Parallel modified spatial smoothing algorithm for coherent interference cancellation

Abstract

In array processing, the spatial smoothing technique and its variations are known to be effective in combatting coherent interferences. However, they are disadvantageous in that they either reduce the effective array aperture or require the formation of covariance matrices which causes numerical difficulties when finite-precision computations are involved and given array data are ill-conditioned. In this paper, we present a data-domain spatial preprocessing algorithm, by which the effective array aperture is expanded without forming covariance matrices. Also, we propose a parallel spatial smoothing technique in which spatial subarray data are rearranged before processing. The incorporation of the data-domain spatial preprocessing algorithm and the parallel spatial smoothing technique is simple, and constitutes a parallel modified spatial smoothing technique which is a parallel implementation method of the modified spatial smoothing technique. The proposed parallel modified spatial smoothing method is highly fast, numerically stable, and capable of nulling out coherent interferences. Since the proposed method can readily be combined with least-squares solving systems using orthogonal transformations, one can take full advantages of systolic/wavefront arrays to get high throughput. Bei der Array-Verarbeitung ist bekannt, daß die Technik der örtlichen Glättung und ihrc Variationen effektiv bei der Unterdrückung kohärenter Interferenzen sind. Sie haben jedoch den Nachteil in dem Sinn, daß sie entweder die effektive Arrayapertur verkleinern oder die Bestimmung von Kovarianzmatrizen erfordern, was wiederum auf numerische Probleme fḧrt, wenn die Rechnungen mit endlicher Wortlänge durchgeführt werden oder die Arraydaten schlecht konditioniert sind. In dieser Arbeit stellen wir einen Vorverarbeitungsalgorithmus vor, der im örtlichen Datenbereich arbeitet, mit dem die effektive Arrayapertur vergrößert werden kann ohne Kovarianzmatrizen aufstellen zu müssen. Wir stellen auch eine parallele örtliche Glättungstechnik vor, bei der Daten örtlicher Teilarrays vor der Verarbeitung umgeordnet werden. Die Verbindung des Algorithmus zur Vorverarbeitung mit der parallelen Glättungstechnik ist einfach und stellt eine modifizierte parallele örtliche Glättungsmethode dar, die eine parallele Implementierung der modifizierten örtlichen Glättungsmethode ist. Die vorgeschlagene Methode ist äußerst schnell, numerisch stabil und in der Lage, kohärente Interferenzen zu eliminieren. Da sie einfach mit Least-Squares Lösungssystemen, die orthogonale Transformationen verwenden, kombiniert werden können, bekommt man alle Vorteile systolischer oder Wellenfrontarrays, um einen hohen Durchsatz zu erhalten. La technique de lissage spatial et ses variations sont connues en traitement de réseaux pour être efficaces pour combattre les interférences cohérentes. Toutefois, elles sont désavantageuses en ce qu'elles réduisent l'ouverture utile du réseau ou requièrent la formation de matrices de covariance qui sont à la source de problèmes numériques lorsque des calculs en précision finie sont en jeu et que les données du réseau sont mal conditionnées. Nous présentons dans cet article un algorithme de pré-traitement spatial dans le domaine des données grâce auquel l'ouverture utile du réseau est accrue sans former de matrices de covariance. De plus, nous proposons une technique de lissage spatial parallèle dans laquelle les données spatiales de sous-réseaux sont ré-arrangées avant traitement. L'incorporation de l'algorithme de pré-traitement spatial dans le domaine des données et de la technique de lissage spatial parallèle est simple et constitue une technique de lissage spatial parallèle modifié qui constitue une méthode d'implantation parallèle de la technique de lissage spatial modifié. La méthode de lissage spatial parallèle modifié est très rapide, stable numériquement, et capable d'annuler des interférences cohérentes. Du fait que la méthode proposée peut être combinée facilement avec des systèmes de résolution aux moindres carrés utilisant des transformations orthogonales, il est possible de tirer pleinement parti d'architectures systoliques pour obtenir un traitement rapide.