阅读说明：本技术 一种相控阵多波束通信信号挑选方法 (Phased array multi-beam communication signal selection method ) 是由 周升国 倪磊 王博阳 黄鏐 张信民 吕卫祥 于 2021-07-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种相控阵多波束通信信号挑选方法,涉及相控阵通信技术领域。首先对接收各波束信号进行帧同步头检测,得到检测到帧同步头的波束数量并进行判断；然后对检测到帧同步头的波束进行信噪比检测,得到信噪比符合要求的波束数量并进行判断；下一步进行对符合信噪比要求的信号进行角度过滤,滤除相邻波束中可能重复的信号；最后选出上述结果中信噪比最大的几路送入解调模块。通过上述方法可以在接收信号方向未知的情况下,利用小于波束数量的解调通道,完成全部波束角度的接收信号全覆盖。(The invention discloses a phased array multi-beam communication signal selection method, and relates to the technical field of phased array communication. Firstly, carrying out frame synchronization head detection on received wave beam signals to obtain the number of wave beams of which the frame synchronization heads are detected and judging; then, carrying out signal-to-noise ratio detection on the wave beams of the detected frame synchronization head to obtain the quantity of the wave beams with the signal-to-noise ratio meeting the requirements and judging the quantity; next, angle filtering is carried out on the signals meeting the signal-to-noise ratio requirement, and signals which are possibly repeated in adjacent beams are filtered; and finally, selecting several paths with the largest signal-to-noise ratio in the result and sending the paths to a demodulation module. By the method, the demodulation channels with the quantity smaller than that of the beams can be used for completing the full coverage of the received signals of all beam angles under the condition that the direction of the received signals is unknown.)

一种相控阵多波束通信信号挑选方法

技术领域

本发明属于通信技术领域。

背景技术

相控阵通信技术是一种是用相控阵阵列作为天线进行通信信号收发的信息传输技术，接收多波束合成相控阵通信技术的主要特点之一。为了提高天线增益，相控阵天线由多个通道组成，用于接收的通道数量越多，合成的接收波束波束宽度越小。与全向天线相比，相控阵天线接收波束波宽较小。由于通信信号传输方向具有随机性，系统无法直接得到当前信号到达的角度，单个接收波束无法直接对准通信信号。

目前存在两种解决上述问题的方法，一种是使用是发送端重复发射信号，接收端通过扫描的方式逐个波位接收；另一种方法是使用同时多个波束进行方位覆盖，然后对每一个波束同时进行解调；第一种方法需要发送端配合，而且浪费较多的时间资源，第二种方法由于解调通道需要使用较多的滤波器、乘法器等硬件资源，设计复杂度和成本较高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种相控阵多波束通信信号挑选方法，通过以下技术方案实现：

假设相控阵天线同一时间合成的接收波束数量为M，后端具备的解调通道数量为N，且M>N，包括如下步骤：

步骤1：使用互相关方法对接收的各波束信号进行帧同步头检测，得到检测到帧同步头的接收波束数量L0；

步骤2：如果L0≤N，将上述L0路波束送至解调通道；否则进入步骤3；

步骤3：对上述L0路接收波束进行信噪比检测，得到符合信噪比门限的接收波束数量L1；

步骤4：如果L1≤N，将上述L1路波束送至解调通道；否则进入步骤5；

步骤5：对上述L1路接收波束进行接收波束角度筛选，得到符合要求数量L2；

步骤6：如果L2≤N，将上述L2路波束送至解调通道；否则进入步骤7；

步骤7：挑选出L2路波束中信噪比最大的N路波束送至解调通道。

进一步的，所述步骤1中帧同步头检测使用本地存储的帧同步头序列，使用互相关计算方法进行信号能量检测。

进一步的，所述步骤3中的信噪比检测方法包括，使用帧同步头自相关结果作为信号功率，使用帧头前一段信号的自相关结果作为噪声计算噪声功率。

进一步的，所述步骤5中的角度筛选方法，剔除相邻波束中信噪比较小的波束。

与现有技术相比，本发明的技术方案的有益效果为：

1.本发明在同一时间即可完成所有波束信号的接收，不需要发送端重复发送信号，提高了时间利用率；

2.将通信信号从所有接收波束中挑选出来，使用较少的解调通道完成了所有接收波束信号的覆盖，降低了系统的硬件资源使用，减轻了系统复杂度。

附图说明

图1是本发明输入输出整体框图；

图2是本发明中通信信号帧结构；

图3是信号处理流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的解释说明。

本发明中公开了一种相控阵多波束通信信号挑选方法，实现流程如图3所示。首先对接收各波束信号进行帧同步头检测，得到检测到帧同步头的波束数量为L0；如果L0小于等于N，将帧同步头检测合格的波束送至解调通道；若L0大于N，将L0路波束进行信噪比检测，得到符合信噪比门限的波束数量L1；如果L1小于等于N，将帧头检测合格的波束送至解调通道；若L1大于N，将L1路波束进行接收波束角度筛选；波束角度筛选中，取相邻波束中信噪比较大的一路；得到L2，如果仍然大于N；重复上述过程，至无相邻波束；如果此时L2仍然大于N，选择L2中信噪比最大的N路送入解调模块，否则全部送入解调模块。

各模块详细实施方式如下：

1)帧同步头检测模块

信号挑选模块使用存储器存储与发射端相同的帧同步头序列，使用共轭乘法器对接收信号进行互相关计算；当接收波束中收到正确通信信号时，由于帧同步头序列具有较强的自相关性，信号挑选模块互相关计算结果会出现峰值；当互相关结果大于阈值之后，输出帧同步头检测成功标志。

2)信噪比检测模块

在帧同步头检测有效时，根据帧同步头有效标志对接收信号进行自相关计算，对帧同步头长度的信号功率进行取平均处理，得到帧同步头的平均功率作为当前波束的信号功率Ps；对接收信号进行大于帧同步头长度的延迟，对帧同步头之前的非有效信号区域进行自相关的信号功率，对帧头长度的信号功率取平均操作得到噪声功率Pn；使用信噪比计算公式SNR＝10lg(Ps/Pn)，得到信号信噪比。如果信噪比结果大于阈值，输出信噪比合格信号。

3)波束角度筛选模块

首先判断是否有相邻波束，如果有信噪比检测合格的波束中包括相邻波束，保留相邻波束中信噪比大的一路；如果此时波束数量小于等于N，送至解调通道；否则，重复上述过程，直至所有波束中不包含相邻波束。

通过实施本发明的技术方案，可以在接收信号方向未知的情况下，利用小于波束数量的解调通道，完成全部波束角度的接收信号全覆盖。