高级搜索

基于LTE信号的外辐射源雷达同频基站干扰抑制方法研究

吕晓德 张汉良 刘忠胜 孙正豪 刘平羽

引用本文: 吕晓德, 张汉良, 刘忠胜, 孙正豪, 刘平羽. 基于LTE信号的外辐射源雷达同频基站干扰抑制方法研究[J]. 电子与信息学报, 2019, 41(9): 2123-2130. doi: 10.11999/JEIT180904 shu
Citation:  Xiaode LÜ, Hanliang ZHANG, Zhongsheng LIU, Zhenghao SUN, Pingyu LIU. Research on Co-channel Base Station Interference Suppression Method of Passive Radar Based on LTE Signal[J]. Journal of Electronics and Information Technology, 2019, 41(9): 2123-2130. doi: 10.11999/JEIT180904 shu

基于LTE信号的外辐射源雷达同频基站干扰抑制方法研究

    作者简介: 吕晓德: 男,1969年生,研究员,研究方向为基于阵列技术的的新体制雷达系统及其应用;
    张汉良: 男,1993年生,硕士生,研究方向为基于LTE信号的无源雷达信号处理;
    孙正豪: 男,1994年生,硕士生,研究方向为无源雷达信号处理;
    刘平羽: 男,1994年生,硕士生,研究方向为无源雷达信号处理
    通讯作者: 张汉良,zhanghanliang16@mails.ucas.ac.cn
摘要: 针对基于LTE信号的外辐射源雷达接收信号包含多个同频发射基站的直达波和多径杂波干扰的问题,该文对传统的外辐射源雷达信号处理流程进行了改进,增加了对同频基站干扰的处理步骤,提出了一种基于卷积混合模型的盲源分离算法来抑制同频基站的杂波干扰。假设混合矩阵是一个矢量线性时不变滤波器矩阵,以互信息为代价函数,通过求取互信息的梯度,用最速下降法进行迭代,分离准则是使分离后的信号之间互信息最小化。仿真表明,该文算法能够有效地抑制LTE信号同频发射基站的杂波干扰,为后续的主基站杂波对消处理提供了基础。

English

    1. [1]

      GRIFFITHS H D and BAKER C J. Passive coherent location radar systems. Part 1: Performance prediction[J]. IEE Proceedings-Radar, Sonar and Navigation, 2005, 152(3): 153–159. doi: 10.1049/ip-rsn:20045082

    2. [2]

      OLSEN K E and ASEN W. Bridging the gap between civilian and military passive radar[J]. IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine, 2017, 32(2): 4–12. doi: 10.1109/MAES.2017.160030

    3. [3]

      3GPP. 3GPP TS 36.211 V13.2.0 3rd generation partnership project; technical specification group radio access network; Evolved universal terrestrial radio access (E-UTRA); Physical channels and modulation (Release 13)[S]. 2016.

    4. [4]

      CUI Haixia, LEUNG V C M, LI Shaoqian, et al. LTE in the unlicensed band: Overview, challenges, and opportunities[J]. IEEE Wireless Communications, 2017, 24(4): 99–105. doi: 10.1109/MWC.2016.1600031WC

    5. [5]

      BOLVARDI H, DERAKHTIAN M, and SHEIKHI A. Dynamic clutter suppression and multitarget detection in a DVB-T-based passive radar[J]. IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2017, 53(4): 1812–1825. doi: 10.1109/TAES.2017.2674138

    6. [6]

      SALAH A A, ABDULLAH R S A R, ISMAIL A, et al. Feasibility study of LTE signal as a new illuminators of opportunity for passive radar applications[C]. 2013 IEEE International RF and Microwave Conference, Penang, Malaysia, 2013: 258–262.

    7. [7]

      ELGENDY O A, ISMAIL M H, and ELSAYED K. On the relay placement problem in a multi-cell LTE-Advanced system with co-channel interference[C]. The 8th IEEE International Conference on Wireless and Mobile Computing, Networking and Communications, Barcelona, Spain, 2012: 300–307.

    8. [8]

      王海涛. 外辐射源雷达信号处理若干问题研究[D]. [博士论文], 西安电子科技大学, 2013.
      WANG Haitao. Study on some issues of signal processing for passive bistatic radar[D]. [Ph.D. dissertation], Xidian University, 2013.

    9. [9]

      张良俊, 杨杰, 卢开旺. GSM辐射源雷达干扰抑制技术[J]. 电子学报, 2014, 42(9): 1852–1856. doi: 10.3969/j.issn.0372-2112.2014.09.029
      ZHANG Liangjun, YANG Jie, and LU Kaiwang. Clutter suppression technique in GSM based passive bistatic radar[J]. Acta Electronica Sinica, 2014, 42(9): 1852–1856. doi: 10.3969/j.issn.0372-2112.2014.09.029

    10. [10]

      WANG Shuzhao, JIN Guibin, JIN Guimei, et al. Method to remove the interference in reflected wave of passive radar based on the improved FastICA[C]. The 9th International Conference on Electronic Measurement & Instruments, Beijing, China, 2009: 4-27–4-30.

    11. [11]

      ZHANG Liangjun, YANG Jie, GUO Zhiqiang, et al. Underdetermined blind source separation from time-delayed mixtures based on prior information exploitation[J]. Journal of Electrical Engineering and Technology, 2015, 10(5): 2179–2188. doi: 10.5370/JEET.2015.10.5.2179

    12. [12]

      PEDERSEN M S, LARSEN J, KJEMS U, et al. A Survey of Convolutive Blind Source Separation Methods[M]. Springer Handbook on Speech Processing and Speech Communication, 2007: 1–34.

    13. [13]

      ZHANG Yanliang, LI Baoping, and GUO Hui. Minimum mutual information criteria for convolutive blind source separation[C]. 2009 International Conference on Networks Security, Wireless Communications and Trusted Computing, Wuhan, China, 2009: 101–105.

    14. [14]

      RIOUL O. Information theoretic proofs of entropy power inequalities[J]. IEEE Transactions on Information Theory, 2011, 57(1): 33–55. doi: 10.1109/TIT.2010.2090193

    15. [15]

      INAN H A and ERDOGAN A T. Convolutive bounded component analysis algorithms for independent and dependent source separation[J]. IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems, 2015, 26(4): 697–708. doi: 10.1109/TNNLS.2014.2320817

    16. [16]

      XIANG Yong, PENG Dezhong, UBHAYARATNE I, et al. Second-order cyclostationary statistics-based blind source extraction from convolutional mixtures[J]. IEEE Access, 2017, 5: 2011–2019. doi: 10.1109/ACCESS.2017.2664978

    17. [17]

      QURESHI A, BRANDT-PEARCE M, ENGELHARD M M, et al. Relationship between kernel density function estimates of gait time series and clinical data[C]. 2017 IEEE EMBS International Conference on Biomedical & Health Informatics, Orlando, USA, 2017: 329–332.

    18. [18]

      KOPPERUNDEVI N and SURESHKUMAR S. A Modified effective image restoration algorithm using an effective kernel matrix and smoothing parameter[C]. The IET Chennai 3rd International on Sustainable Energy and Intelligent Systems, Tiruchengode, India, 2012: 1–3.

    1. [1]

      吕晓德, 孙正豪, 刘忠胜, 张汉良, 刘平羽. 基于二阶统计量盲源分离算法的无源雷达同频干扰抑制研究. 电子与信息学报, 2019, 41(0): 1-9.

    2. [2]

      吕晓德, 张汉良, 杨璟茂, 岳琦. 基于LTE信号的外辐射源雷达副峰特性及抑制方法研究. 电子与信息学报, 2018, 40(10): 2498-2505.

    3. [3]

      万显荣, 程熠瑶, 易建新, 张勋. DTMB外辐射源雷达参考信号重构信道估计新方法. 电子与信息学报, 2017, 39(5): 1044-1050.

    4. [4]

      万显荣, 岑博, 程丰, 饶云华, 龚子平. 基于CMMB的外辐射源雷达信号模糊函数分析与处理. 电子与信息学报, 2011, 33(10): 2489-2493.

    5. [5]

      方亮, 万显荣, 易建新, 饶云华, 柯亨玉. 外辐射源雷达扩展相消批处理杂波抑制算法的调制补偿. 电子与信息学报, 2014, 36(1): 209-214.

    6. [6]

      万显荣, 刘玉琪, 程丰, 易建新. 基于信道分段平滑的外辐射源雷达非平稳杂波抑制方法. 电子与信息学报, 2020, 42(1): 132-139.

    7. [7]

      赵志欣, 万显荣, 谢锐, 柯亨玉. 载波频偏对正交频分复用波形外辐射源雷达性能影响的研究. 电子与信息学报, 2013, 35(4): 871-876.

    8. [8]

      万显荣, 岑博, 易建新, 方亮, 柯亨玉. 中国移动多媒体广播外辐射源雷达参考信号获取方法研究. 电子与信息学报, 2012, 34(2): 338-343.

    9. [9]

      蒋柏峰, 吕晓德, 赵耀东, 向茂生. 一种基于DTTB信号的无源相干雷达模糊函数快速算法. 电子与信息学报, 2013, 35(3): 589-594.

    10. [10]

      张兰勇, 刘繁明, 李冰. 基于聚谱分析的多通道盲信号自适应分离算法. 电子与信息学报, 2014, 36(1): 158-163.

    11. [11]

      李扬, 张伟涛, 楼顺天. 基于联合对角化的声信号深度卷积混合盲分离方法. 电子与信息学报, 2019, 41(12): 2951-2956.

    12. [12]

      张天骐, 马宝泽, 强幸子, 全盛荣. 一种引入自适应动量项的变步长混沌信号盲分离算法. 电子与信息学报, 2017, 39(4): 908-914.

    13. [13]

      赵知劲, 李淼, 尚俊娜. 基于矩阵填充和三阶相关的长短码DS-CDMA信号多伪码盲估计. 电子与信息学报, 2016, 38(7): 1788-1793.

    14. [14]

      万显荣, 程熠瑶, 易建新, 张勋. 采样速率偏差对数字电视外辐射源雷达性能影响研究. 电子与信息学报, 2017, 39(10): 2332-2339.

    15. [15]

      杨鹏程, 吕晓德, 柴致海, 张丹, 岳琦, 杨璟茂. 基于压缩感知的外辐射源雷达分数阶杂波估计. 电子与信息学报, 2017, 39(11): 2716-2723.

    16. [16]

      周建卫, 李道京, 田鹤, 潘洁, 胡烜. 基于共形稀疏阵列的艇载外辐射源雷达性能分析. 电子与信息学报, 2017, 39(5): 1058-1063.

    17. [17]

      尤君, 万显荣, 龚子平, 饶云华, 柯亨玉. 多调频广播外辐射源雷达波形综合的相位补偿方法. 电子与信息学报, 2014, 36(8): 1985-1991.

    18. [18]

      王慧, 洪丽娜, 易建新, 万显荣. 数字电视外辐射源雷达目标徙动补偿新方法. 电子与信息学报, 2015, 37(5): 1017-1022.

    19. [19]

      关欣, 胡东辉, 仲利华, 丁赤飚. 一种高效的外辐射源雷达高径向速度目标实时检测方法. 电子与信息学报, 2013, 35(3): 581-588.

    20. [20]

      易建新, 万显荣, 方亮, 岑博, 饶云华. 中国移动多媒体广播外辐射源雷达相干积累的非均匀采样实现. 电子与信息学报, 2012, 34(11): 2648-2653.

  • 图 1  基于LTE信号的外辐射源雷达系统接收模型

    图 2  外辐射源雷达信号处理流程

    图 3  传统外辐射源雷达信号处理流程中杂波对消结果

    图 4  基于卷积混合模型的盲源分离模型结构框图

    图 5  天线接收信号与原始基站信号散点图

    图 6  未进行对消时互模糊函数距离剖面

    图 7  盲源分离后信号与原始基站信号散点图

    图 8  对消同频基站杂波后的互模糊函数距离剖面

    图 9  对消同频基站及主基站杂波后互模糊函数距离剖面

    表 2  仿真参数

    主基站同频干扰基站
    强干扰弱干扰目标强干扰弱干扰
    直达波多径1多径2多径3多径4目标1目标2直达波多径1多径2
    时延(μs)00.230.260.290.03~3.2215.9222.7512.9935.2213.02~16.24
    衰减(dB)0–12–20–21–46–34–23–6–7.5–46
    下载: 导出CSV

    表 1  基于卷积混合模型的盲源分离算法

     初始化:Y(n)=X(n);
     循环迭代:
     (1)从{–M,–M+1,···,+M}中选择一个随机值m
     (2)计算(Y1(n),Y2(n-m))之间的互信息梯度${{\text{β}}_{{{\text{Y}}^{\left( m \right)}}}}$;
     (3)更新输出:Y(m)Y(m)-${\rm{\mu }}{{\text{β}}_{{{\text{Y}}^{\left( m \right)}}}}$(Y(m));
       归一化:移除DC分量,并令Yi=Yi/${{\rm{\sigma }}_{\rm{i}}}$,${{\rm{\sigma }}_{\rm{i}}}$为Yi的标准偏差;
     (4)由式(8)计算分离矩阵Bk, k=0,1,···,p
     (5)令Y(n)=[B(z)Y(n)];
     收敛或达到最大迭代次数后停止循环。
    下载: 导出CSV
  • 加载中
图(9)表(2)
计量
  • PDF下载量:  49
  • 文章访问数:  1056
  • HTML全文浏览量:  580
文章相关
  • 通讯作者:  张汉良, zhanghanliang16@mails.ucas.ac.cn
  • 收稿日期:  2018-09-20
  • 录用日期:  2019-02-25
  • 网络出版日期:  2019-03-14
  • 刊出日期:  2019-09-01
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章