摘 要： 降低計算量是GPS空時抗干擾的主要問題，基于相關(guān)相減結(jié)構(gòu)的多級維納濾波法不需求解阻塞矩陣，可有效地降低計算量。對相關(guān)相減多級維納濾波法進行改進，進一步降低運算量，并且有幾乎相同的性能。仿真結(jié)果表明，改進的多級維納濾波法能有效地過濾各種干擾，證明了其有效性。
關(guān)鍵詞： GPS；空時；降維；MCSA-MWF
隨著GPS的不斷發(fā)展，其在軍事和民用這兩方面都顯示出了巨大的作用，并在各領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用，人們對其的依賴也越來越高[1]。但由于GPS本身的脆弱性，其易被干擾的問題也日益突出，因此需要一些抗干擾技術(shù)來對干擾進行抑制。主要的抗干擾方法有時域濾波抗干擾技術(shù)、空域濾波抗干擾技術(shù)和空時抗干擾技術(shù)等[2]?？諘r抗干擾技術(shù)相對于傳統(tǒng)的空域濾波技術(shù)，在不增加陣元的前提下，大大增加了陣的自由度，從而增加了可以處理的干擾數(shù)目，而且具有分辨頻率的能力，具有很好的抗干擾性能[3]。但是空時抗干擾技術(shù)帶來好處的同時，也大大增加了計算量，為了降低計算量以便于實際的應(yīng)用，需要對其進行降維簡化處理。GOLDSTEIN J S提出的多級維納濾波法（MWF）[4]通過逐級降維和不需要求解逆矩陣的特點降低了計算量，但其引入的阻塞矩陣求解繁瑣，計算量依舊較大。而基于相關(guān)相減結(jié)構(gòu)的多級維納濾波法（CSA-MWF）不需要求解MWF中的阻塞矩陣，從而進一步降低了計算量[5]。但與MWF相比，CSA-MWF通過每級濾波器的相關(guān)數(shù)據(jù)維數(shù)不減。本文在CSA-MWF的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上做出了改進，通過逐級降維進一步降低了計算量。仿真結(jié)果表明，本文的方法與CSA-MWF有近乎相同的性能，證明了其有效性。
從圖4可以看出，經(jīng)過MCSA-MWF降維，對于占整個頻帶的寬頻干擾能在60°方向的整個頻帶上形成零陷；部分寬頻干擾在10°方向上形成了歸一化0~0.5頻率范圍的零陷；單頻干擾在其-20°方向上歸一化0.6頻點上形成零陷。由此可知，改進后的基于相關(guān)相減多級維納濾波法在各種干擾的方向上的相應(yīng)頻點處都能形成零陷，過濾干擾保留有用信號，在方向角和頻率上都有很好的分辨能力。
4.2 MCSA-MWF和CSA-MWF性能對比
均勻線陣陣元數(shù)M=3；時間延遲單元數(shù)N=5；信噪比為-20 dB；干噪比為40 dB；改變?yōu)V波器的階數(shù)分別在寬帶干擾、窄帶干擾、寬帶窄帶混合干擾下的兩種降維算法最小輸出均方誤差曲線圖如圖5~圖7所示。
從圖5可以看出，CSA-MWF和MCSA-MWF對于窄帶干擾，D=2時開始收斂。從圖6和圖7可以看出，當濾波器維數(shù)分別為6和7時開始收斂。由此可知CSA-MWF和MCSA-MWF兩種降維方法不論是對于窄帶干擾、寬帶干擾還是對于混合干擾等情況，在達到一定的輸出最小均方誤差的情況下，都可以起到良好的降維效果，性能基本相同。
參考文獻
[1] 賀英魁.GPS測量技術(shù)[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2010.
[2] FANTE R L， VACCARO J J. Wideband cancellation of interference in a GPS receive array[J]. Aerospace and Electronic Systems， 2000，36（2）：549-564.
[3] 項建弘，郭黎利，陳立明.GPS空時自適應(yīng)抗干擾系統(tǒng)性能研究[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2009（5）：1022-1025.
[4] 司東曉，蔚保國.GPS接收機空時抗干擾降維處理方法研究[J].測控遙感與導(dǎo)航定位.2010：22-24.
[5] Jiang Bo， Liu Cuihai， Wen Dong， et al. CSA-MWF based nonlinear equalization for data relay satellite channel[C]. 2010 IEEE 10th International Conference on Signal Processing （ICSP）， 2010： 417-421.
[6] de LAMARE R C， SAMPAIO-NETO R. Reduced-rank space-time adaptive interference suppression with joint iterative least squares algorithms for spread-spectrum systems[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology， 2010，59（3）：1217-1228.