CN110896334B - 一种基于通道相位噪声统计的高精度通道校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于通道相位噪声统计的高精度通道校准方法，进行多次采样进行计算，从而能够更好的反映统计特性；由于通道相位和相位噪声随温度及外部干扰的变化而变化，尽可能缩短校准周期，最好在100毫秒以内。在常用的通道相位校准的方法中仅把相位噪声看做是高斯白噪声，没有准确的对噪声的特性进行统计估计，造成了通道校准精度的损失，本发明很好的解决了上述缺陷。

Description

一种基于通道相位噪声统计的高精度通道校准方法
技术领域
本发明属于无线电射频通道校准技术领域，涉及一种基于通道相位噪声统计的高精度通道校准方法。
背景技术
在雷达和相控阵等多通道测角系统中，各接收机的相频特性难以做到完全一致；信号被阵列接收到达接收机，如图1所示，各个接收通道之间必然会产生接收信号相位特性的不一致性。通道之间相位直接导致接收机产生测角误差。因此通道相位的校准精度直接影响到整个系统的测角精度。
目前常用的射频通道校准方法主要是在假设通道相位噪声均值为零，方差为σ2的独立高斯白噪声的基础上对通道相位进行估计校准。
然而在实际的通信系统中，由于各种原因会造成真正的相位噪声特性与独立高斯白噪声特性不同。这些原因包括，环境的电磁干扰、通信系统的故障和缺陷以及通信系统的电气开关和继电器改变状态时产生的噪声等。
根据对实际测量的噪声数据的统计分析，通道相位噪声的方差是随着时间的变化而变化的，并不符合常规意义上的白噪声特征，相位噪声如图2所示。
发明内容
(一)发明目的
在常用的通道相位校准的方法中仅把相位噪声看做是高斯白噪声，没有准确的对噪声的特性进行统计估计，造成了通道校准精度的损失，本发明提供一种基于噪声统计特性的高精度的通道校准方法，以克服上述缺陷。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供基于通道相位噪声统计的高精度通道校准方法，其包括以下步骤：
第一步：对每个天线接收到的信号xm(n)下变频处理后经过加权， M个阵元加权后的输出表达式记为：
Y(t)＝W X (1)
用MP×1维向量X来表示每个阵列经过P次时延后的输入数据，即：
XT＝[x1(0)…x1(P+1),…,xM(0)…xM(P+1)] (2)
则经过L个数据段长度后，输入数据对应的二维矩阵变为
Figure RE-GDA0002370436600000021
定义MP×1维向量W为加权系数：
W＝[w1,0…w1,P-1,…,wM,0…wM,P-1] (4)
第二步：计算输入信号的自相关矩阵R，即XXT；计算MP个特征值对应的特征向量e1～eMP；
第三步：进行相位估计
g＝E-1e
其中
Figure RE-GDA0002370436600000031
e＝-[e21 e31 … eN-1 eN1]，N＝MP；
第四步：根据估计值g，对通道相位进行校准。
(三)有益效果
本发明通过对接收机的相位噪声的统计对相位进行估计，从而对通道校准。传统方法认为噪声方差不变，在计算时仅进行一次采样，本发明进行多次采样进行计算，从而能够更好的反映统计特性；由于通道相位和相位噪声随温度及外部干扰的变化而变化，尽可能缩短校准周期，最好在100毫秒以内。
附图说明
图1阵列天线接收示意图。
图2相位噪声示意图。
图3传统通道相位差估计示意图。
图4基于噪声统计特性的通道相位估计示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本实施例基于通道相位噪声统计的高精度通道校准方法包括以下步骤：
第一步：如图4所示，对每个天线接收到的信号xm(n)下变频处理后经过加权，M个阵元加权后的输出表达式记为：
Y(t)＝W X (1)
用MP×1维向量X来表示每个阵列经过P次时延后的输入数据，即：
XT＝[x1(0)…x1(P+1),…,xM(0)…xM(P+1)] (2)
则经过L个数据段长度后，输入数据对应的二维矩阵变为
Figure RE-GDA0002370436600000041
定义MP×1维向量W为加权系数：
W＝[w1,0…w1,P-1,…,wM,0…wM,P-1] (4)
第二步：计算输入信号的自相关矩阵R，即XXT。计算MP个特征值对应的特征向量e1～eMP。
第三步：进行相位估计
g＝E-1e
其中
Figure RE-GDA0002370436600000042
e＝-[e21 e31 … eN-1 eN1]，N＝MP。
第四步：根据估计值g，对通道相位进行校准。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于通道相位噪声统计的高精度通道校准方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步：对每个天线接收到的信号xm(n)下变频处理后经过加权，M个阵元加权后的输出表达式记为：
Y(t)＝W X (1)
用MP×1维向量X来表示每个阵列经过P次时延后的输入数据，即：
XT＝[x1(0)…x1(P+1),…,xM(0)…xM(P+1)] (2)
则经过L个数据段长度后，输入数据对应的二维矩阵变为
Figure FDA0002263130970000011
定义MP×1维向量W为加权系数：
W＝[w1,0…w1,P-1,…,wM,0…wM,P-1] (4)
第二步：计算输入信号的自相关矩阵R，即XXT；计算MP个特征值对应的特征向量e1～eMP；
第三步：进行相位估计
g＝E-1e
其中
Figure FDA0002263130970000021
e＝-[e21 e31 … eN-1 eN1]，N＝MP；
第四步：根据估计值g，对通道相位进行校准。
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