CN110120826B - 一种干扰参数估计对消与stap级联处理的抗干扰方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种干扰参数估计对消与STAP级联处理的抗干扰方法，包括以下步骤：S1、将每一通道的ADC采样数据分别进行数字正交下变频处理，生成数字基带I、Q数据；S2、取某一路数据，对干扰参数进行估计；S3、根据参数估计结果重构干扰信号，并从各个通道中进行对消；S4、对消部分干扰后的数据进一步送往STAP模块进行处理；S5、STAP处理后的数据经过上变频处理，然后经过DAC转换为模拟信号后输出。本发明采用第一级的干扰对消，既可以用于抗窄带干扰，也可应用于抗宽带干扰，适用性强。并且将信号进行干扰参数估计对消与STAP级联处理，对比常规的抗干扰方法，抗干扰性能可提升10dB，抗干扰性能好。

Description

一种干扰参数估计对消与STAP级联处理的抗干扰方法
技术领域
本发明涉及扩频通信与卫星导航信号处理领域，具体的涉及一种干扰参数估计对消与STAP级联处理的抗干扰方法。
背景技术
现代通信系统中，由于各种无线设备(如雷达、卫星通信、移动通信、导航等)的辐射功率越来越大，种类和数目越来越多，频谱越来越宽，使得无线设备所处的电磁环境日趋复杂。无线设备在通信过程中往往会受到各种干扰的影响，而干扰信号对于通信系统来说往往是随机的、未知的甚至是恶意的，若无线设备所处的通话环境存在干扰源，干扰源发送的干扰信号会使无线通信过程中产生解码错误而无法正常数据交互。
目前，抗干扰处理已经广泛应用于卫星导航、无线通信、雷达、声纳等系统中，其主要目的之一就是为接收机提供可靠的干扰抑制能力。现有信号处理的抗干扰方法大部分不能同时应用于窄带抗干扰和宽带抗干扰，能同时应用于两个领域的处理方法又存在抗干扰性能不佳的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种能同时应用于窄带抗干扰和宽带抗干扰、并且抗干扰性能佳的干扰参数估计对消与STAP级联处理的抗干扰方法。
本发明采用的技术方案是：
一种干扰参数估计对消与STAP级联处理的抗干扰方法，包括以下步骤：
S1、将每一通道的ADC采样数据分别进行数字正交下变频处理，生成数字基带I、Q数据；
S2、取某一路数据，对干扰参数进行估计；
S3、根据参数估计结果重构干扰信号，并从各个通道中进行对消；
S4、对消部分干扰后的数据进一步送往STAP模块进行处理；
S5、STAP模块处理后的数据经过上变频处理，然后经过DAC转换为模拟信号后输出。
进一步的，所述步骤S2中干扰参数包括扩频干扰和线性调频干扰，对于扩频干扰，估计其码流、载波相位；对于线性调频干扰，估计其调频斜率、起始频率。
进一步的，扩频干扰的估计方法为
S2a、估计载频，将信号作平方运算，然后进行谱分析，得到载波频率w；
S2b、求I、Q信号的反正切，得到载波相位
Figure BDA0002035907490000023
S2c、将接收信号与上述载波信号相乘，进行符号判决，得到调制了信息的扩频码，d(t)；
S4d、按照公式：
Figure BDA0002035907490000021
进行干扰信号重构。
进一步的，线性调频干扰的估计方法为：
按照公式
Figure BDA0002035907490000022
0≤n≤N-1计算出信号的调频斜率、起始频率，其中A为信号的幅度，f0为起始频率，k为调频斜率，w(n)为零均值的高斯白噪声，方差为σ2。
进一步的，所述步骤S3中对消方法为：将原始接收信号与干扰重构信号相减。
进一步的，所述步骤S4中STAP采用NLMS算法，迭代公式为w(k+1)＝w(k)+2μkx(k)e*(k)。
进一步的，所述μk为控制算法收敛速度的可变收敛因子，计算公式为
Figure BDA0002035907490000031
其中α∈(0,2)，β≥0。
本发明的有益效果在于：
本发明对数据进行干扰参数估计，根据参数估计结果恢复干扰信号，并从各个通道中进行对消，然后将对消部分干扰后的数据进行STAP处理。本发明采用第一级的干扰对消，既可以用于抗窄带干扰，也可应用于抗宽带干扰，适用性强。并且将信号进行干扰参数估计对消与STAP级联处理，对比常规的抗干扰方法，抗干扰性能可提升10dB，抗干扰性能好。
附图说明
图1为本发明干扰参数估计对消与STAP级联处理的抗干扰方法的流程图；
图2为本发明干扰参数估计对消与STAP级联处理的抗干扰方法的原理图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
如图1-图2所示为本发明的一种干扰参数估计对消与STAP级联处理的抗干扰方法，信号先由天线模块接收后进入低噪声放大器将信号放大，然后经过混频与滤波处理后进入ADC(模数转换器)转换为中频数字信号，然后输入FPGA进行抗干扰处理，包括以下步骤：
S1、将每一通道的ADC采样数据分别进行数字正交下变频处理，生成数字基带I、Q数据；
S2、取某一路数据，对干扰参数进行估计，干扰参数包括扩频干扰和线性调频干扰，对于扩频干扰，估计其码流、载波相位；对于线性调频干扰，估计其调频斜率、起始频率。
其中，扩频干扰的估计方法为
S2a、估计载频，将信号作平方运算，然后进行谱分析，得到载波频率w；
S2b、求I、Q信号的反正切，得到载波相位
Figure BDA0002035907490000046
S2c、将接收信号与上述载波信号相乘，进行符号判决，得到调制了信息的扩频码，d(t)；
S4d、按照公式：
Figure BDA0002035907490000041
进行干扰信号重构。
其中，线性调频干扰的估计方法为：
按照公式
Figure BDA0002035907490000042
0≤n≤N-1计算出信号的调频斜率、起始频率，其中A为信号的幅度，f0为起始频率，k为调频斜率，w(n)为零均值的高斯白噪声，方差为σ2。
计算过程为：x(n)延迟τ后的信号记为x1(n)，则
Figure BDA0002035907490000043
令
Figure BDA0002035907490000044
则f1＝f0-kτ，则有
Figure BDA0002035907490000045
由此可见，x(n)与x1(n)为起始频率不同而调频斜率完全相同的两个信号，因此可以用其中一个信号去调解另一个信号,得到所需的调频斜率，再用直接解线调便可得到信号的起始频率。
S3、根据参数估计结果重构干扰信号，并从各个通道中进行对消，即原始接收信号与干扰重构信号相减；
S4、对消部分干扰后的数据进一步送往STAP(空时自适应处理)模块进行处理，STAP模块采用NLMS算法，迭代公式为
w(k+1)＝w(k)+2μkx(k)e*(k)，
其中，所述μk为控制算法收敛速度的可变收敛因子，计算公式为
Figure BDA0002035907490000051
其中α∈(0,2)，β≥0；
S5、STAP处理后的数据经过上变频处理，然后经过DAC转换为模拟信号后输出。
综上所述，本发明对数据进行干扰参数估计，根据参数估计结果恢复干扰信号，并从各个通道中进行对消，然后将对消部分干扰后的数据进行STAP处理。本发明采用第一级的干扰对消，既可以用于抗窄带干扰，也可应用于抗宽带干扰，适用性强。并且将信号进行干扰参数估计对消与STAP级联处理，对比常规的抗干扰方法，抗干扰性能可提升10dB，抗干扰性能好。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种干扰参数估计对消与STAP级联处理的抗干扰方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将每一通道的ADC采样数据分别进行数字正交下变频处理，生成数字基带I、Q数据；
S2、使用步骤S1中得到的某一路数字基带I、Q数据，对干扰参数进行估计，所述干扰参数包括扩频干扰和线性调频干扰，所述扩频干扰包括宽带扩频干扰和窄带扩频干扰；
扩频干扰的估计方法为
S2a、估计载频，将步骤S1中数字基带I、Q数据作平方运算，然后进行谱分析，得到载波频率w；
S2b、对步骤S2a中数字基带I、Q数据平方结果中的I、Q数据进行反正切运算，得到载波相位Ø；
S2c、使用步骤S2a及S2b的结果，恢复出干扰的载波信号，然后将步骤S1中的数字基带I、Q数据与恢复的干扰载波信号相乘，进行符号判决，得到调制了信息的扩频码，d(t)；
S2d、按照公式：x(t)=d(t)cos(wt+ Ø)进行干扰信号重构；
S3、根据参数估计结果重构干扰信号，并从各个通道中进行对消；
S4、对消部分干扰后的数据进一步送往STAP模块进行处理；
S5、STAP模块处理后的数据经过上变频处理，然后经过DAC转换为模拟信号后输出；
所述步骤S4中STAP模块采用NLMS算法，迭代公式为
Figure 322029DEST_PATH_IMAGE001
，所述μ k 为控制算法收敛速度的可变收敛因子，计算公式为
Figure 570607DEST_PATH_IMAGE002
，其中α ∈(0,2)，β≥0。
2.根据权利要求1所述的干扰参数估计对消与STAP级联处理的抗干扰方法，其特征在于：所述步骤S2中对于扩频干扰，估计其码流、载波相位；对于线性调频干扰，估计其调频斜率、起始频率。
3.根据权利要求1所述的干扰参数估计对消与STAP级联处理的抗干扰方法，其特征在于：线性调频干扰的估计方法为
按照公式，
Figure 700238DEST_PATH_IMAGE003
计算出干扰的调频斜 率、起始频率，其中A为干扰的幅度，f0为起始频率，k为调频斜率，w（n）为零均值的高斯白噪 声，方差为σ2。
4.根据权利要求1所述的干扰参数估计对消与STAP级联处理的抗干扰方法，其特征在于：所述步骤S3中对消方法为：将步骤S1生成的数字基带I、Q数据与干扰重构信号相减。
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