一种多级维纳滤波器实现方法

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                    ???? 摘? 要： 分析了多级维纳滤波器的工作原理和改进方法，引入一种可靠的秩选方法，得到了一种稳妥的多级维纳滤波实现方式。与传统方式相比，引入本秩选方向后的算法很容易找到一个门限，使得输出SINR达到最优。对算法有限精度模型的抗干扰性能进行了仿真试验，试验结果证明，该算法模型能消除多个干扰，并且经过抗干扰滤波的信号未受损伤。
　　通常，GPS信号抗干扰的研究方法有时频域抗干扰、利用GPS信号循环平稳特性抗干扰、阵列抗干扰以及空时抗干扰。空时联合处理具有在空时二维域剔除干扰的能力。设空时二维阵列阵元数为M，时间延迟数为N，则接收数据X(k)为MN-1维矢量，其最优处理的运算量约为O(MN3)，随着空时处理维数的增加，运算量成立方倍增长，大运算量对计算资源消耗以及计算时长来说都是不可接受的，因此降维处理是实际应用的必然选择。多级维纳滤波器MWF(MultiSTage Weiner Filter)能够快速收敛，对多级维纳滤波器作D级截断(D2n "4σ2n范围内均可获得较为稳定的抗干扰性能。
　　仿真2 理论模型和有限精度模型在复杂环境中的抗干扰能力试验。
　　理论模型完全按照算法设计程序，不存在量化和截断问题，通过理论模型能够获得理论结果。有限精度模型考虑了算法实现的问题，将数据量化，处理过程中有截断，用迭代法实现复杂运算，其抗干扰性能比理论结果稍差。
　　首先仿真所设计的多级维纳滤波器对抗多个干扰的能力。干扰俯仰角均为45°，方位角设置为：(1)宽带干扰，在仿真过程中依次加入5个干扰，到达方向角为70°、130°、190°、250°、310°；(2)混合干扰，1个宽带干扰到达方向角为70°，依次加入9个单频干扰，到达方向角为100°、130°、160°、190°、220°、250°、280°、310°和340°。仿真理论模型和有限精度模型下所设计多级维纳滤波器对抗干扰的能力。
　　图4(a)、4(b)分别表示多级维纳滤波器对抗宽带干扰和混合干扰的能力。图中实线为理论模型的抗干扰输出；星划线为有限精度情况下的输出SINR。从图中可以得出以下结论：(1)多级维纳滤波器对抗宽带干扰的数目最多为(M-1)，M为阵元数，本文研究中采取四元阵，所以只能对抗3个宽带干扰；(2)滤波器的理论模型能对抗一个宽带干扰加多个单频干扰，但有限精度模型在干扰数超过6时相对于理论模型的抗干扰能力有一定下降；(3)在两种场景中有限精度模型相对于理论模型在输出SINR上均有损失，但在干扰数不多时损失很小。




　　文章引用一些文献的结论对多级维纳滤波器进行了改进，用一种新的滤波器秩选方式代替了一般方法。文章对算法进行了仿真，证明使用本文中的秩选方式可以准确找到多级维纳滤波器的最佳迭代次数。最后对算法有限精度模型进行了仿真，证明模型在不超过理论限的情况下能够对抗多个干扰；对抗干扰输出信号进行成功捕获，说明信号没有发生畸变。