【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种自适应波束成形抑制低轨卫星同频干扰的方法，属于卫星通信。
技术介绍
1、随着通信技术的飞速发展，通信用户对高速率、低时延、大带宽的卫星通信网络需求日益强烈。利用大量低地球轨道（low earth orbit，leo）卫星组成leo通信星座正成为焦点。从2014年开始，leo通信星座迅速成为卫星通信领域的研究热点。截止2022年全球范围内所提出的leo通信星座计划已超过240个。目前，频轨资源紧张已经成为制约leo星座发展的重要问题。对于leo通信星座而言，当两个或多个星座系统同时同频覆盖同一地区时，国际上可供工程使用的干扰规避技术还不完善，在应用到leo卫星星座间干扰场景时，各种干扰规避方法都存在一定的局限性，对于功率控制方法，由于卫星平台是典型的功率受限系统且链路余量有限，因此不能够也不适合进行大范围的功率调整，往往无法产生很好的效果。频谱共享则需要多个系统间的协作，然而各系统均有自己的运控体系，协作难度很大，且对资源的感知和调度也不统一。现有的设置空间隔离角规避干扰的方法在应对leo星座间的集总干扰时也需要进一步改进。同时新型leo通信星座之间存在业务、市场、用户、服务等多方面的同质化竞争关系，因此leo通信星座之间的频率协调工作极难开展，leo卫星之间的干扰规避是未来leo卫星通信领域的核心问题之一。随着星上相控阵天线技术的发展和大规模星座的建设，带来了大量干扰，自适应波束成形，又称智能天线技术得到了广泛应用，它能够实现空间累积，从目标感兴趣的方向获取信号并衰减不需要的信号从而抑制干扰。
2、
3、有鉴于此，有必要提出一种自适应波束成形抑制低轨卫星同频干扰的方法，以解决上述问题。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种自适应波束成形抑制低轨卫星同频干扰的方法，用于解决低轨卫星系统在工作过程中，同系统相邻波束、相邻卫星、不同系统产生的同频干扰问题，提高系统有效容量。
2、为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案，包括：
3、步骤1、根据接收端信号模型得到的干扰数据，计算接收快照的协方差矩阵；
4、步骤2、分别估计干扰源在快照及非平稳情况下的到达方向，并为每个干扰设置零陷宽度，得到每个零陷对应的非对称锥形矩阵；
5、步骤3、基于所述协方差矩阵，通过特征值分解来确定主成分的特征向量；
6、步骤4、将所述主成分的特征向量与重构的导向矢量进行匹配；
7、步骤5、基于所述步骤4得到的匹配结果，将每个匹配的特征值与对应的所述非对称锥形矩阵进行计算，合成修正的协方差矩阵；
8、步骤6、将所述协方差矩阵与引导向量结合，计算出波束成形权值。
9、作为本专利技术的进一步改进，所述协方差矩阵为：
10、，
11、其中，是根据样本矩阵求逆(smi)准则选取的k个快拍，表示快拍的共轭转置。
12、作为本专利技术的进一步改进，所述步骤2中，所述干扰源在快照情况下，每个到达方向采用doa估计方法从快照中估计；所述干扰源在非平稳情况下，采用幅度相位估计法或多信号分离法周期性跟踪干扰doa的非平稳变化。
13、作为本专利技术的进一步改进，所述步骤2中，所述非对称锥形矩阵的生成方式为：
14、在原始源周围放置虚拟干扰源，在一维数组模型下，锥形协方差矩阵变为：
15、
16、，
17、其中，为原始源，为干扰源，为第个干扰的功率，，为余弦测量的不同虚拟干扰源之间的角间距，为噪声功率，为二维kronecker delta函数，d为等间距全向传感器之间的距离，为工作波长，为干扰源之间的角间距差；
18、此时的锥形矩阵为：
19、
20、
21、，
22、通过几何级数求和公式及欧拉公式进行简化，得到：
23、，
24、通过cmt中的典型推导，
25、，，得到每个干扰对应的零陷宽度，得到连续形式的锥形矩阵为：
26、。
27、作为本专利技术的进一步改进，所述主成分的特征向量为：
28、，
29、其中，，参数是依赖于不同源之间的时域和空间互相关的系数，表示导向矢量，表示窄带干扰到来的方向。
30、作为本专利技术的进一步改进，所述主成分的特征向量与重构的导向矢量按照下式进行匹配：
31、 ，
32、，
33、其中，是主成分的特征向量，为归一化关系阈值，设置为0.5。
34、作为本专利技术的进一步改进，所述修正的协方差矩阵的计算方法为：
35、，
36、其中，代表hadamard积，为相应的锥形矩阵，为对角加载项，和分别为第个特征值和特征向量。
37、作为本专利技术的进一步改进，所述波束成形权值的计算方法为：
38、，
39、其中，为修正的协方差矩阵，为导向矢量。
40、有益效果：
41、本专利技术提供一种自适应波束成形抑制低轨卫星同频干扰的方法，用于规避低轨卫星间的干扰，基于协方差矩阵加权结构，将主成分的特征向量与重构的导向矢量进行匹配，利用每个特征值与对应的非对称锥形矩阵合成修正的协方差矩阵，从而可以为每个干扰源单独产生任意宽度的不对称零陷，实现完全灵活的零陷展宽。仿真结果表明，相比于传统方法，本专利技术能够有效地节省自由度的开支，且能提高卫星系统的容量。
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1.一种自适应波束成形抑制低轨卫星同频干扰的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种自适应波束成形抑制低轨卫星同频干扰的方法，其特征在于，所述协方差矩阵为：
3.根据权利要求1所述的一种自适应波束成形抑制低轨卫星同频干扰的方法，其特征在于，所述步骤2中，所述干扰源在快照情况下，每个到达方向采用DOA估计方法从快照中估计；所述干扰源在非平稳情况下，采用幅度相位估计法或多信号分离法周期性跟踪干扰DOA的非平稳变化。
4.根据权利要求1所述的一种自适应波束成形抑制低轨卫星同频干扰的方法，其特征在于，所述步骤2中，所述非对称锥形矩阵的生成方式为：
5.根据权利要求1所述的一种自适应波束成形抑制低轨卫星同频干扰的方法，其特征在于，所述主成分的特征向量为：
6.根据权利要求1所述的一种自适应波束成形抑制低轨卫星同频干扰的方法，其特征在于，所述主成分的特征向量与重构的导向矢量按照下式进行匹配：
7.根据权利要求1所述的一种自适应波束成形抑制低轨卫星同频干扰的方法，其特征在于，所述修正的协方差矩阵的计算方法为：
8.根据权利要求7所述的一种自适应波束成形抑制低轨卫星同频干扰的方法，其特征在于，所述波束成形权值的计算方法为：
...【技术特征摘要】
1.一种自适应波束成形抑制低轨卫星同频干扰的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种自适应波束成形抑制低轨卫星同频干扰的方法，其特征在于，所述协方差矩阵为：
3.根据权利要求1所述的一种自适应波束成形抑制低轨卫星同频干扰的方法，其特征在于，所述步骤2中，所述干扰源在快照情况下，每个到达方向采用doa估计方法从快照中估计；所述干扰源在非平稳情况下，采用幅度相位估计法或多信号分离法周期性跟踪干扰doa的非平稳变化。
4.根据权利要求1所述的一种自适应波束成形抑制低轨卫星同频干扰的方法，其特征在于，所述步骤2中...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘子威，严宏，王妮炜，刘睿杰，张步阳，童建飞，单超，陈希，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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