一种基于降阶开环自适应滤波的DSSS接收机抗异址干扰方法与流程

本发明涉及一种dsss接收机抗异址干扰方法，特别涉及一种基于降阶开环自适应滤波的dsss接收机抗异址干扰方法，属于航天领域。

背景技术：

直接序列扩频(dsss)信号具有高隐蔽性，抗截获、干扰能力强等优点，在卫星导航定位系统、航天测控通信系统、民用通信等领域得到了广泛应用。dsss接收机利用dsss信号中调制伪码的相关特性，实现对接收信号的检测和同步。然而，在基于dsss的多用户系统中，由于不同用户分配的伪码序列之间并非完全正交，其互相关函数不为零，导致用户间存在异址干扰。当异址干扰功率较大时，dsss接收机性能急剧下降。

基于自适应滤波的抗干扰算法，具有较好的抗干扰能力，因此受到了广泛的关注。

在2006年ieeetransactionsonaerospaceandelectronicsystems第42卷3期第891页至903页由shannond.blunt等人发表的“multistaticadaptivepulsecompression”一文中，提出基于迭代最小均方误差(rmmse)的多基地自适应脉冲压缩(mapc)算法。基于rmmse的mapc算法保留了自适应滤波算法良好的抗干扰能力。它采用开环结构，较最小均方(lms)算法而言收敛条件鲁棒性更高，所需的迭代次数更少。但该算法滤波器阶次限定为一个周期的基带发射波形采样点数目，因此rmmse滤波器阶次大、算法复杂度高。

在2015年ieeetransactionsonaerospaceandelectronicsystems第51卷1期第548页至564页由zhengzhengli等人发表的“fastadaptivepulsecompressionbasedonmatchedfilteroutputs”一文中，提出快速自适应脉冲压缩算法，对脉冲压缩结果进行rmmse滤波，通过大幅降低滤波器阶次，在少量性能损失的前提下，显著减小了运算复杂度。但该算法针对雷达脉冲信号模型设计，仅适用于脉冲信号，并不适用于具有连续波特点的dsss信号模型；且该算法仅针对单基地雷达应用场景，尚没有扩展到多基地雷达(多用户场合)或异址干扰应用场景。因此为了将其应用在dsss接收机中，以设计低复杂度降阶rmmse抗异址干扰算法，尚需要针对连续直扩信号模型，对算法进行适应性修正，并将算法扩展到异址干扰应用场景下。

因此，本发明就是基于上述问题而产生的技术发明，就本发明的内容而言，国内外尚未见报道。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种基于降阶开环自适应滤波的dsss接收机抗异址干扰方法，通过对接收信号进行匹配滤波和开环自适应滤波，实现对由于异址干扰造成的互相关的抑制，获得观测时间内不同延迟处信号复幅度估计，进而实现对接收信号的检测与参数估计。

实现本发明的技术方案如下：

一种基于降阶开环自适应滤波的dsss接收机抗异址干扰方法，包括以下步骤：

(1)设置迭代次数上限，迭代计数器初值设为0，设置降阶开环自适应滤波单元中滤波模块的滤波器阶次为2n-1，n为不大于l的正整数，l为一个伪码周期内的采样点数目；

(2)匹配滤波模块对接收的数字基带信号进行匹配滤波，获得匹配滤波结果并输出给降阶开环自适应滤波单元中的滤波模块和复幅度初值计算模块；

(3)复幅度初值计算模块接收匹配滤波结果计算复幅度估计的初值，并输出给相关函数计算模块；

(4)相关函数计算模块接收并进行相关函数计算，得到五种不同延迟的相关函数ρk(l,2l)、ρk(l,l)、ρk(l,0)、ρk(l,-l)和ρk(l,-2l)，其中，*为取共轭符号，d为用于相关的两复幅度估计的延迟差，d的取值分别为2l、l、0、-l、-2l，将所得相关函数输出给滤波器系数计算模块，。

(5)滤波器系数计算模块接收ρk(l,2l)、ρk(l,l)、ρk(l,0)、ρk(l,-l)和ρk(l,-2l)，计算滤波器系数并将其输出给滤波模块；

(6)滤波模块更新本次迭代的滤波器系数并按照公式(8)对匹配滤波结果进滤波，输出新的滤波结果作为新的复幅度估计，迭代计数器加1；

若迭代计数器值达到迭代次数上限，则进入步骤(7)；否则，将输出给相关函数计算模块，重复步骤(4)～(6)，开始新一轮的迭代滤波处理；

(7)结束对接收信号的降阶rmmse自适应滤波，输出给后续检测单元。

进一步地，步骤(2)中匹配滤波模块按照公式(1)对接收数字基带信号进行匹配滤波：

其中，表示一个伪码周期内的接收信号采样序列，表示对应于通道k的一个伪码周期内的伪码采样序列，k＝0,1,2...,k-1，k为通道数目，l是延迟采样标号，上标h表示共轭转置，上标t表示转置；滤波结果为由2n-1个连续匹配滤波采样点组成。

进一步地，步骤(5)中所述的滤波器系数采用下述方法计算：

其中，是由伪码采样序列线性相关结果rkk(a)～rkk(b)组成的向量，a、b为相关延迟变量，即为移位结果，移位量为|j|，j为正则左移，j为负则右移；

uk为(2n-1)×(2n-1)维矩阵，由zk(l)中的噪声项推导而来，具体为

σ²为噪声方差；

qkq为(2n-1)×(2n-1)维矩阵，且当q＝k时，qkq由期望信号项推导而来，当q≠k时，qkq由异址干扰项推导而来，具体为

其中

这里，为5个矩阵之和，矩阵规模为(2n+2l-3)×(2n+2l-3)；表示列号与行号之差为b的对角线为向量且其它元素均为0的矩阵；

本发明所提出的基于降阶开环自适应滤波的dsss接收机抗异址干扰方法的有益效果如下：

1、该方法利用降阶rmmse算法对接收基带数字信号进行降阶降阶开环自适应滤波，可以实现对异址干扰的互相关旁瓣的抑制。

2、从功能上分析：相比已有的基于单基地雷达脉冲信号的rmmse算法，所提算法针对具有连续波特征的信号模型，对rmmse滤波器系数进行了修正，并将降阶rmmse算法推展到了异址干扰应用场景下。满足了常规航天领域的dsss接收机抗异址干扰的需求。

3、从性能上分析：该方法采用自适应滤波技术，抗异址干扰能力强。同时，该方法采用开环结构，相比已有的lms算法在收敛速度和收敛条件的鲁棒性上具有明显优势。

4、同时本方法利用匹配滤波充分利用了伪码的相关特性，在此基础上，可实现低阶次的rmmse滤波(即(2n-1)＜＜l，l为常规基于直接接收信号的rmmse滤波器阶次)，进而实现快速异址干扰抑制。

附图说明

图1为本发明的基于降阶开环自适应滤波的dsss接收机抗异址干扰方法的结构框图。

具体实施方式

一种基于降阶开环自适应滤波的dsss接收机抗异址干扰方法，包括以下步骤：

(1)设置迭代次数上限，迭代计数器初值设为0，设置降阶开环自适应滤波模块中滤波模块的滤波器阶次为2n-1，n为不大于l的正整数，l为一个伪码周期内的采样点数目；

(2)匹配滤波模块按照公式(1)对接收数字基带信号进行匹配滤波，获得匹配滤波结果输出给降阶开环自适应滤波模块中的滤波模块和复幅度初值计算模块；

其中，表示一个伪码周期内的接收信号采样序列，表示对应于通道k的一个伪码周期内的伪码采样序列，k＝0,1,2...,k-1，k为通道数目，l是延迟采样标号，上标h表示共轭转置，上标t表示转置。滤波结果为由2n-1个连续匹配滤波采样点组成。

(3)复幅度初值计算模块接收匹配滤波结果根据公式(2)计算复幅度估计的初值，输出给相关函数计算模块；

(4)相关函数计算模块接收并进行复幅度估计，得到ρk(l,2l)、ρk(l,l)、ρk(l,0)、ρk(l,-l)和ρk(l,-2l)，并将其输出给滤波器系数计算模块，其中，*为取共轭符号，d为用于相关的两复幅度估计的延迟差。

(5)滤波器系数计算模块接收ρk(l,2l)、ρk(l,l)、ρk(l,0)、ρk(l,-l)和ρk(l,-2l)，并计算滤波器系数输出给滤波模块；其中的计算如下：

其中，是由伪码采样序列线性相关结果rkk(a)～rkk(b)组成的向量，a、b为相关延迟变量，即为移位结果，移位量为|j|，j为正则左移，j为负则右移；

uk为(2n-1)×(2n-1)维矩阵，由中的噪声项推导而来，具体为

σ²为噪声方差。

qkq为(2n-1)×(2n-1)维矩阵，且当q＝k时，qkq由期望信号项推导而来，当q≠k时，qkq由异址干扰项推导而来，具体为

其中

这里，为5个矩阵之和，矩阵规模为(2n+2l-3)×(2n+2l-3)；表示列号与行号之差为b的对角线为向量且其它元素均为0的矩阵；

(6)滤波模块更新本次迭代的滤波器系数并按照公式(8)对匹配滤波结果进滤波，输出新的滤波结果作为新的复幅度估计，迭代计数器加1；

若迭代计数器值达到迭代次数上限，则进入步骤(7)；否则，将输出给相关函数计算单元，重复步骤(4)～(6)，开始新一轮的迭代滤波处理；

(7)结束对接收信号的降阶rmmse自适应滤波，输出给后续检测单元。