一种基于数字信道化的通道补偿方法

摘要

本发明公开了一种基于数字信道化的通道补偿方法，属于阵列信号处理领域；首先确定通道补偿过程中数字信道化数K和各被补偿通道所要使用的抽头延迟线数l；其次根据设置的采样点数分别对参考通道和被补偿通道进行采样，并根据数字信道化数分别对采样数据进行信道划分，并求得所有被补偿通道各信道的自适应权值；最后各被补偿通道的各信道信号乘以自适应权值，得到与参考通道对应的信道信号频带一致的信号矢量，完成补偿。经过数字信道化处理后，减少了每个信道内的失配波纹数，只需很少的抽头延迟线就能取得较好的对消比，降低了运算量，提高了运算速度，便于实时处理。

主权项

1.一种基于数字信道化的通道补偿方法，其特征在于：步骤一、确定通道补偿过程中数字信道化数K和各被补偿通道所要使用的抽头延迟线数l；第1步、假设阵列信号有N个通道，即被补偿通道X_j，j=1,2,…,N，选取其中的任意一个通道作为参考通道Y；第2步、设置采样点数M、数字信道化数K和抽头延迟线总数m，m大于或等于2；第3步、取抽头延迟线个数l=2；第4步、取循环次数i＝1；第5步、根据第2步中设置的采样点数对参考通道Y和被补偿通道X_i进行采样，采样数据分别记为y(n)、x_i(n)，n=1,2,…，M；根据第2步中设置的数字信道化数将采样数据分别划分为K个信道，每个信道数据记为y_k(n)和x_ik(n)，k＝1,2,…,K；第6步、根据最小均方准则，求使被补偿通道X_i的第k个信道的对消剩余最小的自适应权值：$W_k=R_k^{-1}{Z}_k---\left(1\right)$其中，W_k＝[w_k1 w_k2 w_k3]^T为自适应权值；R_k是被补偿通道X_i的第k个信道的干扰协方差矩阵，Z_k是被补偿通道X_i和参考通道Y的第k个信道的干扰互协方差矩阵，其表达式分别是：$R_k=\left[\begin{array}{cccccc}{r}_{x_{\mathrm{ik}}{x}_{\mathrm{ik}}}\left(0\right)& r_{x_{\mathrm{ik}}{x}_{\mathrm{ik}}}\left(\Delta \right)& .& .& .& r_{x_{\mathrm{ik}}{x}_{\mathrm{ik}}}\left(\mathrm{l\Delta }\right)\\ r_{x_{\mathrm{ik}}{x}_{\mathrm{ik}}}^{*}\left(\Delta \right)& r_{x_{\mathrm{ik}}{x}_{\mathrm{ik}}}\left(0\right)& .& .& .& r_{x_{\mathrm{ik}}{x}_{\mathrm{ik}}}\left(\Delta \right)\\ .& .& & & & .\\ .& .& & & & .\\ .& .& & & & .\\ r_{x_{\mathrm{ik}}{x}_{\mathrm{ik}}}^{*}\left(\mathrm{l\Delta }\right)& r_{x_{\mathrm{ik}}{x}_{\mathrm{ik}}}^{*}\left(\Delta \right)& .& .& .& r_{x_{\mathrm{ik}}{x}_{\mathrm{ik}}}\left(0\right)\end{array}\right]---\left(2\right)$$Z_k={\left[\begin{array}{cccc}{r}_{x_{\mathrm{ik}}{y}_k}\left(0\right)& r_{x_{\mathrm{ik}}{y}_k}\left(\Delta \right)& ...& r_{x_{\mathrm{ik}}{y}_k}\left(\mathrm{l\Delta }\right)\end{array}\right]}^T---\left(3\right)$式中，t＝0,Δ,…,lΔ，为x_ik的自相关函数；t'＝0,Δ,…,lΔ，为x_ik和y_k的互相关函数；Δ表示抽头延迟线时钟节拍；（）^*为（）的伴随矩阵；第7步、分别根据（4）式和（5）式求得被补偿通道X_i的第k个信道的对消剩余和对消剩余功率：$r_k\left(n\right)=y_k\left(n\right)-W_k^H{X}_{\mathrm{ik}}---\left(4\right)$$E\left\{{\left|r_k\right|}^2\right\}=E\left\{(y_k-W_k^H{X}_{\mathrm{ik}}){(y_k-W_k^H{X}_{\mathrm{ik}})}^{*}\right\}$（5）$=E\left\{{\left|y_k\right|}^2\right\}-Z_k^H{R}_k^{-1}{Z}_k$其中，E{·}表示求数学期望；X_ik＝[x_ik(n)x_ik(n-Δ)x_ik(n-2Δ)]^T为被补偿通道X_i的第k个信道的信号矢量；（）^H为（）的转置矩阵；第8步、求被补偿通道X_i的第k个信道的对消比${\mathrm{CR}}_k=\frac{E\left\{{\left|r_k\right|}^2\right\}}{E\left\{{\left|y_k\right|}^2\right\}}---\left(6\right)$第9步、求被补偿通道X_i的对消比$\mathrm{CR}=\frac{\underset{k=1}{\overset{K}{\Sigma }}E\left\{{\left|r_k\right|}^2\right\}}{\underset{k=1}{\overset{K}{\Sigma }}E\left\{{\left|y_k\right|}^2\right\}}---\left(7\right)$第10步、若CR值不满足预定条件，且l不大于抽头延迟线总数m，则l加1，并返回第4步，如果l加1之前已达到抽头延迟线总数m，则调整数字化信道模块的数字信道化数K的值，重新执行第3步；若CR值满足预设条件，则执行第11步；第11步、循环次数i自加1，若i不大于被补偿通道数N，则返回第5步；否则，将当前l、K的值确定为实际补偿所用的参数，完成步骤一；步骤二、在实际补偿时，对参考通道Y和各被补偿通道X_i进行采样，根据第11步中确定的数字信道化数将每个通道的采样数据分别划分为K个信道，每个信道数据记为y_k(n)和x_ik(n)，k＝1,2,…,K；将第11步中确定的l值代入公式（1）~（3）计算每个被补偿通道中各信道的自适应权值；然后，各被补偿通道的各信道信号乘以相应的自适应权值得到被补偿后各通道的信号矢量Y'_i=[y_i1'y_i2'…y_iK']，其中，${y_{\mathrm{ik}}}^{\prime }=W_k^H{X}_{\mathrm{ik}},$i＝1,2,…,N,k＝1,2,…,K。