智能天线子载波均衡方法及处理装置制造方法及图纸

一种智能天线子载波均衡方法及处理装置，改进了智能天线波束形成处理方法，首先对各个信道进行逐频点的一致性校正，再采用窗函数平滑均衡子载波，将干扰在空频域抑制掉，同时清除有用信号带外杂波，最后变换到时域得到有用信号。并针对接收信号中每个子载波的空频特性都是不同的，对每个子载波分别进行平滑加权，补偿由信道频率选择性衰落带来的性能损失，增强了干扰抑制算法的有效性和稳健性。能够在复杂电磁环境中有效抑制强宽带、窄带干扰，同时补偿由信道频率选择性衰落带来的性能损失，以提高波束形成算法的输出信噪比。

【技术实现步骤摘要】
智能天线子载波均衡方法及处理装置
本专利技术涉及通信领域，具体涉及一种智能天线子载波均衡抗干扰处理方法及其处理装置。
技术介绍
通信己经渗透我们日常生活的各个角落，极大地改变了我们生活。如我们手边的电话，起居室的电视和收音机等，都可以迅速、及时的把世界各地的消息传送给我们。我们还可以借此获知海上航行的船只、空中翱翔的飞机、外太空火箭和卫星的状态。随着通信和信息处理技术的不断发展，人们对通信质量的要求也越来越高，所以提高无线通信系统的容量和扩大通信的业务范围成为人们追求的目标。宽带无线系统中存在的主要问题是频率选择性衰落所引起的符号间干扰问题以及复杂电磁环境中的强宽带、窄带干扰，这些问题对通信系统所使用的均衡器提出了更高的要求。智能天线技术是提高通信接收抗干扰能力的主要方法，它在抑制空间干扰时，通过权矢量的更新在干扰的到达方向上形成零点，以对消掉空间干扰。然而，现有的波束形成空域滤波受到阵列自由度个数的限制，不能满足复杂的干扰以及多径环境下的应用。智能天线是采用波束形成算法来抑制外界干扰，对波束形成都会引起信道频率选择性衰落带来的性能损失。
技术实现思路
鉴于以上情形，为了解决上述技术存在的问题，本专利技术提出一种智能天线子载波均衡方法及处理装置，能够在复杂电磁环境中有效抑制强宽带、窄带干扰，同时补偿由信道频率选择性衰落带来的性能损失，以提高波束形成算法的输出信噪比。根据本专利技术的智能天线子载波均衡方法，包括如下步骤：初始校正：在智能天线外界施加一个远场平行扫频信号，扫频带宽为接收带宽，通过智能天线的M个接收阵元接收扫频信号，经过一个周期扫频，将频域分割1到K个子载波，除参考通道之外的其他通道完成校正系数矩阵计算并存储计算得到的校正系数矩阵η；均衡处理：采用窗函数平滑均衡子载波，将干扰在空频域抑制掉，同时清除有用信号带外杂波，最后变换到时域得到有用信号。其中，均衡处理按以下步骤进行：数据采集：通过智能天线接收空间信号，智能天线接收端数据为x(t)＝[x1(t),x2(t),...,xM(t)]T，数据中包含有用信号、干扰以及噪声，积累长度为L的中频采样数据矩阵，[x1(1),x1(2),...,x1(L)；...；xM(1),xM(2),...,xM(L)]T；校正处理：将中频采样数据进行K点FFT变换，得到频域数组，可以表示为X＝[X11,X12,···X1K；X21,X22,···X2K；···XM1,XM2,···XMK]，对数组进行校正处理η.*X；频点加窗滤波：选择海明窗进行平滑加窗滤波，在信号带内频点进行加窗滤波，即k∈[B1,B2]时，得到加窗矩阵G(k)；波束均衡加权：计算加窗矩阵G(k)的协方差矩阵R(k)＝E[G(k)G(k)H]，针对第k个子载波加窗矩阵G(k)设计波束形成的均衡加权系数w(k)＝(aHR-1(k)a)-1R-1(k)a；子载波平滑滤波：利用均衡加权系数w(k)对加窗矩阵G(k)进行平滑滤波处理，则第k个子载波滤波输出表示为数据输出：对步骤S06中得到的子载波滤波输出数据按照k值从小到大排序，1≤k≤K，将频域序列y(k)进行K点IFFT变换，得到智能天线抗干扰处理后的时域中频输出数据。进一步地，初始校正时，扫频信号为s(w)，扫描频率以载波带宽为范围，从小到大，将频域分割1到K个子载波。进一步地，M元智能天线接收的第k个频点的信号表示为：以1通道为参考通道，那么m通道和1通道之间在第k个频点的差异用复数除法可以得到：进一步地，在入射信号为窄带信号，且不同通道的频率响应函数是时间慢变时，所述m通道和1通道之间在第k个频点的差异为：进一步地，FPGA遍历计算m＝1,...,M，k＝1,...,K时，得到校正系数矩阵：进一步地，加窗滤波时，设计P维的平滑窗矢量，P设为3或5。本专利技术还提出了一种执行上述智能天线子载波均衡方法的处理装置，包括信号接收单元、运算处理单元和数据输出单元，所述信号接收单元从智能天线的M个接收阵元接收扫频信号/空间信号；所述运算处理单元将信号接收单元传送的信号数据进行初始校正和均衡处理，并进行FFT变换、频点加窗滤波、波束均衡加权、子载波平滑滤波和子载波滤波输出数据排序及IFFT变换运算，得到智能天线抗干扰处理后的输出数据；所述数据输出单元将运算处理单元运算得到的智能天线抗干扰处理后的输出数据输出。进一步地，还包括存储器，所述存储器储存从智能天线的M个接收阵元接收扫频信号/空间信号、运算处理单元的运算过程数据以及运算处理单元运算得到的智能天线抗干扰处理后的输出数据。优选地，所述运算处理单元为具有CPU核心的终端设备/计算机/嵌入式设备/单片机。优选地，所述数据输出单元包括数据传输接口模块/无线数据传输模块/显示控制模块，所述数据传输接口模块/无线数据传输模块/显示控制模块分别与数据接收装置/无线数据接收装置/显示装置连接。在采取本专利技术提出的技术后，根据本专利技术实施例的智能天线子载波均衡方法及处理装置，具有以下有益效果：1.改进了智能天线波束形成处理方法，首先对各个信道进行逐频点的一致性校正，再采用窗函数平滑均衡子载波，将干扰在空频域抑制掉，同时清除有用信号带外杂波，最后变换到时域得到有用信号。2.针对接收信号中每个子载波的空频特性都是不同的，对每个子载波分别进行平滑加权，补偿由信道频率选择性衰落带来的性能损失，增强了干扰抑制算法的有效性和稳健性。3.能够在复杂电磁环境中有效抑制强宽带、窄带干扰，同时补偿由信道频率选择性衰落带来的性能损失，提高了传统波束形成算法的输出信噪比。附图说明图1为本专利技术的总体流程图；图2为本专利技术实施例实现校正系数矩阵计算的流程图；图3为本专利技术实施例智能天线子载波均衡处理流程图；图4为本专利技术实施例均匀圆阵示意图；图5为本专利技术的方法与SCB、RCB在不同错配角度下输出信噪比的对比图。具体实施方式下面将结合附图给出的实施例对本专利技术作进一步详细的说明。所描述的实施例包括帮助理解的各种具体细节，但它们只能被看作是示例性的，是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本专利技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。同时，为了使说明书更加清楚简洁，将省略对本领域熟知功能和构造的详细描述。智能天线接收模式设置为两种模式：校正模式、均衡处理模式。整套天线接收装置初始应用时先采用校正模式，待FPGA完成校正系数计算存储后可进入正常工作模式-均衡处理模式，并按照如下顺序进行运作，总体方法流程如图1所示。(1)步骤S01，初始校正。请参见图2所示实现校正系数矩阵计算流程。智能天线有M个接收阵元，在初始应用时采用校正模式：在外界施加一个远场平行扫频信号，扫频带宽为接收带宽，经过一个周期扫频，除参考通道之外的其他通道完成校正系数矩阵计算及存储。扫频信号为s(w)，扫描频率以载波带宽为范围，从小到大，将频域分割1到K个子载波。则M元智能天线接收的第k个频点的信号表示为以1通道为参考通道，那么m通道和1通道之间在第k个频点的差异用复数除法可以得到由于入射信号为窄带信号，且不同通道的频率响应函数是时间慢变的，可以近似认为它们对于某一载频的幅相误差为一常数，所以上式可以写为当FPGA遍历计算m＝1,...,M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能天线子载波均衡方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤S01，初始校正：在智能天线外界施加一个远场平行扫频信号，扫频带宽为接收带宽，通过智能天线的M个接收阵元接收扫频信号，经过一个周期扫频，将频域分割1到K个子载波，除参考通道之外的其他通道完成校正系数矩阵计算并存储计算得到的校正系数矩阵η；步骤S02，均衡处理：采用窗函数平滑均衡子载波，将干扰在空频域抑制掉，同时清除有用信号带外杂波，最后变换到时域得到有用信号；其中，步骤S02均衡处理按以下步骤进行：步骤S21，数据采集：通过智能天线接收空间信号，智能天线接收端数据为x(t)＝[x1(t),x2(t),...,xM(t)]

【技术特征摘要】
1.一种智能天线子载波均衡方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤S01，初始校正：在智能天线外界施加一个远场平行扫频信号，扫频带宽为接收带宽，通过智能天线的M个接收阵元接收扫频信号，经过一个周期扫频，将频域分割1到K个子载波，除参考通道之外的其他通道完成校正系数矩阵计算并存储计算得到的校正系数矩阵η；步骤S02，均衡处理：采用窗函数平滑均衡子载波，将干扰在空频域抑制掉，同时清除有用信号带外杂波，最后变换到时域得到有用信号；其中，步骤S02均衡处理按以下步骤进行：步骤S21，数据采集：通过智能天线接收空间信号，智能天线接收端数据为x(t)＝[x1(t),x2(t),...,xM(t)]T，数据中包含有用信号、干扰以及噪声，积累长度为L的中频采样数据矩阵，[x1(1),x1(2),...,x1(L)；...；xM(1),xM(2),...,xM(L)]T；步骤S22，校正处理：将中频采样数据进行K点FFT变换，得到频域数组，可以表示为X＝[X11,X12,···X1K；X21,X22,···X2K；···XM1,XM2,···XMK]；对数组进行校正处理η.*X；步骤S23，频点加窗滤波：选择海明窗进行平滑加窗滤波，在信号带内频点进行加窗滤波，即k∈[B1,B2]时，得到加窗矩阵G(k)；步骤S24，波束均衡加权：计算加窗矩阵G(k)的协方差矩阵R(k)＝E[G(k)G(k)H]，针对第k个子载波加窗矩阵G(k)设计波束形成的均衡加权系数w(k)＝(aHR-1(k)a)-1R-1(k)a；步骤S25，子载波平滑滤波：利用均衡加权系数w(k)对加窗矩阵G(k)进行平滑滤波处理，则第k个子载波滤波输出表示为：步骤S26，数据输出：对步骤S06中得到的子载波滤波输出数据按照k值从小到大排序，1≤k≤K，将频域序列y(k)进行K点IFFT变换，得到智能天线抗干扰处理后的时域中频输出数据。2.根据权利要求1所述的一种智能天线子载波均衡方法，其特征在于，初始校正时，扫频信号为s(w)，扫描频率以载波带宽为范围，从小到大，将频域分割1到...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙航，任超，
申请(专利权)人：孙航，
类型：发明
国别省市：河北,13