專利名稱：深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空天線組陣下行信號接收中的波束成型相關(guān)技術(shù)，更具體的說，涉及 一種深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
大規(guī)模天線組陣是深空探測地面接收系統(tǒng)所采用的主要結(jié)構(gòu)，通過多個(gè)天線的組 陣，可以有效地接收來自深空探測器，低信噪比的信號。天線組陣技術(shù)使用多個(gè)天線接收信號。這些來自各個(gè)不同天線單元的信號經(jīng)過后 續(xù)的處理，在對相位和延遲進(jìn)行調(diào)整后，加權(quán)合并輸出。經(jīng)過相關(guān)合并處理，輸出信號的信 噪比SNR相比單個(gè)天線有很大的提高，因此天線陣技術(shù)很適用于接收很低信噪比信號的深 空通信系統(tǒng)。由于到達(dá)各個(gè)陣元的信號經(jīng)過的路徑不同，從而造成了不同的相位延遲，因此天 線陣技術(shù)中一個(gè)核心問題就是對來自不同天線單元的接收信號Xi(t)進(jìn)行相關(guān)合并。這可 以通過尋找具有最大合并信噪比的最優(yōu)權(quán)值{Wi (t)，i = 1，2，. . . N}來實(shí)現(xiàn)。獲得相關(guān)權(quán) 值，即可對信號進(jìn)行相關(guān)合并輸出Y{t) = X{t)-W目前國際上流行的最優(yōu)權(quán)值的方法具有較好的收斂性能，收斂速度較快(絕大多 數(shù)情況下能在10次迭代以內(nèi)收斂)，但是在較低的信噪比情況下會(huì)有一定的相位漂移，導(dǎo) 致輸出不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)方法及系統(tǒng)，該技術(shù)在具有較高收 斂速度的同時(shí)，還具有較好的穩(wěn)態(tài)輸出性能。一方面，本發(fā)明一種深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)方法中，所述深空天線組陣有N 個(gè)陣元，第i個(gè)陣元接收到的來自航空器的信號采樣為Xi，i = 1，2，. . .，N，N為自然數(shù)；陣 元接收的信號矩陣為X = [Xl，x2，. . .，xN]；該方法包括如下步驟初始化權(quán)值向量；從K = 0開始，計(jì)算第K次迭代時(shí)，第i個(gè)陣元的參考信號；所述參考信號的確定因素包括變加載 系數(shù)，所述變加載系數(shù)依據(jù)采樣點(diǎn)的數(shù)目確定；迭代計(jì)算更新的權(quán)值向量，并重新執(zhí)行步驟 B ；在所述更新的權(quán)值向量趨于收斂后，依據(jù)所述參考信號與其對應(yīng)權(quán)值的乘積，計(jì)算合并 輸出。上述深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)方法，優(yōu)選初始化的權(quán)值向量為= [1，
1，· · ·，1 ] ν 0上述深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)方法，優(yōu)選所述步驟B中，所述參考信號依據(jù)下 式確定
N xiK = Z {χJWjilir) + μχι ；
其中，符號[]*表示取共軛向量，也就是說'表示W(wǎng)i 的共軛向量；μ為所述變 加載系數(shù)，該變加載系數(shù)為可選參數(shù)，0< μ < 1 ;Κ為整數(shù)，且Κ>0。上述深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)方法，優(yōu)選所述步驟C中，所述更新的權(quán)值向量 依據(jù)下式確定
權(quán)利要求
1.一種深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)方法，所述深空天線組陣有N個(gè)陣元，第i個(gè)陣元接 收到的來自航空器的信號采樣為Xi，i = 1，2，...，N，N為自然數(shù)；陣元接收的信號矩陣為 X = [X1, X2, ... , xN]；其特征在于，該方法包括如下步驟步驟A，初始化權(quán)值向量；步驟B，從K = 0開始，計(jì)算第K次迭代時(shí)，第i個(gè)陣元的參考信號；所述參考信號的確 定因素包括變加載系數(shù)，所述變加載系數(shù)依據(jù)采樣點(diǎn)的數(shù)目確定；步驟C，迭代計(jì)算更新的權(quán)值向量，并重新執(zhí)行步驟B ；步驟D，在所述更新的權(quán)值向量趨于收斂后，依據(jù)所述參考信號與其對應(yīng)權(quán)值的乘積， 計(jì)算合并輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)方法，其特征在于，所述步驟A 中，初始化的權(quán)值向量為w(tl) = [1，1，...，1]N。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)方法，其特征在于，所述步驟B 中，所述參考信號依據(jù)下式確定
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)方法，其特征在于，所述步驟C 中，所述更新的權(quán)值向量依據(jù)下式確定
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)方法，其特征在于，所述步驟B 中，所述變加載系數(shù)μ依據(jù)下式確定a)當(dāng)采樣點(diǎn)ncor > 2000，在收斂前先使用μ值為0的算法，初步收斂后再加以合適的μ值使陣列進(jìn)一步收斂;b)當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)ncor< 2000，通過仿真實(shí)驗(yàn)確定預(yù)置μ值變換法則。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)方法，其特征在于，所述步驟D 中，所述合并輸出由下式確定
7. 一種深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)系統(tǒng)，所述深空天線組陣有N個(gè)陣元，第i個(gè)陣元接收到的來自航空器的信號采樣為Xi，i = 1，2，...，N，N為自然數(shù)；陣元接收的信號矩陣為 X = [xi; x2, ... , xn]；其特征在于，包括用于初始化權(quán)值向量的模塊；用于從K = 0開始，計(jì)算第K次迭代時(shí)，第i個(gè)陣元的參考信號；所述參考信號的確定 因素包括變加載系數(shù)，所述變加載系數(shù)依據(jù)采樣點(diǎn)的數(shù)目確定的模塊；用于迭代計(jì)算更新的權(quán)值向量的模塊；用于在所述更新的權(quán)值向量趨于收斂后，依據(jù)所述參考信號與其對應(yīng)權(quán)值的乘積，計(jì) 算合并輸出的模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)系統(tǒng)，其特征在于，所述初始化 的權(quán)值向量為= [1，1，...，1]N。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)系統(tǒng)，其特征在于，所述參考信 號依據(jù)下式確定
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)系統(tǒng)，其特征在于，所述更新的 權(quán)值向量依據(jù)下式確定
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)系統(tǒng)，其特征在于，所述變加 載系數(shù)μ依據(jù)下式確定a)當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)ncor> 2000，在收斂前先使用μ值為ο的算法，初步收斂后再加以合適的μ值使陣列進(jìn)一步收斂;b)當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)ncor< 2000，通過仿真實(shí)驗(yàn)確定預(yù)置μ值變換法則。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)系統(tǒng)，其特征在于，所述合并 輸出由下式確定
全文摘要
本發(fā)明公開了一種深空接收天線組陣相關(guān)加權(quán)方法及系統(tǒng)。該方法包括深空天線組陣有N個(gè)陣元，第i個(gè)陣元接收到的來自航空器的信號采樣為xi，i＝1，2，...，N，該方法包括初始化權(quán)值向量；從K＝0開始，計(jì)算第K次迭代時(shí)，第i個(gè)陣元的參考信號；所述參考信號的確定因素包括變加載系數(shù)，所述變加載系數(shù)依據(jù)采樣點(diǎn)的數(shù)目確定；迭代計(jì)算更新的權(quán)值向量，并重新執(zhí)行參考信號計(jì)算步驟；陣列收斂后，計(jì)算合并輸出。本發(fā)明通過對加載系數(shù)μ值的靈活選取，可以適用于不同的應(yīng)用場景；在收斂速度和穩(wěn)態(tài)輸出性能上均表現(xiàn)優(yōu)異，提高了計(jì)算性能，降低計(jì)算的復(fù)雜度，對深空天線組陣中的波束成型方法性能的改進(jìn)有重要的作用。
文檔編號H04B7/02GK102006105SQ20101053209
公開日2011年4月6日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者封曉弢, 尚勇, 李霞 申請人:北京大學(xué)