[发明专利]具有不同波束形成网络和非线性滤波以减轻干扰的天线阵列系统

说明书

本发明公开了一种天线阵列系统，该天线阵列系统包括输出N个天线信号的N≥2个天线元件的天线阵列；耦合到天线阵列的干扰源归零波束形成网络(IN‑BFN)，耦合到IN‑BFN的N个非线性滤波器和期望信号BFN。IN‑BFN可包括N个“零位BFN”以生成N个零位信号，每个零位BFN将相应的归零波束权重集应用于N个天线信号以生成N个零位信号中的相应一个零位信号。每个相应的归零波束权重集对应于不同的相应(N‑1)个独立零位的集合。N个非线性滤波器中的每个非线性滤波器可对N个零位信号中的相应一个零位信号进行滤波以提供N个经滤波信号中的相应一个经滤波信号。期望信号BFN可以将期望信号波束权重集应用于N个经滤波信号以生成输出信号。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年8月3日提交于美国专利商标局的美国临时申请第62/714547号的优先权，该申请的全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本公开整体涉及天线阵列，并且更具体地涉及用于减轻由天线阵列接收的干扰信号并由此改善所接收的期望信号的信号质量的技术。

相关领域的讨论

采用N个天线元件(N＝两个或更多个)的天线阵列的天线系统可能偶尔面临准确地恢复由在具有N个较强干扰信号(可互换地称为“干扰信号”)的噪声环境中接收的弱期望信号携带的信息的操作挑战。此外，期望信号和/或N个干扰信号可从未知方向到达天线阵列。即，干扰信号可具有不同的未知空间特征向量。此外，干扰信号和期望信号可在时域和频域中部分地或完全地重叠。

用以衰减干扰信号的传统信号处理方法，诸如采用线性空间滤波或传统切除算法的那些方法，通常不能在这样的环境中恢复期望信号，而不使其信号质量和信噪比不令人满意地降低。

发明内容

在本发明所公开的技术的一方面，天线阵列系统包括输出N个天线信号的N≥2个天线元件的天线阵列；耦合到天线阵列的干扰源归零波束形成网络(IN-BFN)；耦合到IN-BFN的N个非线性滤波器；以及期望信号BFN。IN-BFN可包括N个“零位波束形成网络”(零位BFN)以生成N个零位信号，每个零位BFN将相应的归零波束权重集应用于N个天线信号以生成N个零位信号中的相应一个零位信号。每个相应的归零波束权重集对应于不同的相应(N-1)个零位的集合。N个非线性滤波器中的每个非线性滤波器可对N个零位信号中的相应一个零位信号进行滤波以提供N个经滤波信号中的相应一个经滤波信号。期望信号BFN可以将期望信号波束权重集应用于N个经滤波信号以生成输出信号。

天线阵列系统能够通过相对于期望信号显著衰减干扰信号来改善具有N个更强干扰信号的环境中的期望弱信号的信号质量。N个干扰信号可各自从不同方向到达天线阵列。

在另一方面，用于抑制由同时接收期望信号的天线阵列接收的多个干扰信号的方法涉及：从包括N个天线元件的天线阵列接收N个天线信号，其中N大于一。获得干扰信号在天线阵列上的相应到达方向。将多个归零波束权重集中的每个归零波束权重集应用于耦合到天线阵列的干扰源归零波束形成网络的N个零位BFN中的相应一个零位BFN，以生成N个零位信号。每个归零波束权重集对应于与到达方向中的(N-1)个到达方向相对应的(N-1)个独立零位的不同相应集，使得在每个零位信号内，干扰信号中的(N-1)个干扰信号相对于干扰信号中的剩余一个干扰信号和期望信号中的每一者被抑制。使用N个非线性滤波器中的相应一个非线性滤波器对N个零位信号中的每个零位信号进行滤波，以抑制相对于期望信号的干扰信号中的相应剩余一个干扰信号，从而生成N个经滤波信号。N个经滤波信号被组合以生成对应于期望信号的输出信号。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，所公开的技术的以上和其他方面和特征将变得更加明显，在附图中，相同的附图标记指示相同的元件或特征。相同或相似类型的各种元件可通过将参考标号直接附有第二标签或附有区分相同/相似元件的破折号和第二标签(例如，-1、-2)来区分。然而，如果给定描述仅使用第一参考标签，则其适用于具有相同第一参考标签的相同/类似元件中的任一者，而与第二参考标签无关。