一种基于参考波形的导航信号收发隔离自适应对消方法

技术领域

本申请涉及无线电通信技术领域，特别是涉及一种基于参考波形的导航信号收发隔离自适应对消方法。

背景技术

在低轨卫星上播发导航信号，与中高轨卫星系统共同为用户提供导航服务，可改善用户的空间观测几何构型。同时，低轨卫星需要接收中高轨导航信号，实现自主定轨功能，因此对低轨卫星而言，一方面需要接收中高轨导航信号，同时还需要对地播发导航信号，对地播发的导航信号将对中高轨导航信号的接收产生同频干扰，因此低轨卫星在接收中高轨导航信号的同时需要解决同频信号的收发隔离问题。

对于收发隔离问题，目前常用的解决途径包括：优化收发天线与星体结构，降低发射天线到接收天线的信号辐射泄露程度，该方法依赖于卫星平台及天线设计，可用于较大卫星平台，对于小型低轨卫星平台，星体隔离度受限。此外，还可以采用对消的方法，根据干扰信号的波形，从接收信号中将其对消掉，传统对消方法，是基于本地生成的干扰信号波形进行对消处理，但由于真实的干扰信号经过信道传输，包括射频通道、功放、天线、空间传输等环节，导致实际接收到的干扰信号存在一定的幅相失真，而本地生成的干扰信号波形难以精确刻画上述信道特性，因此导致对消效果不理想。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于参考波形的导航信号收发隔离自适应对消方法。

一种基于参考波形的导航信号收发隔离自适应对消方法，所述方法包括：

低轨卫星的接收天线同时接收发射天线向外辐射的低轨导航信号以及中高轨卫星发射的中高轨导航信号，得到合路后的合路信号；

将发射机天线入口处发射的低轨导航信号作为模拟参考干扰信号，根据所述模拟参考干扰信号和所述合路信号进行模拟对消，得到模拟对消结果；

对所述模拟对消结果进行变频和采样，得到中频数字信号，对所述模拟参考干扰信号进行变频和采样，得到数字参考干扰信号；

根据所述数字参考干扰信号和所述中频数字信号进行自适应数字对消，得到数字对消结果，以实现同时同频信号的收发隔离。

在其中一个实施例中，还包括：将所述数字参考干扰信号输入时域自适应滤波器，利用对应的滤波器系数进行自适应滤波，得到滤波后的数字参考干扰信号；从所述中频数字信号中将所述滤波后的数字参考干扰信号进行对消，得到数字对消结果。

在其中一个实施例中，还包括：根据所述数字对消结果计算得到滤波器系数为：

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其中，

在其中一个实施例中，还包括：对所述模拟参考干扰信号进行功分移相，得到所述模拟参考干扰信号的两路正交分量；根据对应的参考载波估计结果对所述两路正交分量进行矢量调制，得到矢量调制后的信号；对所述矢量调制后的信号和所述合路信号进行对消处理，得到模拟对消结果。

在其中一个实施例中，还包括：对所述模拟对消结果进行功率估计，得到所述模拟对消结果的功率估计结果；根据所述功率估计结果，调整当前的参考载波估计结果为：

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其中，

在其中一个实施例中，还包括：对所述模拟对消结果进行模拟功率估计，得到模拟功率估计结果，对所述中频数字信号进行数字功率估计，得到数字功率估计结果；

根据所述模拟功率估计结果和所述数字功率估计结果，得到所述模拟对消结果的功率估计结果。

在其中一个实施例中，还包括：在预先设置的相位搜索范围内遍历相位，根据功率估计结果最小时的相位值得到最佳相位；根据所述功率估计结果，对幅度进行调整以使功率估计结果最小，得到最佳幅度；根据所述最佳相位和所述最佳幅度，得到当前的参考载波估计结果。

在其中一个实施例中，还包括：所述预先设置的相位搜索范围为0~2π。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

低轨卫星的接收天线同时接收发射天线向外辐射的低轨导航信号以及中高轨卫星发射的中高轨导航信号，得到合路后的合路信号；

将发射机天线入口处发射的低轨导航信号作为模拟参考干扰信号，根据所述模拟参考干扰信号和所述合路信号进行模拟对消，得到模拟对消结果；

对所述模拟对消结果进行变频和采样，得到中频数字信号，对所述模拟参考干扰信号进行变频和采样，得到数字参考干扰信号；

根据所述数字参考干扰信号和所述中频数字信号进行自适应数字对消，得到数字对消结果，以实现同时同频信号的收发隔离。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

低轨卫星的接收天线同时接收发射天线向外辐射的低轨导航信号以及中高轨卫星发射的中高轨导航信号，得到合路后的合路信号；

将发射机天线入口处发射的低轨导航信号作为模拟参考干扰信号，根据所述模拟参考干扰信号和所述合路信号进行模拟对消，得到模拟对消结果；

对所述模拟对消结果进行变频和采样，得到中频数字信号，对所述模拟参考干扰信号进行变频和采样，得到数字参考干扰信号；

根据所述数字参考干扰信号和所述中频数字信号进行自适应数字对消，得到数字对消结果，以实现同时同频信号的收发隔离。

上述基于参考波形的导航信号收发隔离自适应对消方法，通过在低轨接收端对从发射通道耦合输出的低轨导航信号进行采集，利用发射天线入口处的低轨导航信号作为参考干扰信号，对包含同频同时的低轨导航信号以及中高轨导航信号的合路信号进行收发隔离，进而消除接收天线中耦合的强干扰，提升干扰信号的对消效果。其中，实现收发隔离具体是利用参考干扰信号，在信号模拟通道中进行干扰对消，实现对强干扰信号的抑制，使得后续数字采样器件正常工作，以及在数字域同时对经过模拟通道采样的参考干扰信号和经接收天线采集的合路信号进行自适应对消。本发明实施例，能够克服生成式干扰信号波形下对消效果不理想的问题，提升对干扰信号的抑制能力。

附图说明

图1为一个实施例中基于参考波形的导航信号收发隔离自适应对消方法的流程示意图；

图2为一个实施例中基于参考波形的导航信号收发隔离自适应对消装置的结构框图；

图3为一个实施例中模拟对消通道的结构框图；

图4为一个实施例中自适应数字对消处理模块的结构框图；

图5为一个具体实施例中功率估计结果随相位角度和信号幅度变化的仿真结果示意图；

图6为一个具体实施例中基于参考波形的导航信号收发隔离自适应对消装置的结构框图；

图7为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种基于参考波形的导航信号收发隔离自适应对消方法，包括以下步骤：

步骤102，低轨卫星的接收天线同时接收发射天线向外辐射的低轨导航信号以及中高轨卫星发射的中高轨导航信号，得到合路后的合路信号。

如图2所示的基于参考波形的导航信号收发隔离自适应对消装置的结构框图，发射机201通过调制变频以及功率放大器放大，输出对地播发的低轨导航信号

步骤104，将发射机天线入口处发射的低轨导航信号作为模拟参考干扰信号，根据模拟参考干扰信号和合路信号进行模拟对消，得到模拟对消结果。

从发射机天线入口处发射信号

步骤106，对模拟对消结果进行变频和采样，得到中频数字信号，对模拟参考干扰信号进行变频和采样，得到数字参考干扰信号。

将对模拟对消后得到的模拟对消结果输入下变频模块306进行下变频采样，得到中频数字信号

步骤108，根据数字参考干扰信号和中频数字信号进行自适应数字对消，得到数字对消结果，以实现同时同频信号的收发隔离。

自适应数字对消处理模块206根据输入的数字中频信号

上述基于参考波形的导航信号收发隔离自适应对消方法中，通过在低轨接收端对从发射通道耦合输出的低轨导航信号进行采集，利用发射天线入口处的低轨导航信号作为参考干扰信号，对包含同频同时的低轨导航信号以及中高轨导航信号的合路信号进行收发隔离，进而消除接收天线中耦合的强干扰，提升干扰信号的对消效果。其中，实现收发隔离具体是利用参考干扰信号，在信号模拟通道中进行干扰对消，实现对强干扰信号的抑制，使得后续数字采样器件正常工作，以及在数字域同时对经过模拟通道采样的参考干扰信号和经接收天线采集的合路信号进行自适应对消。本发明实施例，能够克服生成式干扰信号波形下对消效果不理想的问题，提升对干扰信号的抑制能力。

在一个实施例中，如图3所示，提供了一种模拟对消通道的结构框图，根据模拟参考干扰信号和合路信号进行模拟对消，得到模拟对消结果的步骤，包括：对模拟参考干扰信号进行功分移相，得到模拟参考干扰信号的两路正交分量；根据对应的参考载波估计结果对两路正交分量进行矢量调制，得到矢量调制后的信号；对矢量调制后的信号和合路信号进行对消处理，得到模拟对消结果。在本实施例中，利用经过射频信道、功放等处理后的参考干扰信号波形，可有效消除接收天线中耦合的强干扰，提升干扰信号的对消效果，此外，本发明设计模拟对消通道更加简单，能够快速进行模拟对消。

具体地，如图3所示，模拟参考干扰信号

在一个实施例中，如图6所示，提供了一种基于参考波形的导航信号收发隔离自适应对消装置的结构框图得到参考载波估计结果的步骤，包括：对模拟对消结果进行功率估计，得到模拟对消结果的功率估计结果；根据功率估计结果，调整当前的参考载波估计结果为：

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其中，

在本实施例中，对模拟对消结果及进行模拟粗估计和数字精估计，使参考载波的盲搜索结果更加精确。具体地，如图6所示，将模拟对消结果送入模拟功率估计器，进行粗估计，得到模拟功率估计结果，将模拟对消结果进行变频和采样，得到中频数字信号，对中频数字信号进行数字功率估计，得到精估计后的数字功率估计结果，根据模拟功率估计结果和数字功率估计结果，得到功率估计结果

（1）在0~2π范围内遍历相位

（2）根据功率估计值

在一个具体实施例中，如图5所示，提供了一种功率估计结果随相位角度和信号幅度变化的仿真结果示意图，预先设置的相位搜索范围为0~2π。在本实施例中，由图5可以看出，通过遍历0~2π和不同信号幅度，可以找到最小的功率估计结果，此时对应的角度和幅度值为盲搜索的结果，得到最优的参考波形角度和幅度。

在一个实施例中，如图4所示，提供了一种自适应数字对消处理模块的结构框图，根据所述数字参考干扰信号和所述中频数字信号进行自适应数字对消，得到数字对消结果的步骤，包括：将所述数字参考干扰信号输入时域自适应滤波器，利用对应的滤波器系数进行自适应滤波，得到滤波后的数字参考干扰信号；从所述中频数字信号中将所述滤波后的数字参考干扰信号进行对消，得到数字对消结果。在本实施例中，利用数字参考波形和模拟对消通道输出的中频数字信号进行数字对消，能够进一步对消中频数字信号中的干扰信号，利用模拟对消和数字对消消除射频、功放等信道的非理想因素对参考波形的影响，提升收发隔离的对消效果。

具体地，对模拟参考干扰信号

在一个实施例中，得到所述滤波器系数的步骤，包括：根据所述数字对消结果计算得到滤波器系数为：

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其中，

应该理解的是，虽然图1的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图7所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种基于参考波形的导航信号收发隔离自适应对消方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述实施例中方法的步骤。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中方法的步骤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。