专利名称：深空接收天线组阵相关加权方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及空天线组阵下行信号接收中的波束成型相关技术，更具体的说，涉及 一种深空接收天线组阵相关加权方法及系统。
背景技术：
大规模天线组阵是深空探测地面接收系统所采用的主要结构，通过多个天线的组 阵，可以有效地接收来自深空探测器，低信噪比的信号。天线组阵技术使用多个天线接收信号。这些来自各个不同天线单元的信号经过后 续的处理，在对相位和延迟进行调整后，加权合并输出。经过相关合并处理，输出信号的信 噪比SNR相比单个天线有很大的提高，因此天线阵技术很适用于接收很低信噪比信号的深 空通信系统。由于到达各个阵元的信号经过的路径不同，从而造成了不同的相位延迟，因此天 线阵技术中一个核心问题就是对来自不同天线单元的接收信号Xi(t)进行相关合并。这可 以通过寻找具有最大合并信噪比的最优权值{Wi (t)，i = 1，2，. . . N}来实现。获得相关权 值，即可对信号进行相关合并输出Y{t) = X{t)-W目前国际上流行的最优权值的方法具有较好的收敛性能，收敛速度较快(绝大多 数情况下能在10次迭代以内收敛)，但是在较低的信噪比情况下会有一定的相位漂移，导 致输出不稳定。
发明内容
本发明提出了一种深空接收天线组阵相关加权方法及系统，该技术在具有较高收 敛速度的同时，还具有较好的稳态输出性能。一方面，本发明一种深空接收天线组阵相关加权方法中，所述深空天线组阵有N 个阵元，第i个阵元接收到的来自航空器的信号采样为Xi，i = 1，2，. . .，N，N为自然数；阵 元接收的信号矩阵为X = [Xl，x2，. . .，xN]；该方法包括如下步骤初始化权值向量；从K = 0开始，计算第K次迭代时，第i个阵元的参考信号；所述参考信号的确定因素包括变加载 系数，所述变加载系数依据采样点的数目确定；迭代计算更新的权值向量，并重新执行步骤 B ；在所述更新的权值向量趋于收敛后，依据所述参考信号与其对应权值的乘积，计算合并 输出。上述深空接收天线组阵相关加权方法，优选初始化的权值向量为= [1，
1，· · ·，1 ] ν 0上述深空接收天线组阵相关加权方法，优选所述步骤B中，所述参考信号依据下 式确定
N xiK = Z {χJWjilir) + μχι ；
其中，符号[]*表示取共轭向量，也就是说'表示Wi 的共轭向量；μ为所述变 加载系数，该变加载系数为可选参数，0< μ < 1 ;Κ为整数，且Κ>0。上述深空接收天线组阵相关加权方法，优选所述步骤C中，所述更新的权值向量 依据下式确定
权利要求
1.一种深空接收天线组阵相关加权方法，所述深空天线组阵有N个阵元，第i个阵元接 收到的来自航空器的信号采样为Xi，i = 1，2，...，N，N为自然数；阵元接收的信号矩阵为 X = [X1, X2, ... , xN]；其特征在于，该方法包括如下步骤步骤A，初始化权值向量；步骤B，从K = 0开始，计算第K次迭代时，第i个阵元的参考信号；所述参考信号的确 定因素包括变加载系数，所述变加载系数依据采样点的数目确定；步骤C，迭代计算更新的权值向量，并重新执行步骤B ；步骤D，在所述更新的权值向量趋于收敛后，依据所述参考信号与其对应权值的乘积， 计算合并输出。
2.根据权利要求1所述的深空接收天线组阵相关加权方法，其特征在于，所述步骤A 中，初始化的权值向量为w(tl) = [1，1，...，1]N。
3.根据权利要求2所述的深空接收天线组阵相关加权方法，其特征在于，所述步骤B 中，所述参考信号依据下式确定
4.根据权利要求3所述的深空接收天线组阵相关加权方法，其特征在于，所述步骤C 中，所述更新的权值向量依据下式确定
5.根据权利要求4所述的深空接收天线组阵相关加权方法，其特征在于，所述步骤B 中，所述变加载系数μ依据下式确定a)当采样点ncor > 2000，在收敛前先使用μ值为0的算法，初步收敛后再加以合适的μ值使阵列进一步收敛;b)当采样点数ncor< 2000，通过仿真实验确定预置μ值变换法则。
6.根据权利要求5所述的深空接收天线组阵相关加权方法，其特征在于，所述步骤D 中，所述合并输出由下式确定
7. 一种深空接收天线组阵相关加权系统，所述深空天线组阵有N个阵元，第i个阵元接收到的来自航空器的信号采样为Xi，i = 1，2，...，N，N为自然数；阵元接收的信号矩阵为 X = [xi; x2, ... , xn]；其特征在于，包括用于初始化权值向量的模块；用于从K = 0开始，计算第K次迭代时，第i个阵元的参考信号；所述参考信号的确定 因素包括变加载系数，所述变加载系数依据采样点的数目确定的模块；用于迭代计算更新的权值向量的模块；用于在所述更新的权值向量趋于收敛后，依据所述参考信号与其对应权值的乘积，计 算合并输出的模块。
8.根据权利要求7所述的深空接收天线组阵相关加权系统，其特征在于，所述初始化 的权值向量为= [1，1，...，1]N。
9.根据权利要求8所述的深空接收天线组阵相关加权系统，其特征在于，所述参考信 号依据下式确定
10.根据权利要求9所述的深空接收天线组阵相关加权系统，其特征在于，所述更新的 权值向量依据下式确定
11.根据权利要求10所述的深空接收天线组阵相关加权系统，其特征在于，所述变加 载系数μ依据下式确定a)当采样点数ncor> 2000，在收敛前先使用μ值为ο的算法，初步收敛后再加以合适的μ值使阵列进一步收敛;b)当采样点数ncor< 2000，通过仿真实验确定预置μ值变换法则。
12.根据权利要求11所述的深空接收天线组阵相关加权系统，其特征在于，所述合并 输出由下式确定
全文摘要
本发明公开了一种深空接收天线组阵相关加权方法及系统。该方法包括深空天线组阵有N个阵元，第i个阵元接收到的来自航空器的信号采样为xi，i＝1，2，...，N，该方法包括初始化权值向量；从K＝0开始，计算第K次迭代时，第i个阵元的参考信号；所述参考信号的确定因素包括变加载系数，所述变加载系数依据采样点的数目确定；迭代计算更新的权值向量，并重新执行参考信号计算步骤；阵列收敛后，计算合并输出。本发明通过对加载系数μ值的灵活选取，可以适用于不同的应用场景；在收敛速度和稳态输出性能上均表现优异，提高了计算性能，降低计算的复杂度，对深空天线组阵中的波束成型方法性能的改进有重要的作用。
文档编号H04B7/02GK102006105SQ20101053209
公开日2011年4月6日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者封晓弢, 尚勇, 李霞 申请人:北京大学