[发明专利]基于变步长LMS算法的天线失配通道校正方法

说明书

本发明涉及天线失配通道校正技术，为实现在低信噪比环境下具有收敛速度快、稳态误差小、抗干扰能力强、计算量较小的特点，可以很好地校正与频率无关的通道失配。本发明，基于变步长LMS算法的天线失配通道校正方法，步骤如下：步骤(1)、建立与频率响应无关的恒定通道失配模型；步骤(2)、利用变步长LMS算法对失配通道进行校正步骤(3)、将待校正通道信号的向量与权值矢量的转置相乘得到输出信号；步骤(4)、将参考通道信号与输出信号做差获得误差反馈信号；步骤(5)、调整步长；步骤(6)、根据误差反馈信号、步长值的值调整权值矢量；步骤(7)、迭代，得的输出信号逼近参考信号。本发明主要应用于天线失配通道校正场合。

技术领域

本发明涉及天线失配通道校正技术领域，具体讲,涉及基于变步长LMS算法的天线失配通道校正方法。

背景技术

天线阵列信号处理越来越多地应用在雷达、声纳等领域。N元天线阵包含N路信号接收通道，每个接收通道包括高放、混频、中放、相干检波及A/D等模拟器件。接收通道中的各个器件在制造工艺上存在的各种误差、器件老化、下变频的正交误差等都会引起通道幅相特性的变化，这种变化称为通道失配。通道失配会降低阵列的MUSIC空间谱峰值，并且会使谱峰的位置发生改变，从而降低了系统对目标方向的分辨能力；通道间的失配还会会导致抑制干扰的零陷深度变浅、方向图副瓣电平升高，严重影响天线阵列的性能。因此，需要对失配的通道进行校正。

常规的校正方法主要分为有源校正和自校正。有源校正算法在得知校正源方位角的情况下，通过对阵列误差参数进行估计，其特点是运算量小。但是目前大多数有源校正算法只能适用于高信噪比的情况中。自校正算法无需知道校正源的方位角，通过迭代运算即可获得阵列的误差信息并对其进行校正，易于工程实现，但其计算量较大。为此，如何能够在干扰和噪声比较严重的低信噪比环境下快速地、精准地完成天线阵列幅相误差的校正显得尤为重要。

传统的LMS算法具有结构简单，计算量小，易于实现的优点。但是，采用固定步长的LMS算法有一个无法回避的缺点，它在收敛速度和稳态失调之间存在矛盾：采用较大的步长，可以获得较快的收敛速度，但同时会增大算法的稳态误差；采用较小的步长，算法的稳态误差较小，但算法的收敛速度过慢。而收敛速度、稳态误差是衡量自适应算法优劣的两个重要指标。变步长LMS算法可以很好的解决固定步长LMS算法的这一矛盾。变步长LMS算法的思想是：在算法的初始阶段采用较大的步长加快收敛，当算法收敛后再采用较小的步长来提高收敛后的稳态性能。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明旨在提出一种基于变步长LMS算法的天线失配通道校正方法。该算法采用误差自相关和遗忘累加均值调节步长，在低信噪比环境下具有收敛速度快、稳态误差小、抗干扰能力强、计算量较小的特点，可以很好地校正与频率无关的通道失配。本发明采用的技术方案是，基于变步长LMS算法的天线失配通道校正方法，步骤如下：

步骤(1)、建立与频率响应无关的恒定通道失配模型：参考通道的频率响应为H_d(jω)，其相频特性函数为第n条通道的频率响应为H_n(jω),其相频特性函数为那么第n条通道相对于参考通道的失配特性定义为：

其中第n条通道的幅度失配和相位失配分别为：

其中，j表示虚数，ω表示角频率，ω₁表示起始频率，ω₂表示终止频率。恒定通道失配与频率无关，故ΔH_n(jω)和为常数，这里规定ΔH_n(jω)为φ，为β，得到故

D_n(jω)＝H_n(jω)/H_d(jω)＝[1+φ]e^jβ