智能天线技术在TD-SCDMA系统中的应用

介绍了智能天线技术及其在TD-SCDMA系统中的应用.通过对阵元接收信号加权处理,形成天线波束,使天线主波束对准用户信号到达方向,旁瓣或零陷对准干扰信号到达方向,可达到抑制干扰、提高接收灵敏度的目的.使用智能天线可以在不显著增加系统复杂程度的情况下扩充容量、加大覆盖范围、降低误码率.     

基于软件无线电的智能天线

20世纪90年代以来,随着通信技术的发展,智能天线成为一个新的研究热点。经研究发现,智能天线可将无线电的信号导向具体的方向,产生空间定向波束,使天线主波束对准用户信号到达方向DOA,旁瓣或零陷对准干扰信号的方向,达到充分高效利用移动用户信号并删除或抑制干扰信号的目的。利用各个移动用户间信号空间特征的差异,通过阵列天线技术在同一信道上接受和发射多个移动用户信号而不发生相互干扰,使无线电频谱的利用和信号的传输更有效。智能天线应用非常广泛,它在提高通信质     

一种有限快拍情况下基于特征空间的稳健波束形成算法

有限快拍并在低信噪比（Signal to Noise Ratio, SNR）的情况下,广义旁瓣对消器（Generalized Sidelobe Canceller, GSC）能够将主波束对准期望信号方向,零陷对准干扰信号方向,从而最大程度的抑制干扰．但如果SNR过高且天线存在幅相误差,则可能将期望信号当做干扰同样被抑制．将接收信号的自相关矩阵进行特征分解,可以得到信号子空间与噪声子空间．基于特征空间的波束形成技术将常规的权矢量向此信号子空间投影,解决了高SNR情况下信号容易被抑制的问题．本文根据输入SN     

一种低副瓣宽零点的自适应波束形成算法

自适应波束形成算法能自动地将波束的主瓣对准期望用户信号的来波方向,零陷对准干扰信号的来波方向;但是常规的自适应算法形成的干扰零限比较尖锐,副瓣容易产生畸变,在干扰、天线平台快速移动的情况下,其性能将会严重下降。本文基于对权值的范数约束和对零点的最小二乘线性约束优化,提出了一种降低副瓣电平并且加宽零点的自适应波束形成算法。理论分析和计算机仿真结果证明了新算法的有效性     

一种低副瓣宽零点的自适应波束形成算法

自适应波束形成算法能自动地将波束的主瓣对准期望用户信号的来波方向,零陷对准干扰信号的来波方向;但是常规的自适应算法形成的干扰零限比较尖锐,副瓣容易产生畸变,在干扰、天线平台快速移动的情况下,其性能将会严重下降.基于对权值的范数约束和对零点的最小二乘线性约束优化,提出了一种降低副瓣电平并且加宽零点的自适应波束形成算法.理论分析和计算机仿真结果证明了新算法的有效性.     

智能天线的MUSIC算法研究

智能天线系统是具有自适应信号处理能力的天线阵列,利用数字信号处理技术对多个不同的用户产生多个空间波束,每个波束各自自动地对准不同用户的来波方向,把零陷方向对准干扰方向,从而消除多址干扰,提高移动通信系统的性能。智能天线应用的一个关键问题是对用户的入射角度进行估计,即波达方向(DOA)估计问题,MUSIC算法是DOA估计的一种,是利用输入协方差矩阵的特征结构,具有高分辩能力的多重信号分类技术。通过对MUSIC算法的仿真,验证了MUSIC算法具有稳定、高分辨、高精度和计算量较小的优点。     

估计强干扰信号波达角度的一种新方法

在强干扰环境下，选择特定的步长因子，能够促使恒模算法抑制强干扰信号，然而，恒模算法的收敛过程较长，且输出信干燥比不高。首先导出了恒模算法权向量和干扰信号的波达角度之间的关系，然后利用这一关系能够迅速求出强干扰信号的波达角度，最后，计算机仿真验证了该方法。在已知期待信号波达角度的条件下，就可以把天线阵的主波束对准期待信号，而把零陷对准强干扰，较好地实现波束形成。     

基于转发路径优化的交叉眼干扰结构

为了降低因路径引起的波程差,提出一种基于转发路径优化的交叉眼干扰结构。通过分析交叉眼信号传播路径,建立干扰信号传播路径模型。在雷达来波方向偏离交叉眼干扰天线中垂线的条件下,改变交叉眼双环路接收天线和发射天线位置,可以有效减小干扰距离较远时因波程差造成的相位变化,提高交叉眼干扰效果。仿真结果表明：在该结构下,交叉眼干扰与雷达的距离越远,波程差越小;雷达来波方向偏离交叉眼干扰天线中垂线越严重,波程差越小;当交叉眼干扰距离雷达较远（r>3 km）时,交叉眼天线中垂线附近波程差即可忽略,使干扰信号到达雷达时的相位差能够满足干扰要求。     

统一扩频测控系统接收信号处理技术

统一扩频测控体制的多飞行器测控系统应用自适应天线数字多波束形成 技术对目标实施跟踪和测控。采用恒模降列和自适应信号对消器估计出各个信号的波达方向（DOA），应用最小干扰噪声功率判据获得最优加权向量。为了提高天线系统的处理增益，用最优加权向量形成波束，有效地消除多址干扰的影响。波束形成处理器得到的相对相位偏移向量用于上行遥控信号分时发送时，形成对指定目标的高增益波束。对恒模阵列和自适应信号对消器估计获得的导向向量用于数字多波束形成的性能进行了仿真研究。     

通信约束下的干扰波束成形和功率分配方法

通扰一体是网络信息体系和网电攻防融合的重要手段之一。针对电子战中频谱环境复杂、通信质量无法保证、干扰信号难以灵活控制的问题,提出了一种通信约束下的干扰系统设计方法。利用多天线空分复用增益,同时进行信息传输与通信干扰,通过对波形的合理设计避免我方干扰信号对己方通信信号的影响,提高干扰效果的同时保证通信系统有效性。考虑基于零空间的干扰波束成形和干扰目标的威胁等级,建立了通扰一体的干扰效果最优化问题。在3种不同的先验信息条件下对优化问题进行求解。仿真结果表明,该方案充分利用了多天线的空分复用增益和干扰目标的各种先验信息,在对抗环境下避免了干扰信号对己方通信信号的影响,且在能耗相同的情况下能达到更好的干扰效果。     

A Blind Adaptive Jamming Canceller Using Antenna Array for GPS Receiver

Traditional beamformers need to know the incident angle of the desired signal leading while its ability to handle interference is limited. In this paper, the constrained steer vector of linearly constrained minimum-variance (LCMV) beamformer is modified to make sidelobe null to direction of powerful jammer. In addition, the state-space concept is used to describe the anti-jammer filter, and Kalman filter algorithm is deduced by building the observation model and measurement equation. The new method is more efficient on computation and more robust to survive environment with large scale variation in interference strength. Finally, simulation results shows that the new approach can form the null with its depth in proportion to power in direction of jammer, and has steady convergence process. The novel method can effectively improve the signal-to-jammer-plus-noise power ratio (SJNR) of GPS signals to make the correlation peak easy to track.     

一种无需先验信息的抗多点源干扰方法

针对存在主瓣干扰在内的多点源干扰情况,现有的阻塞矩阵预处理和特征投影预处理都取得了一定的抗干扰效果,其主要思想都是先通过预处理消除主瓣干扰,再进行常规自适应波束形成,实现对主瓣干扰的抑制,但是这2种方法需要期望和干扰的先验信息来构造预处理矩阵。为解决实际运用当中先验信息无法直接获取的问题,采用强弱信号波达方向估计方法和估计出期望信号方向和干扰方向,再结合基于伪协方差矩阵的特征投影预处理的主瓣抗干扰方法,得到一种无需先验信息的抗多点源干扰算法。仿真实验结果表明,所提方法在不知道角度先验信息的条件下于多点源干扰处形成了大于60 dB的空陷,且相比于其他方法,波形保持好,受快拍数的影响小,取得了较好的抗多点源干扰效果。     

抵消相干干扰的方向特性

分析了利用三元阵抵消干扰的方向特性,主要分析了当期望信号偏离基阵的垂线方向或对期望信号的传播方向的估计存在误差时和当干扰的传播方向接近于期望信号的传播方向时,提取出期望信号相对误差的大小相关性。结果表明：提取期望信号的相对误差主要取决于期望信号传播方向与基阵垂线的夹角,而干扰与期望信号的幅度比及它们频谱之间的相位差对相对误差的影响较小。     

抵消相干干扰的方向特性

分析了利用三元阵抵消干扰的方向特性,主要分析了当期望信号偏离基阵的垂线方向或对期望信号的传播方向的估计存在误差时和当干扰的传播方向接近于期望信号的传播方向时,提取出期望信号相对误差的大小相关性.结果表明：提取期望信号的相对误差主要取决于期望信号传播方向与基阵垂线的夹角,而干扰与期望信号的幅度比及它们频谱之间的相位差对相对误差的影响较小.     

基于改进广义线性组合算法的极化阵列稳健波束形成

为提升极化阵列波束形成的稳健性,将广义线性组合(general linear combination, GLC)算法应用于极化阵列. 分析了GLC算法在较高输入信噪比条件下,阵列存在阵元扰动和期望信号(signal of interest, SOI)波达方向(direction of arrival, DOA)误差时,输出的信干噪比随快拍数增加而下降的原因,并提出了一种结合转换函数的改进GLC算法. 所提算法根据采样协方差矩阵(sample covariance matrix, SCM)特征值相关参数的大小,对信噪比进行判断. 信噪比较高时,采用改进GLC算法计算对角加载量(diagonal loading level, DLL);信噪比较低时,采用原GLC算法计算DLL,从而使得所提算法在任意输入信噪比和快拍下的输出信干噪比均大于或等于原GLC算法. 通过主瓣干扰条件下的计算机仿真实验验证了所提算法的有效性.      

基于拉伸处理的宽带宽角波束形成技术

为了抑制宽带干扰信号,提出了一种宽带大扫描角接收波束形成新方法.该方法对接收线性调频信号做拉伸处理和窄带滤波,然后把宽带相位补偿权和窄带权相结合形成最优权.最优权在目标方向形成主瓣的同时在干扰方向形成宽、深的凹口,从而提高了输出信干比.经拉伸处理和窄带滤波的目标信号带宽大大降低,数据采样率也大大降低,因此计算量减小,利于工程实现.仿真结果表明,该算法可有效抑制宽带干扰信号,并具有较好的稳健性.     

单干扰旁瓣对消器的方向性性能仿真分析

为了研究干扰对消对阵列方向性的影响,引入了主阵列方向图的峰瓣比、对消单元峰扰比和峰信比3个参数。通过对这几个参数的仿真可看出:阵元数的变化不影响方向性随峰瓣比变化的曲线形状;峰扰比大于峰瓣比或者峰瓣比小于10 dB时的旁瓣对消会导致方向性的严重恶化。表明方向性的起伏与阵列增益没有必然的联系,而峰瓣比和峰扰比的大小关系以及峰瓣比的绝对值起着决定性的作用。对一个弧形阵列旁瓣对消器的改进设计验证了该结论可以从线阵推广到任意阵列。     

单干扰旁瓣对消器的方向性性能仿真分析

为了研究干扰对消对阵列方向性的影响,引入了主阵列方向图的峰瓣比、对消单元峰扰比和峰信比三个参数。通过对这几个参数的仿真可看出:阵元数的变化不影响方向性随峰瓣比变化的曲线形状;峰扰比大于峰瓣比或者峰瓣比小于10dB时的旁瓣对消会导致方向性的严重恶化。表明方向性的起伏和阵列增益没有必然的联系,而峰瓣比和峰扰比的大小关系以及峰瓣比的绝对值起着决定性的作用。对一个弧形阵列旁瓣对消器的改进设计验证了该结论可以从线阵推广到任意阵列。     

大型天线主反射面位姿调整机构设计

本文提出一种大型天线主反射面的位姿调整机构,它将天线主反射面作为位姿调整机构的负载,按照一种特定的安装方式实现主天线面的固定支撑并通过伸缩运动实现单自由度平动的主动调整机构,主要包括滚珠丝杠、箱体组合、套筒组合、滑块组合和涡轮蜗杆等部分.其优点是结构刚度大、承载能力强、响应速度快、具有很高的传动精度和可靠性,通过借助蜗轮蜗杆的自锁特性来避免滚珠丝杠副的逆转,用以保证主反射面调整工作的稳定,能够实现天线主反射面的位姿调整和精度控制,补偿因重力变形和安装误差等因素导致的天线性能和指向的变化.