OFDM系统智能天线设计中的波束综合算法

基于自适应天线阵列理论。提出了一种新的可以应用于任意类型天线阵列的波束综合算法。根据与给定的参考波束的误差。引入虚拟干扰的概念，对目标波束图形状进行调整。应用本文提出的新算法，在主瓣和旁瓣位置都可以对波束进行有效的调节。最终获得阵列的最优权矢量，能够最小化目标波束图与参考波束图间的差异。理论分析与仿真结果表明与现有的同类算法相比，本算法能更有效地获得与参考波束基本相符的波束。在设计应用于OFDM智能天线系统时，通过对不同子载波频率上信号进行单独处理，利用该算法．进行波束综合，能够在整个有效频段，所有子载波上获得基本一致的阵列输出。     

基于GNSS多通道跟踪接收机的阵列反欺骗方法

近年来,基于阵列天线的空域处理方法被认为是最有效的欺骗检测和抑制手段之一。提出了一种基于卫星导航接收机多通道跟踪能力的阵列反欺骗方法。多通道跟踪接收机对每一个捕获到的导航信号在所有阵元通道后均进行跟踪处理并提取信号幅度和载波相位观测量,首先计算载波相位双差平方和进行欺骗检测,然后利用载波相位单差和信号幅度比估计信号导引矢量,从而进行基于子空间投影的欺骗信号抑制或基于波束形成的真实卫星信噪比提升。理论分析和仿真试验证明,该方法可有效检测并消除同一来向的欺骗信号且不影响真实卫星信号质量。由于前端非理想因素带来的幅度和相位偏移都已包含在接收机跟踪通道提取的观测量内,实际应用时对阵列天线校准和射频通道均衡的要求明显降低。     

基于子带阵列盲处理的空时干扰抑制

在卫星智能天线终端,传统空时自适应滤波处理中自适应算法需要信号信息而缺乏实时性,阵列处理算法复杂而抗干扰能力不足,针对此问题,提出了一种子带盲自适应阵列处理算法,用于直扩系统空时干扰抑制技术。子带阵列处理相对纯空域处理提高了阵列自由度,相对传统空时的抽头延迟线阵列自适应结构又大大降低了算法复杂度。提出的子带指数型变步长线性约束恒模算法的自适应阵列处理算法能在低算法复杂度下提供较高的收敛速度和收敛精度,不需要发送训练序列,可实现盲自适应波束形成,易于实现实时跟踪信号变化。仿真结果表明新的空时干扰抑制方案具有更好的抗干扰性能。     

一种小尺寸极化阵列及其高精度定位波束形成

提出一种偶极子天线单元构成的极化敏感阵列用于全球卫星导航信号的接收,经过阵列信号波束形成后,在抗干扰的同时保留卫星导航信号中载波相位测量值的准确性,可用于基于载波相位测量的高精度差分定位。与传统的圆极化天线阵列相比,该阵列具有阵元构造简单、尺寸小的特点。通过建立极化阵列接收信号模型,分析了天线极化和波束形成算法对卫星导航信号相位的影响,给出了相适应的相位中心稳定的数字波束形成算法。仿真验证了分析的正确性和算法的有效性。     

“北斗”信号重构的导向矢量实时校正

针对导航应用中阵列天线导向矢量误差导致波束合成器性能恶化甚至失效的问题,提出了一种“北斗”信号重构的导向矢量实时校正算法。该算法利用重构的本地“北斗”参考信号与阵列天线接收信号进行相关解扩处理,然后利用信号子空间与信号正交补空间正交的特性,构造代价函数对各卫星方向的阵列导向矢量进行校正。仿真结果表明,经过校正的导向矢量相位误差从-100°~100°降低到-10°~10°范围内,幅度误差从-10~10 dB降低到-4~2 dB范围内;另外,导向矢量校正后,卫星信号波达方向估计误差在0.2°以内,估计精度大大提高。     

基于多天线的GNSS压制式干扰与欺骗式干扰联合抑制方法

压制式干扰和欺骗式干扰是全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System, GNSS)面临的最常见且最有威胁的蓄意干扰。该文提出了一种基于多天线的GNSS压制式干扰与欺骗式干扰联合抑制方法。首先利用子空间技术抑制压制式干扰,然后利用解扩重扩算法获得的加权矢量进行欺骗式干扰识别和抑制,最后对无干扰信号再次使用解扩重扩技术形成指向真实卫星的高增益多波束。仿真结果证明所提方法可以同时抑制压制式干扰和欺骗式干扰。该方法不需要卫星来向信息,对阵列流形误差稳健。     

阵列天线抑制欺骗式导航干扰信号方法研究

针对欺骗式干扰影响飞行器卫星导航信号后引起的定位测姿错误问题,提出了一种适用于飞行器导航的基于阵列天线的欺骗式干扰检测和消除方法.使用接收阵列天线的载波相位双差测量值作为干扰检测依据,通过载波相位单差测量方程求出干扰信号的方向矢量,给出了提高干扰方向测量精度的方法,并使用其正交向量在干扰方向形成零陷,同时通过调整波束指向,在待测信号方向形成阵列增益,以达到抗干扰和增强导航信号的目的.使用这种方法可以对导航信号中的欺骗式干扰信号进行有效的识别和消除,适用于复杂环境下的飞行器导航.     

导航卫星阵列天线的快速现场系统校准算法

阵列天线接收处理全球卫星导航信号时,由于天线和射频前端的非理想性,会在不同方向卫星信号中引入不同的载波相位偏差,从而破坏卫星导航接收机距离观测量准确性。针对此问题,提出了一种易实现的卫星导航阵列天线的快速现场系统校准算法。校准过程分为通道校准和天线校准：通过开机和周期进行的通道校准实现阵列天线接收射频前端的通道响应测量;通过与接收处理不同卫星基带数据的数字接收机配合,实现阵列天线的现场阵列流形矢量校准。仿真验证了所提校准算法的正确性和有效性。     

自适应阵列天线移相器的误差对卫星地面站性能影响分析

本文讨论了在卫星地面站采用自适应阵列天线的优越性,对自适应阵列天线波束控制移相器有无误差情况下的波束形成器输出信号干扰噪声比(SINR)进行了详细推导,并对结果进行了模拟。     

基于GPS循环平稳特性的盲波束形成算法改进

在卫星导航自适应阵列抗干扰中,为避免先验信息误差和阵列误差对自适应波束形成性能的影响,可采用基于正交投影和导航信号循环平稳特性的盲波束形成算法(OCAB)。针对GPS信号,采用周期延迟信号处理的OCAB算法(CDOCAB)时,由于数据长度有限,噪声循环自相关函数估计量不为零,因此将影响循环平稳方法的性能,而采用解重扩数据辅助的OCAB算法(DS-OCAB)可以避免噪声估计误差的影响。将两种算法进行仿真比较,仿真结果表明,DS-OCAB算法可在少数据量的情况下保证算法性能不下降,提高算法的稳健性。     

基于HFSS的智能天线自适应算法的研究

以3G基站系统智能天线阵列为研究对象,在研究了常用智能天线自适应算法的基础上,针对常用算法测向精度有限以及来波方向估计过程的复杂性等问题,通过在接收机的输出端引入阵列导向矢量信号,利用阵列导向矢量的特殊性质,得出了一种改进后的自适应算法。采用该算法的智能天线阵列,不仅具有较强的波束搜索能力和抗干扰性能,而且不存在复杂的来波方向估计过程。最后通过对8元直线型智能天线阵列的HFSS仿真实验,得出了SINR、驻波比、方向图等特性曲线,验证了该算法的可行性。     

采用频率步进信号的多目标三维空间定位算法

频率步进信号是发射载频步进变化的子脉冲串合成的大带宽信号,具有较高的距离分辨率,阵列天线是借助阵列信号处理的空间谱估计提高方位分辨率。提出了一种利用频率步进信号和十字接收阵列对多目标进行三维空间定位的新方法。该方法充分利用了频率步进信号的特点,通过空时域MUSIC算法和自适应波束形算法对多目标的方位和距离二维参数进行估计,最后应用简单的关联算法,实现多目标三维坐标的估计。该方法仅需要一维谱峰搜索,计算量适中,能实现目标的方位和距离估计结果的自动配对,且有较高的分辨率。计算机仿真试验结果证实该方法的有效性。     

高低轨频率共存卫星通信系统鲁棒波束成形算法研究

针对静止轨道(Geostationary Earth Orbit, GEO)卫星系统和低轨道(Low Earth Orbit, LEO)卫星系统频率共享时存在的干扰问题,本文基于低轨分布式卫星编队提出了一种鲁棒自适应波束成形算法,从空间域功率隔离角度解决了高低轨卫星通信系统上行链路共用频谱时GEO用户对于LEO卫星共线干扰问题。算法中综合考虑卫星通信系统长传播时延导致的阵列导向矢量存在一定误差,在基于线性约束最小方差(LCMV)准则的自适应波束成形器中设计了考虑系统最恶劣误差情况的鲁棒性约束,并采用泰勒级数逼近法求解波束成形器加权矢量。仿真结果表明本文的鲁棒波束成形算法在卫星通信环境下适应度较高,能够有效地缓解高低轨卫星通信系统频率共享带来的同频干扰问题。      

空频抗干扰对GNSS载波相位测量的影响

对于全球导航卫星系统(GNSS)的抗干扰,最有效的是采用自适应天线阵技术,但这种抗干扰处理会引入与信号入射方向相关的载波相位测量偏差,限制了其在高精确度测量领域的应用。为减小抗干扰处理的偏差,引入测量偏差及其分析方法,建立仿真模型,并搭建软件接收机进行实验。结果表明,在不增加额外约束的条件下,采用空频最小方差无畸变响应算法实现空频抗干扰处理器,不会引入载波相位测量偏差,非常适用于对抗干扰性能和测量精确度均有苛刻要求的场合。     

导航系统的通道自均衡空时抗干扰技术

针对导航系统由于通道之间幅相特性的不一致导致抗干扰性能下降的问题,本文提出了一种通道自均衡的空时抗干扰技术。该方法首先在无干扰的情况下,利用本地参考信号与接收数据的相关特性求出实际导向矢量,再采用波达方向估计方法估计出信号的理想波达方向,进而求出理想导向矢量,并由此实际导向矢量和理想导向矢量求得幅相误差矩阵,然后在有干扰的情况下,利用求得的幅相误差矩阵对接收数据进行阵列误差校正,再对校正后的数据进行波束形成,此方法可以改善通道失配导致干扰抑制性能下降的问题,仿真验证了其有效性和优越性。     

A Blind Adaptive QR-Based Lattice Multi-Channel Filter for Cellular Base-Station TDMA Transceivers with Antenna Arrays

A new adaptive algorithm for blind interference rejection and multipath mitigation is studied and applied to antenna array processing in TDMA cellular communication systems. It is shown how the estimation of multiple signals from different sources by means of a multi-sensor receiver can be formulated as a multi-channel deconvolution problem. The proposed method is based on High-Order Statistics (HOS) processing of the baseband vector samples at the antenna array output. The similarity between the cumulant-based solution and the standard multi-variable Least Squares solution is exploited to derive an efficient adaptive algorithm based on the vector lattice architecture. The algorithm is numerically stable, considerably less complex than other existing multi-channel methods using HOS processing and exhibits rapid convergence with respect to blind array processing algorithms using simple gradient-based minimization procedures.     

阵列天线抗干扰对RTK的影响研究

随着 GNSS 的高速发展,基于载波相位的 RTK 技术受到高度重视,在无人机着陆和大地测绘等方面具有广泛应用。由于卫星距离遥远,信号功率低,很容易受到干扰影响,阵列天线抗干扰技术具有良好的抗干扰性能,可以有效解决 GNSS 信号弱和易受干扰的问题,因而也受到高度重视。本文在 RTK 技术和阵列天线抗干扰技术原理分析的基础上,总结了阵列天线抗干扰对载波相位差分影响的主要因素,介绍了解决抗干扰条件下实现高精度定位的具体措施,为抗干扰高精度定位提供技术基础。     

一种基于APPA的码辅助载波同步算法

在低信噪比环境下,小的频偏和相偏的存在会使Turbo编码系统的译码性能恶化,所以必须结合迭代译码系统,对信号的残留频偏和相差进行估计。该文提出一种改进的残留频偏载波相位估计算法后验概率辅助(APPA)相位估计,该算法将译码器输出的外信息用于辅助迭代的相位估计。环路滤波器将相位误差信号转换成控制信号,控制数控振荡器的输出,这样可以得到待估计的相位误差。仿真表明,在极低信噪比下(比如,SNR-7.8 dB)该算法在同时存在频偏和相偏的时候能正常工作,其性能非常接近理想同步条件下的性能。     

基于MVDR算法的单天线ADS-B交织信号分离

广播式自动相关监视（Automatic Dependent Surveillance-Broadcast，ADS-B）作为一种新的监视技术正受到国际民用航空组织（International Civil Aviation Organization，ICAO）的大力推广。然而，由于ADS-B信号传输具有随机性，多条信号交织问题不可避免。本文将最小方差无失真响应（Minimum Variance Distortless Response，MVDR）算法应用于单天线ADS-B信号解交织。首先，将单天线接收到的数据转化为虚拟均匀线阵模型；然后利用阵列信号处理中的MVDR算法分离交织信号。由于该算法需要准确估计信号频率，而针对快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）估计信号频率误差较大的问题，利用改进的频率估计方法能够降低信号频率估计误差，从而有效分离交织信号。仿真实验验证了该算法的有效性并且对信号之间相对时延问题不敏感。