CN108900210B - 一种多模测控信号的并行干扰消除方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多模测控信号的并行干扰消除方法及系统，该方法包括：计算多模测控信号中任意两条支路信号的谱分离系数，在每一级迭代中：对所有支路信号进行参数估计，并根据参数估计结果，重构各支路信号，计算每一级的两支路之间的加权载噪比；依据加权载噪比设定选通信号，根据选通信号从多模测控信号接收机接收到的接收信号中减去选通支路的重构信号，得到该级迭代中的干扰消除后的输出。重复上述迭代过程直至达到设定的迭代次数，并将最终干扰消除后的输出作为干扰消除结果。本发明利用多模测控信号谱分离系数对载噪比进行加权，进而利用加权载噪比对干扰信号进行分级和干扰消除，因此能够充分利用多模测控信号频谱的相关性差异。

Description

一种多模测控信号的并行干扰消除方法及系统

技术领域

本发明涉及航天测控通信技术领域，具体涉及一种多模测控信号的并行干扰消除方法及系统。

背景技术

根据不同的航天任务需求，航天测控系统需要在常规测控功能的基础上完成测量、数据传输和导航等多种功能。但是由于频谱资源紧张和共用同一天线的原因，多种调制体制的信号共存，且相互之间频谱间隔较近，甚至存在频谱重叠的情况，会对彼此的检测、同步、数据解调等造成互相干扰。

对于互干扰信号而言，主要的抗干扰算法有子空间投影法、多用户检测算法等。子空间投影法利用目标信号和干扰信号的近似正交特性，首先获得干扰信号参数的估计，然后构建干扰子空间，将合路信号投影到干扰信号的正交子空间，实现干扰消除，进而利用投影信号进行目标信号的接收。子空间投影算法性能受干扰检测和重构准确度的限制，且算法运算复杂度高，存在大量矩阵运算，工程实现困难。多用户检测包括最优多用户检测、解相关检测和串/并行干扰消除等。最优多用户检测和解相关检测一般都需要通过矩阵进行运算，有很高的运算复杂度，工程难以实现。串/并行干扰消除运算复杂度较低，在工程应用上更为普遍。其中串行干扰消除一般采用功率排序或信噪比排序的方式按序恢复出强信号，然后从接收信号中减去强信号，进而完成对弱信号的检测。算法实现简单，但是递推阶次多，耗时长且干扰重构误差对后级影响大。并行干扰消除算法一次性地对多个干扰信号进行估计和消除，可有效降低递推次数，改善误差传递和算法处理速度慢的问题。而对于功率较弱的干扰信号而言，其信号检测和参数估计误差较大，干扰重构难度大，容易在消除时引入更多的干扰分量，导致干扰消除性能下降。因此并行干扰消除中，根据干扰信号能量进行分级消除，非常重要。

已有的算法主要对于单一类型信号的异址干扰进行干扰消除，干扰分级仅需要考虑各路接收信号的能量即可。但在多种模式集成的接收机中，多模测控信号间的互干扰根据不同的信号形式可以体现为异址干扰、宽带干扰和窄带干扰，干扰类型复杂，且相互之间的互相关性能差异较大，需要根据具体信号形式进行具体分析。

因此，有必要针对各信号频谱间的互相关特性差异，对已有的干扰分级方法进行适应性的改进，实现并行干扰消除算法性能的进一步优化，目前尚未有相关方法记载于已公开的论文或专利中。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种多模测控信号的并行干扰消除方法及系统，能够在常规的并行干扰消除算法的基础上，利用各信号频谱间的相关特性差异对干扰信号进行分级和消除。

为达到上述目的，本发明提供了一种多模测控信号的并行干扰消除方法，该方法包括：

步骤(1)计算多模测控信号中任意两条支路信号的谱分离系数，获得谱分离系数集合{κ_(i,j)|i,j∈[1,2,...,K]}；其中i和j分别为支路编号，K表示多模测控信号的支路数量；

其中B为多模测控信号接收机的带宽，S_i(f)为归一化的第i支路信号的功率谱密度，S_j(f)为归一化的第j支路信号的功率谱密度；f为频率变量。

设定迭代总级数为M，M为整数值，取值范围为[1，K]。

步骤(2)迭代次数采用m指代，m为整数值，取值范围为[1，M]；m初始值取1。

对所有支路信号进行参数估计，获得第m级第i支路信号的参数估计结果，t为时间变量。

其中的参数估计结果包括：信号幅度估计值所调数据估计值频率估计值相位估计值和载噪比估计值即得到

中C_i表示第i支路信号的载波功率，N₀表示噪声功率谱密度。

当m＝1时，所有接收通道的输入信号均为多模测控信号接收机接收到的接收信号r(t)。

步骤(3)根据参数估计结果，重构各支路信号，获得第m级重构信号为其中为第m级第i支路的重构信号。

步骤(4)根据计算第m级第i接收通道中第j支路信号的加权载噪比

即得到

将加权载噪比与第m级的预设门限进行比较，获得第m级第i接收通道中第j支路信号的选通信号即

步骤(5)根据第m级第i接收通道中第j支路信号的选通信号从多模测控信号接收机接收到的接收信号r(t)中减去选通支路的重构信号得到每一接收通道经过m级干扰消除后的输出其中：

步骤(6)当m<M时，将每一接收通道经过m级干扰消除后的输出

作为该接收通道的输入信号，返回步骤(2)，直至m＝M。

当m＝M，将每一接收通道经过m级干扰消除后的输出作为干扰消除结果。

本发明还提供了一种多模测控信号的并行干扰消除系统，该系统包括：参数估计模块，干扰重构模块、干扰分级模块、干扰消除模块、判断模块。

参数估计模块，配置用于在第m级迭代中，对所有支路信号进行参数估计，获得第m级第i支路信号的参数估计结果，t为时间变量；其中设定迭代级数m初始值为1；的参数估计结果包括：信号幅度估计值所调数据估计值频率估计值相位估计值和载噪比估计值即得到 中C_i表示第i支路信号的载波功率，N₀表示噪声功率谱密度；当m＝1时，所有接收通道的输入信号均为多模测控信号接收机接收到的接收信号r(t)。

干扰重构模块，配置用于获取参数估计结果，根据参数估计结果，重构各支路信号，获得第m级重构信号为其中为第m级第i支路的重构信号。

干扰分级模块，配置用于获取参数估计结果中的载噪比估计值计算多模测控信号中任意两条支路信号的谱分离系数κ_(i,j)，计算第m级第i接收通道中第j支路信号的加权载噪比即得到将加权载噪比与第m级的预设门限T_h ^(m)进行比较，获得第m级第i接收通道中第j支路信号的选通信号即

即获得选通信号

干扰消除模块，配置用于获取选通信号从多模测控信号接收机接收到的接收信号为r(t)中减去重构信号，得到每一接收通道经过m级干扰消除后的输出{r_i ^(m+1)|i∈[1,2,...,K]}，其中

判断模块，配置用于对m进行判断，当m<M时，将每一接收通道经过m级干扰消除后的输出{r_i ^(m+1)|i∈[1,2,...,K]}作为该接收通道的输入信号，返回参数估计模块，直至m＝M；当m＝M，将每一接收通道经过m级干扰消除后的输出{r_i ^(m+1)|i∈[1,2,...,K]}作为干扰消除结果进行输出。

有益效果：

本发明所提供的一种多模测控信号的并行干扰消除方法及系统，本发明在常规并行干扰消除算法的基础上，利用多模测控信号谱分离系数对载噪比进行加权，进而利用加权载噪比对干扰信号进行分级和干扰消除。因而本发明算法继承了常规并行干扰消除算法运算复杂度低、实现简单和时延小的优点，同时充分利用多模测控信号频谱的相关性差异。相比常规并行干扰消除算法，本发明方法更适用于多种模式集成的接收机中，可更好地避免多模测控信号共存场景下弱干扰信号参数估计、重构误差造成的抗干扰性能损失，提高接收机抗干扰性能。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种多模测控信号的并行干扰消除方法流程图；

图2为本发明实施例提供的一种多模测控信号的并行干扰消除系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明中采用多模接收机对多模测控信号进行接收，接收信号时，由于是多模接收机，多路信号并存，被接收天线同时接收到，加和成为合路信号。因此多模测控信号包含不同的支路，每个支路信号对应不同调制不同应用的传输信号。

多模接收机的接收通道，是在接收端配置的软硬件通道，用于单独接收/解调/同步上述不同调制不同应用的信号。每个接收通道匹配其中一个支路信号，例如第i接收通道对应能够匹配第i支路的信号，而与其他支路信号不匹配，因此可以对应接收/解调/同步第i支路的信号，其他支路信号在此接收通道即为干扰信号。

本发明的一个实施例提供了针对上述多模测控信号的并行干扰消除方法，该方法流程如图1所示，具体包括如下步骤：

步骤(1)计算多模测控信号中任意两条支路信号的谱分离系数，获得谱分离系数集合{κ_(i,j)|i,j∈[1,2,...,K]}；其中i和j分别为支路编号，K表示多模测控信号的支路数量；

其中B为多模测控信号接收机的带宽，S_i(f)为归一化的第i支路信号的功率谱密度，S_j(f)为归一化的第j支路信号的功率谱密度；f为频率变量。

设定迭代总级数为M，M为整数值，取值范围为[1，K]。

步骤(2)迭代次数采用m指代，m为整数值，取值范围为[1，M]；m初始值取1。

对所有支路信号进行参数估计，获得第m级第i支路信号r_i ^(m)(t)的参数估计结果，t为时间变量。

其中r_i ^(m)(t)的参数估计结果包括：信号幅度估计值所调数据估计值频率估计值f_i ^(m)、相位估计值和载噪比估计值即得到

中C_i表示第i支路信号的载波功率，N₀表示噪声功率谱密度。

当m＝1时，接收机的所有接收通道的输入信号均为多模测控信号接收机接收到的接收信号r(t)。

步骤(3)根据参数估计结果，重构各支路信号，获得第m级重构信号为其中为第m级第i支路的重构信号；

步骤(4)根据计算第m级第i接收通道中第j支路信号的加权载噪比

即得到

将加权载噪比与第m级的预设门限T_h ^(m)进行比较，获得第m级第i接收通道中第j支路信号的选通信号即

步骤(5)多模测控信号接收机接收到的接收信号为r(t)，根据第m级第i接收通道中第j支路信号的选通信号从接收信号r(t)中减去选通支路的重构信号得到每一支路经过m级干扰消除后的输出{r_i ^(m+1)|i∈[1,2,...,K]}，其中：

(6)当m<M时，将每一接收通道经过m级干扰消除后的输出

{r_i ^(m+1)|i∈[1,2,...,K]}作为该接收通道的输入信号，返回步骤(2)，直至m＝M；

当m＝M，将每一接收通道经过m级干扰消除后的输出

{r_i ^(m+1)|i∈[1,2,...,K]}作为干扰消除结果。

本发明另一实施例提供了一种多模测控信号的并行干扰消除系统，该系统的构成如图2所示，具体包括：参数估计模块，干扰重构模块、干扰分级模块、干扰消除模块判断模块。

参数估计模块，配置用于在第m级迭代中，对所有支路信号进行参数估计，获得第m级第i支路信号r_i ^(m)(t)的参数估计结果，t为时间变量；其中设定迭代级数m初始值为1；r_i ^(m)(t)的参数估计结果包括：信号幅度估计值所调数据估计值频率估计值f_i ^(m)、相位估计值和载噪比估计值即得到 中C_i表示第i支路信号的载波功率，N₀表示噪声功率谱密度。当m＝1时，所有接收通道的输入信号均为多模测控信号接收机接收到的接收信号r(t)。

干扰重构模块，配置用于获取参数估计结果，根据参数估计结果，重构各支路信号，获得第m级重构信号为其中为第m级第i支路的重构信号。

干扰分级模块，配置用于获取参数估计结果中的载噪比估计值计算多模测控信号中任意两条支路信号的谱分离系数κ_(i,j)，计算第m级第i接收通道中第j支路信号的加权载噪比即得到将加权载噪比与第m级的预设门限T_h ^(m)进行比较，获得第m级第i接收通道中第j支路信号的选通信号即

即获得选通信号

干扰消除模块，配置用于获取选通信号从多模测控信号接收机接收到的接收信号为r(t)中减去选通支路的重构信号得到每一接收通道经过m级干扰消除后的输出{r_i ^(m+1)|i∈[1,2,...,K]}，其中

判断模块，配置用于对m进行判断，当m<M时，将每一接收通道经过m级干扰消除后的输出{r_i ^(m+1)|i∈[1,2,...,K]}作为该接收通道的输入信号，返回参数估计模块，直至m＝M；当m＝M，将每一接收通道经过m级干扰消除后的输出{r_i ^(m+1)|i∈[1,2,...,K]}作为干扰消除结果进行输出。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。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 (2)

1.一种多模测控信号的并行干扰消除方法，其特征在于，该方法包括：

步骤(1)计算多模测控信号中任意两条支路信号的谱分离系数，获得谱分离系数集合{κ_(i,j)|i,j∈[1,2,...,K]}；其中i和j分别为支路编号，K表示多模测控信号的支路数量；

其中B为多模测控信号接收机的带宽，S_i(f)为归一化的第i支路信号的功率谱密度，S_j(f)为归一化的第j支路信号的功率谱密度；f为频率变量；

设定迭代总级数为M，M为整数值，取值范围为[1，K]；

步骤(2)迭代次数采用m指代，m为整数值，取值范围为[1，M]；m初始值取1；

对所有支路信号进行参数估计，获得第m级第i支路信号的参数估计结果，t为时间变量；

其中的参数估计结果包括：信号幅度估计值所调数据估计值频率估计值相位估计值和载噪比估计值即得到

中C_i表示第i支路信号的载波功率，N₀表示噪声功率谱密度；

当m＝1时，所有接收通道的输入信号均为多模测控信号接收机接收到的接收信号r(t)；

步骤(3)根据所述参数估计结果，重构各支路信号，获得第m级重构信号为其中为第m级第i支路的重构信号；

步骤(4)根据计算第m级第i接收通道中第j支路信号的加权载噪比

即得到

将加权载噪比与第m级的预设门限进行比较，获得第m级第i接收通道中第j支路信号的选通信号即

步骤(5)根据所述第m级第i接收通道中第j支路信号的选通信号从所述多模测控信号接收机接收到的接收信号r(t)中减去选通支路的重构信号得到每一接收通道经过m级干扰消除后的输出其中：

步骤(6)当m<M时，将所述每一接收通道经过m级干扰消除后的输出作为该接收通道的输入信号，返回步骤(2)，直至m＝M；

当m＝M，将所述每一接收通道经过m级干扰消除后的输出作为干扰消除结果。

2.一种多模测控信号的并行干扰消除系统，其特征在于，该系统包括：参数估计模块，干扰重构模块、干扰分级模块、干扰消除模块判断模块；

所述参数估计模块，配置用于在第m级迭代中，对所有支路信号进行参数估计，获得第m级第i支路信号的参数估计结果，t为时间变量；其中设定迭代级数m初始值为1；的参数估计结果包括：信号幅度估计值所调数据估计值频率估计值相位估计值和载噪比估计值即得到 中C_i表示第i支路信号的载波功率，N₀表示噪声功率谱密度；当m＝1时，所有接收通道的输入信号均为多模测控信号接收机接收到的接收信号r(t)；

所述干扰重构模块，配置用于获取所述参数估计结果，根据所述参数估计结果，重构各支路信号，获得第m级重构信号为其中为第m级第i支路的重构信号；

所述干扰分级模块，配置用于获取所述参数估计结果中的所述载噪比估计值计算多模测控信号中任意两条支路信号的谱分离系数κ_(i,j)，计算第m级第i接收通道中第j支路信号的加权载噪比即得到将加权载噪比与第m级的预设门限进行比较，获得第m级第i接收通道中第j支路信号的选通信号即

即获得选通信号

所述干扰消除模块，配置用于获取所述选通信号从多模测控信号接收机接收到的接收信号为r(t)中减去重构信号，得到每一接收通道经过m级干扰消除后的输出其中

所述判断模块，配置用于对m进行判断，当m<M时，将所述每一接收通道经过m级干扰消除后的输出作为该接收通道的输入信号，返回所述参数估计模块，直至m＝M；当m＝M，将所述每一接收通道经过m级干扰消除后的输出作为干扰消除结果进行输出。