一种提高天线组阵算法仿真中合成性能评估精度的方法

本发明涉及通信，特别是涉及一种提高天线组阵算法仿真中合成性能评估精度的方法。

背景技术：

1、随着通信技术的发展，天线组阵系统已逐渐成为诸多通信场景中的重要组成部分之一。天线组阵系统由天线阵列组成，通过多个天线的信号传输与目标对象实现通信。在基于天线组阵系统观测来自目标对象的信号时，需利用天线组阵算法对各个天线接收的信号进行合成，将合成信号作为信号观测结果。

2、在基于天线组阵算法实现信号观测的场景中，信号观测结果的准确性与天线组阵算法的信号合成性能息息相关。为改善天线组阵算法的性能，通常会在仿真环境中对天线组阵算法进行仿真，基于仿真情况对天线组阵算法的信号合成性能进行评估，以进行算法优化。目前，一般是基于信噪比对算法的合成性能进行评估。具体的评估方式为通过信噪比估计算法计算合成信号的实际信噪比，基于合成信号的实际信噪比与理想信噪比计算合成损失，以此对天线组阵算法的合成性能进行评估。

3、然而许多天线组阵系统应用场景的通信环境实际上十分复杂，例如在深空探测场景中，深空航天器与天线组阵系统之间的信号传输距离长、环境恶劣。在复杂的通信环境中，信号常常会出现较大的衰减，到达天线组阵系统的信号通常为低信噪比的信号。对这些场景中的天线组阵算法进行仿真时，算法的合成信号一般亦为低信噪比的信号，而现有的信噪比估计算法对于低信噪比信号的估计误差较大，基于现有方式计算的合成损失的准确度通常较差，导致对于天线组阵算法合成性能的评估精度较差，不利于对天线组阵算法进行准确评估。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供了一种提高天线组阵算法仿真中合成性能评估精度的方法，以解决基于现有的合成损失评估方式，在复杂环境中应用的天线组阵算法的仿真中，难以准确计算合成损失，导致对于天线组阵算法的评估精度较低的问题。

2、本发明实施例还提供了一种提高天线组阵算法仿真中合成性能评估精度的装置，用以保证上述方法实际中的实现及应用。

3、为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

4、一种提高天线组阵算法仿真中合成性能评估精度的方法，包括：

5、在需要对预设的天线组阵算法进行合成性能评估时，确定多个初始天线仿真信号；

6、对每个所述初始天线仿真信号进行加噪处理，得到每个所述初始天线仿真信号对应的初始加噪信号；

7、应用所述天线组阵算法，同步对各个所述初始加噪信号及各个所述初始天线仿真信号进行信号补偿处理，获得每个所述初始天线仿真信号对应的补偿仿真信号；

8、对各个所述补偿仿真信号进行信号合成处理，得到合成仿真信号；

9、确定所述合成仿真信号对应的第一信号功率；

10、确定所述多个初始天线仿真信号对应的第二信号功率；

11、基于所述第一信号功率和所述第二信号功率进行合成损失评估，得到合成损失评估值，以所述合成损失评估值对所述天线组阵算法的合成性能进行评估。

12、上述的方法，可选的，所述确定多个初始天线仿真信号，包括：

13、生成多个中频信号；

14、对每个所述中频信号进行时间及相位延迟处理，得到每个所述中频信号对应的延迟信号，并将每个所述延迟信号作为所述初始天线仿真信号。

15、上述的方法，可选的，所述应用所述天线组阵算法，同步对各个所述初始加噪信号及各个所述初始天线仿真信号进行信号补偿处理，获得每个所述初始天线仿真信号对应的补偿仿真信号，包括：

16、对每个所述初始天线仿真信号和每个所述初始加噪信号进行迭代补偿，在当前迭代周期中，确定所述当前迭代周期的各个待补偿加噪信号、各个待补偿仿真信号和每个所述待补偿加噪信号对应的参考信号；所述各个待补偿加噪信号与所述各个待补偿仿真信号一一对应；

17、对于每个所述待补偿加噪信号，基于所述天线组阵算法和该待补偿加噪信号对应的参考信号，确定该待补偿加噪信号对应的相位权值；

18、对于每个所述待补偿仿真信号，将其对应的待补偿加噪信号所对应的相位权值，作为该待补偿仿真信号所对应的相位权值；

19、对于每个所述待补偿加噪信号，基于所述天线组阵算法和该待补偿加噪信号对应的相位权值，对该待补偿加噪信号进行时延及相位补偿，得到该待补偿加噪信号对应的补偿信号，将该补偿信号作为所述当前迭代周期对应的第一输出信号；

20、对于每个所述待补偿仿真信号，基于所述天线组阵算法和该待补偿仿真信号对应的相位权值，对该待补偿仿真信号进行时延及相位补偿，得到该待补偿仿真信号对应的补偿信号，将该补偿信号作为所述当前迭代周期对应的第二输出信号；

21、判断所述当前迭代周期是否符合预设的迭代终止条件，若所述当前迭代周期不符合所述迭代终止条件，则进入下一个迭代周期，若所述当前迭代周期符合所述迭代终止条件，则结束迭代补偿过程，并将所述当前迭代周期对应的各个第二输出信号作为各个所述补偿仿真信号；

22、其中，各个所述初始加噪信号为首个迭代周期的各个待补偿加噪信号，每个迭代周期对应的各个第一输出信号为该迭代周期的下一个迭代周期的各个待补偿加噪信号，各个所述初始天线仿真信号为首个迭代周期的各个待补偿仿真信号，每个迭代周期对应的各个第二输出信号为该迭代周期的下一个迭代周期的各个待补偿仿真信号。

23、上述的方法，可选的，确定所述当前迭代周期的每个待补偿加噪信号对应的参考信号的过程，包括：

24、若所述当前迭代周期为首个迭代周期，则依据第一预设初始化策略，确定所述当前迭代周期的每个待补偿加噪信号所对应的第一初始参考信号；

25、对于所述当前迭代周期的每个待补偿加噪信号，将该待补偿加噪信号对应的第一初始参考信号作为该待补偿加噪信号对应的参考信号；

26、若所述当前迭代周期并非首个迭代周期，则对所述当前迭代周期的各个待补偿加噪信号进行信号合成处理，得到所述当前迭代周期对应的第一合成加噪信号；

27、对于所述当前迭代周期的每个待补偿加噪信号，将所述第一合成加噪信号与该待补偿加噪信号进行减法运算，将运算结果作为该待补偿加噪信号对应的参考信号。

28、上述的方法，可选的，确定所述当前迭代周期的每个待补偿加噪信号对应的参考信号的过程，包括：

29、若所述当前迭代周期为首个迭代周期，则依据第二预设初始化策略，确定所述当前迭代周期的每个待补偿加噪信号对应的第二初始参考信号；

30、对于所述当前迭代周期的每个待补偿加噪信号，将该待补偿加噪信号对应的第二初始参考信号作为该待补偿加噪信号对应的参考信号；

31、若所述当前迭代周期并非首个迭代周期，则对所述当前迭代周期的各个待补偿加噪信号进行信号合成处理，得到所述当前迭代周期对应的第二合成加噪信号；

32、对于所述当前迭代周期的每个待补偿加噪信号，将所述第二合成加噪信号作为该待补偿加噪信号对应的参考信号。

33、上述的方法，可选的，确定所述当前迭代周期的每个待补偿加噪信号对应的参考信号的过程，包括：

34、在各个所述初始加噪信号中，确定预设的参考信号标识所对应的目标初始加噪信号；

35、对于所述当前迭代周期的每个待补偿加噪信号，将所述目标初始加噪信号作为该待补偿加噪信号对应的参考信号。

36、上述的方法，可选的，所述判断所述当前迭代周期是否符合预设的迭代终止条件，包括：

37、判断所述当前迭代周期对应的各个第一输出信号是否已收敛；

38、若所述当前迭代周期对应的各个第一输出信号已收敛，则确定所述当前迭代周期符合所述迭代终止条件；

39、若所述当前迭代周期对应的各个第一输出信号未收敛，则确定所述当前迭代周期不符合所述迭代终止条件。

40、上述的方法，可选的，所述确定所述合成仿真信号对应的第一信号功率，包括：

41、确定所述合成仿真信号中包含的各个信号点；

42、确定每个所述信号点对应的信号功率；

43、对各个所述信号点对应的信号功率进行求和运算，将运算结果作为所述第一信号功率。

44、上述的方法，可选的，所述确定所述多个初始天线仿真信号对应的第二信号功率，包括：

45、确定天线信号功率和仿真天线数量；所述仿真天线数量等于所述多个初始天线仿真信号的信号总数；

46、对所述仿真天线数量进行平方运算，得到第一运算结果；

47、将所述第一运算结果与所述天线信号功率进行乘积运算，将运算结果作为所述第二信号功率。

48、上述的方法，可选的，所述基于所述第一信号功率和所述第二信号功率进行合成损失评估，得到合成损失评估值，包括：

49、计算所述第一信号功率与所述第二信号功率的比值；

50、计算所述比值对应的常用对数，并将所述常用对数与数值十进行乘积运算，将运算结果作为所述合成损失评估值。

51、一种提高天线组阵算法仿真中合成性能评估精度的装置，包括：

52、信号仿真单元，用于在需要对预设的天线组阵算法进行合成性能评估时，确定多个初始天线仿真信号；

53、信号加噪单元，用于对每个所述初始天线仿真信号进行加噪处理，得到每个所述初始天线仿真信号对应的初始加噪信号；

54、信号补偿单元，用于应用所述天线组阵算法，同步对各个所述初始加噪信号及各个所述初始天线仿真信号进行信号补偿处理，获得每个所述初始天线仿真信号对应的补偿仿真信号；

55、信号合成单元，用于对各个所述补偿仿真信号进行信号合成处理，得到合成仿真信号；

56、第一确定单元，用于确定所述合成仿真信号对应的第一信号功率；

57、第二确定单元，用于确定所述多个初始天线仿真信号对应的第二信号功率；

58、损失评估单元，用于基于所述第一信号功率和所述第二信号功率进行合成损失评估，得到合成损失评估值，以所述合成损失评估值对所述天线组阵算法的合成性能进行评估。

59、一种存储介质，所述存储介质包括存储的指令，其中，在所述指令运行时控制所述存储介质所在的设备执行如上述的一种提高天线组阵算法仿真中合成性能评估精度的方法。

60、一种电子设备，包括存储器，以及一个或者一个以上的指令，其中一个或者一个以上指令存储于存储器中，且经配置以由一个或者一个以上处理器执行如上述的一种提高天线组阵算法仿真中合成性能评估精度的方法。

61、基于上述本发明实施例提供的一种提高天线组阵算法仿真中合成性能评估精度的方法，包括：在需要对预设的天线组阵算法进行合成性能评估时，确定多个初始天线仿真信号；对每个初始天线仿真信号进行加噪处理，得到每个初始天线仿真信号对应的初始加噪信号；应用天线组阵算法，同步对各个初始加噪信号及各个初始天线仿真信号进行信号补偿处理，获得每个初始天线仿真信号对应的补偿仿真信号；对各个补偿仿真信号进行信号合成处理，得到合成仿真信号；确定合成仿真信号对应的第一信号功率；确定各个初始天线仿真信号对应的第二信号功率；基于第一信号功率和第二信号功率进行合成损失评估，得到合成损失评估值，以该合成损失评估值对天线组阵算法的合成性能进行评估。应用本发明实施例提供的方法，以初始加噪信号模拟真实的环境中天线组阵系统接收到的信号，在仿真过程中，利用天线组阵算法对初始加噪信号进行补偿时，同步对未进行加噪的初始天线仿真信号进行补偿，以将天线组阵算法对于初始加噪信号的作用同步映射到初始天线仿真信号上，利用天线组阵算法对于各个初始天线仿真信号的补偿处理结果表征天线组阵算法对于各个初始加噪信号的处理效果。在合成损失的评估中，基于各个初始天线仿真信号对应的补偿仿真信号计算合成损失。一方面，本发明实施例提供的方法计算合成仿真信号的信号功率以及各个初始天线仿真信号的信号功率，以合成仿真信号的信号功率表征算法实际合成的信号的功率，以各个初始天线仿真信号的信号功率表征理想状态下合成信号的信号功率，以这两类功率评估合成损失，而无需通过信噪比估计算法计算信号的信噪比，可避免信噪比估计算法的估计误差对合成损失评估的不良影响，有利于提高合成损失评估的准确性，继而提高对于天线组阵算法合成性能评估的精度。另一方面，本发明实施例提供的方法基于初始天线仿真信号及其对应的合成仿真信号进行合成损失的评估，而初始天线仿真信号为未进行加噪处理的信号，在能够反映出天线组阵算法对于初始加噪信号的处理效果的情况下，可降低噪声对于合成损失评估造成的不良影响，进一步提高合成损失的评估准确性，继而提高对于天线组阵算法合成性能评估的精度。