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]

      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(0): 1-6.

    2. [2]

      黄颖坤, 金炜东, 葛鹏, 李冰. 基于多尺度信息熵的雷达辐射源信号识别. 电子与信息学报, 2019, 41(5): 1084-1091.

    3. [3]

      李晨兴, 郭文博, 刘颖, 沈莹, 赵宏志, 唐友喜. 同时同频扰中通系统非线性干扰抑制. 电子与信息学报, 2019, 41(9): 2033-2038.

    4. [4]

      张天骐, 张华伟, 刘董华, 李群. 基于区域增长校正的频域盲源分离排序算法. 电子与信息学报, 2019, 41(3): 580-587.

    5. [5]

      潘一苇, 彭华, 李天昀, 王文雅. 一种新的时分多址信号射频特征及其在特定辐射源识别中的应用. 电子与信息学报, 2019, 41(0): 1-8.

    6. [6]

      郭一鸣, 彭华. 成对载波多址复用混合信号非合作接收单通道盲分离性能界. 电子与信息学报, 2019, 41(1): 240-247.

    7. [7]

      龚晓峰, 毛蕾, 林秋华, 徐友根, 刘志文. 基于四阶累积量张量联合对角化的多数据集联合盲源分离. 电子与信息学报, 2019, 41(3): 509-515.

    8. [8]

      周杨, 张天骐. 同/异步短码DS-CDMA信号伪码序列及信息序列盲估计. 电子与信息学报, 2019, 41(7): 1540-1547.

    9. [9]

      渠晓东, 孙阳, 陈冲, 石俊龙, 许鑫, 李巨涛, 朱万华, 方广有. 超短基线电磁脉冲阵在电磁辐射源测向中的应用. 电子与信息学报, 2019, 41(4): 830-836.

    10. [10]

      潘一苇, 杨司韩, 彭华, 李天昀, 王文雅. 基于矢量图的特定辐射源识别方法. 电子与信息学报, 2019, 41(0): 1-9.

    11. [11]

      张玉, 李天琪, 张进, 唐波. 基于集成固有时间尺度分解的IFF辐射源个体识别算法. 电子与信息学报, 2019, 41(0): 1-8.

    12. [12]

      王珊珊, 刘峥, 谢荣, 冉磊. 有源欺骗干扰环境下的DOA估计. 电子与信息学报, 2019, 41(5): 1040-1046.

    13. [13]

      张天骐, 刘董华, 袁帅, 王胜. 组合二进制偏移载波信号的伪码周期及组合码序列盲估计. 电子与信息学报, 2019, 41(4): 917-924.

    14. [14]

      刘毅, 吴炯, 杨普, 南海涵, 张海林. 面向OFDM的同时同频全双工双向高谱效中继方案. 电子与信息学报, 2019, 41(2): 402-408.

    15. [15]

      杜强, 张可昊, 柯丽, 王晨阳. 合成多频磁感应信号同步激励-检测方法研究. 电子与信息学报, 2019, 41(9): 2108-2114.

    16. [16]

      黄国策, 王桂胜, 任清华, 董淑福, 高维廷, 魏帅. 基于Hilbert信号空间的未知干扰自适应识别方法. 电子与信息学报, 2019, 41(8): 1916-1923.

    17. [17]

      张海川, 曾芳玲. 非完备空际间叠干扰下星基导航信号捕获性能分析. 电子与信息学报, 2019, 41(3): 594-601.

    18. [18]

      李如春, 程云霄, 覃亚丽. 稀疏信号结构性噪声干扰下的感知矩阵优化. 电子与信息学报, 2019, 41(4): 911-916.

    19. [19]

      刘会杰, 高新海, 郭汝江. 一种低副瓣无混叠的线性调频信号时频分析方法. 电子与信息学报, 2019, 41(0): 1-9.

    20. [20]

      尹柏强, 王署东, 何怡刚, 佐磊, 李兵, 程珍. 基于快速S变换时频空间模型的电磁干扰复杂度评估方法. 电子与信息学报, 2019, 41(1): 195-201.

  • 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:  37
  • 文章访问数:  684
  • HTML全文浏览量:  368
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