应单脉冲的两级干扰抑制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5361074A (en) * 1980-05-05 1994-11-01 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Mainlobe canceller system
CN101907703A (zh) * 2010-07-20 2010-12-08 中国人民解放军空军雷达学院 天波超视距雷达空时联合自适应抗干扰方法
CN102064892A (zh) * 2010-12-28 2011-05-18 哈尔滨工业大学 子阵级自适应单脉冲的两级干扰抑制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN103178881A (zh) 2013-06-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103178881B (zh) 主瓣干扰抑制方法及装置
KR101274554B1 (ko) 도래각 추정 방법 및 이를 이용한 배열 안테나 시스템
US20210028826A1 (en) Radar device
CN108445486A (zh) 基于协方差矩阵重建和导向矢量修正的波束形成方法
CN109298395B (zh) 一种基于最大信干噪比的稀疏阵列波束形成方法
CN105182302A (zh) 一种抗快速运动干扰稳健零陷展宽波束形成方法
Wang et al. Robust sparse array design for adaptive beamforming against DOA mismatch
CN104243001A (zh) 宽带波束切换系统、宽带波束切换方法
CN110174656A (zh) 一种基于频域宽带波束形成的稀疏阵列设计方法及装置
CN114488027A (zh) 一种共形阵天线的波束调零展宽方法
CN104539331B (zh) 一种基于改进的混合入侵杂草算法阵列天线波束合成方法
JP2017521916A (ja) アンテナポートマッピングの方法及び装置
US9444558B1 (en) Synthetic robust adaptive beamforming
JP4593508B2 (ja) 空間角度広がり推定方法および受信装置
CN115483954A (zh) 波束赋形方法和装置、电子设备、计算机可读存储介质
Yang et al. Robust adaptive beamformer using interpolation technique for conformal antenna array
CN111740767A (zh) 一种基于波束方向图的旁瓣对消器辅助通道天线选择方法
Nechaev et al. The Research of the Digital Beamforming Algorithm for Optimal Noise Reduction in a Cylindrical Antenna Array with Directive Radiators
CN110208830B (zh) 一种基于空时二维稀疏阵列的导航抗干扰方法
CN111585631A (zh) 一种提高分布式极化敏感阵列发射增益的波束形成方法
CN114499612A (zh) 波束赋形的处理方法、装置及可读存储介质
Levy et al. Rapid beam forming in smart antennas using smart‐fractal concepts employing combinational approach algorithms
CN110554363A (zh) 一种mimo雷达天线最优保护通道的生成方法
CN103579759A (zh) 一种实现阵列天线波束全向覆盖的方法
CN103178887B (zh) 智能天线波束指向方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20170609

Address after: Yuhuatai District of Nanjing City, Jiangsu province 210012 Bauhinia Road No. 68

Applicant after: Nanjing Zhongxing New Software Co., Ltd.

Address before: 518057 Nanshan District science and technology, Guangdong Province, South Road, No. 55, No.

Applicant before: ZTE Corporation

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20191120

Address after: 518057 Nanshan District science and technology, Guangdong Province, South Road, No. 55, No.

Patentee after: ZTE Communications Co., Ltd.

Address before: Yuhuatai District of Nanjing City, Jiangsu province 210012 Bauhinia Road No. 68

Patentee before: Nanjing Zhongxing New Software Co., Ltd.

TR01 Transfer of patent right