基于非均匀卫星通信地球站阵列的稳健波束形成算法

摘要

针对均匀线性卫星通信地球站阵列在部分角度抗干扰性能不佳，且传统MVDR算法对各类误差非常敏感的问题，本文提出一种阵元布设逼近最小冗余阵且阵元位置互质的线性阵列，并采用导向矢量双层估计与干扰加噪声协方差矩阵重构的稳健MVDR算法.首先给出卫星通信地球站反射面天线增益表达式，推导出以反射面天线为阵元的传统MVDR算法；然后利用不确定集约束的方法，将导向矢量在规定的范围内进行修正，并根据噪声在空间内均匀分布的特点得到噪声功率，进而重构干扰加噪声协方差矩阵，获得阵列的最优权矢量；最后计算移相器和衰减器与最优权矢量的量化误差，并通过理论推导分析量化误差对阵列输出信干噪比的影响.通过计算机仿真，验证了所提方法可有效提升卫星通信地球站阵列的干扰抑制能力，增大阵列输出信干噪比，且算法具有较高的稳健性.所提方法解决了均匀线阵在部分角度抗干扰性能不佳的问题，可利用现有设备实现，为提升卫星通信地球站抗干扰能力提供了一种新思路.

关键词

卫星通信 / 最小冗余阵 / 阵元位置互质 / 稳健MVDR算法 / 信干噪比

基金资助

国家自然科学基金项目（62271500）资助; 陕西省自然科学研究基础计划项目（2020JM-344）资助