[发明专利]一种VLBI基带信号小数时延仿真方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种VLBI基带信号小数时延仿真方法。

背景技术

甚长基线干涉测量(verylongbaselineinterferometry,VLBI)是上世纪六十年代后期在射电天文领域出现的一项技术方法。它具有高分辨率、高测量精度的特点，广泛应用在天体物理、天体测量和天文地球动力学等领域。我国于2007年首次在探月工程中使用VLBI技术，随着工程的深入和深空探测的展开，对VLBI系统的要求也越来越高。在后续工程任务中，要同时追踪多个目标探测器，由于目前尚不具备观测条件，无法在发射前获取特征数据用以检验系统响应，因此必须通过信号仿真以模拟多目标观测信号，检验VLBI系统功能和性能；此外，VLBI系统复杂，实际上，我国VLBI网的射电望远镜分布在北京、上海、昆明和乌鲁木齐，数据处理中心在上海，实际观测需要协调多台站设备及相关人员，代价巨大，而信号仿真可以灵活方便的生成接近实际观测的VLBI原始数据。因此，VLBI信号仿真在工程任务和经济性角度都有重要意义。

VLBI信号仿真模拟射电望远镜接收的、经过调制和模数转换的VLBI基带信号，其难点是仿真带小数采样时间间隔(小数时延)的数字信号。一般的，当接收端和信号源相对静止时，接收的信号可认为是一个带常数时间延迟的信号源发射信号；当接收端和信号源相对运动时，该时延τ(t)将是关于时间的连续变量函数。即若信号源信号是f(t)，不考虑衰减，接收信号就是g(t)＝f(t-τ(t))。在时刻采样t_n＝nΔT,(n＝0,1,…,N)(ΔT为采样间隔)，g(t_n)和f(t_n)的时延差是τ(t_n)。通常τ(t_n)不是ΔT的整数倍，而是τ(t_n)＝mΔT+Δt,0≤Δt<ΔT，即包含整数采样间隔的整数时延mΔT和小数时延Δt。因此，为了根据信号源信号f(t)精准的模拟接收信号g(t)，则必须实现整数时延和小数时延仿真。整数时延可通过简单的信号移位解决，而传统小数时延处理方法或者对高频段效果不好，或者计算量较大不适用于VLBI大规模数据仿真。具体来说，目前主要的小数时延方法包括以下几种：

1、基于Lagrange插值的Farrow结构滤波器组法

对时延量为D的线性移不变系统，输入信号x(t)和输出信号y(t)可表示为y(t)＝x(t-D)，通过傅里叶变换，可得到输入信号x(t)和输出信号y(t)的频域关系Y(ω)＝e^-jωDX(ω)，因此，一个延时系统的理想频率响应函数是H_id(e^jω,D)＝e^-jωD。当时延量D为采样间隔ΔT的整数倍时，离散信号通过平移整数个采样间隔ΔT还原到延时前信号，但当时延量D不是采样间隔ΔT的整数倍时，只能用有限冲激响应系统(FIR)近似达到这个理想响应的效果。

设FIR系统的频率响应函数为：

H(ejω,D)=Σn=0Nh(n,D)e-jωnΔT]]>

其中，h(n,D)(n＝0,1,…,N)为待定的FIR系统的单位冲激响应系数。

FIR系统的频率响应函数H(e^jω,D)与理想频率响应函数H_id(e^jω,D)之差E(e^jω,D)定义为：