穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制方法及系統的製作方法

2023-05-20 11:34:41

專利名稱：穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於民航地空通信的雙通道自適應幹擾抑制方法及系統。特別是涉 及一種能夠提高民航地空通信質量，增強飛行安全係數，實現簡單、性能優越的穩健的 雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制方法及系統。
背景技術：
民航VHF (甚高頻)地空通信在空中交通管理系統中擔任重要角色，其穩定性和可靠 性直接影響著飛行安全。VHF地空通信電臺採用DSB-AM (帶載波雙邊帶幅度調製)、半 雙工通信的工作方式，工作頻率範圍為118.0MHz至136.975MHz，波道間隔為25KHz，可 提供760個通信信道，這些信道可以在廣闊的地域內復用。由於國外無線電管理制度及 其嚴格，空管無線電幹擾問題不突出，所以他們生產的VHF地空通信設備都沒有考慮抗 幹擾問題。但在國內隨著近年來我國民航企業以及電信事業的迅猛發展，民航無線電專 用頻率受幹擾的程度也隨之呈現上升趨勢。就幹擾源來看，主要有尋呼臺發射機、大功 率無繩電話、鄉村的調頻廣播電臺、車載電臺等，這些幹擾源具有恆包絡特性。目前， 民航一般通過改頻、監測和清査等被動的非技術手段加以解決，但都治標不治本，無線 電幹擾成為民航安全運營的一大隱患。專利申請200410075232. X中提出了用於調幅接收機抑制脈衝幹擾的方法和裝置，但不適用於民航地空通信中相對脈衝幹擾較為複雜的幹擾抑制。北京航空航天大學科技園 研發出基於甚高頻數據鏈的自動相關監視(ADS)系統，該系統可進行VHF地空通信電臺 的幹擾分析以及預新建VHF地空通信電臺、預指配頻率的幹擾預測評估，從而給出一系 列可供指配的、合理的可用頻率。民航內話系統採用的話音優選技術是一種基於同頻異 址VHF語音信號一主、二備、三應急配置的語音信號處理技術，將各路同頻異址信號進 行實時處理，從而獲得語音質量參數，將獲得的質量參數進行比較，選出最優信號輸出 到管制員面板。這兩種技術都不能從本質上去除民航地空通信中的幹擾。在專利申請200710057268. 9的公開說明書中，提出了一種基於恆模陣列的民航地空 通信自適應幹擾抑制方法及系統，它是利用恆模陣列提取恆模信號，再將其作為自適應 對消器的參考信號，進行自適應對消，從而得到地空通信信號。恆模陣列是一種盲自適 應波束形成器，其權係數可利用恆模算法進行更新，且具有收斂速度快、計算簡單的性 能，並且信號恢復的性能對陣列的結構不敏感。因此專利申請200710057268. 9從信號處 理的角度提出了一種能夠從本質上消除民航地空通信中常見恆模幹擾信號的方法。然而業已證明，如果非恆模信號的峰度小於2，則恆模陣列也會捕獲非恆模信號。在 地空通信中所採用的信號為帶載波雙邊帶幅度調製信號，其峰度小於2，因此恆模陣列有可能收斂到帶載波雙邊帶幅度調製信號而不是恆模信號，從而產生誤捕獲。恆模陣列捕 獲信號的性能與初始權向量和陣列輸出端信號的相對功率有關。對於源信號和陣元數均 為2的情況，恆模陣列有可能捕獲具有較大功率的信源，而不管這一信源是否具有恆模 的特性。發明內容本發明所要解決的技術問題是，提供一種能夠提高民航地空通信質量，保障飛行安 全，也可用於其它通信系統中，提高接收性能的穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑 制方法及系統。本發明所採用的技術方案是 一種穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制方法及 系統，其中方法包括有以下歩驟(1) 將通過雙天線陣列接收的兩路甚高頻信號轉化為中頻信號；(2) 對被轉化的兩路中頻信號分別進行模數轉換、濾波抽取；(3) 對濾波抽取後的兩路信號進行正交變換，將實信號變為覆信號；(4) 將正交變換後的兩路覆信號送入監視模塊，判斷信號是否受到幹擾，如無幹擾 則取出其中一路無幹擾的調幅信號轉入歩驟(6);如有幹擾轉入步驟(5);(5) 將兩路受到幹擾的信號送入到基於恆模陣列的自適應幹擾抑制模塊，判斷陣列 輸出是恆模信號還是調幅信號，如輸出是調幅信號則轉入步驟(6)，如輸出是恆模信號 則將此恆模信號與步驟(4)輸出的一路受幹擾的信號共同輸入到自適應幹擾對消模塊進 行恆模幹擾對消，輸出經幹擾抑制的調幅信號，再轉到步驟(6);(6) 對步驟(4)、歩驟(5) 二者之一所輸出的無幹擾調幅信號進行解調，再經低通濾波器濾除高頻雜波，最後進行數模轉換輸出音頻信號。其中第(1)步所述的將甚高頻信號轉化為中頻信號是通過低噪音高頻放大器、三級混頻 器及自動增益控制電路完成的。第(3)步所述的正交變換是將線性巻積混合模型轉換為便於恆模信號的提取線性瞬時混合模型。第(4)歩所述的將正交變換後的覆信號送入監視模塊進行判斷是利用兩路覆信號的 相關係數進行判斷的，包括如下步驟計算兩路覆信號的相關係數/ ;判斷相關係數是 否大於所設定的閾值A1;大於閾值A1則取其中一路無幹擾信號送入解調器；否則將兩 路受幹擾信號送入基於恆模陣列的自適應幹擾抑制模塊。第(5)歩所述的進入基於恆模陣列的自適應幹擾抑制模塊進行判斷，包括如下步驟 將兩路受到幹擾的信號送入恆模陣列，同時其中一路送入載頻估計模塊，估計的載頻值 和恆模陣列輸出一起送入AM恆模判斷模塊進行對陣列輸出信號屬性的判斷，如判斷陣列 輸出為恆模信號則進行自適應幹擾對消，否則直接把輸出送入解調器。第(5)步所述的輸入到自適應幹擾對消模塊進行恆模幹擾對消，是利用自適應濾波 方法進行幹擾對消的，具體做法是將判為恆模的恆模陣列輸出信號作為期望信號， 一路 受幹擾信號作為輸入信號。第(6)歩所述的對無幹擾調幅信號進行解調，是採用包絡檢波的方法，解調後再經 低通濾波器濾除高頻雜波。本發明的穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制系統，包括有接收信號的雙天線 陣列；對雙天線陣列所接收的信號進行信號處理且依次相連的射頻處理組；模/數轉換組、 數字下變頻組及正交變換組；與正交變換組相連並對其輸出的數位訊號進行判別的監視 模塊；對監視模塊輸出的有幹擾信號進行幹擾抑制的基於恆模陣列的自適應幹擾抑制模 塊；對監視模塊輸出的無幹擾信號以及對基於恆模陣列的自適應幹擾抑制模塊輸出的幹 擾抑制信號進行解調的解調器；與解調器的輸出相連的數/模轉換器和與數/模轉換器相 連的音頻輸出。 所述的雙天線陣列、射頻處理組、模/數轉換組、數字下變頻組分別由兩路參數一致 的天線、射頻處理單元、模/數轉換單元、數字下變頻單元組成。所述的射頻處理組包括有兩組依次相連的低噪聲放大器、帶通濾波放大電路、一 級混頻電路、帶通濾波放大電路、二級混頻電路、帶通濾波放大電路、壓控衰減器、中 放電路、三級混頻電路、帶通濾波放大電路，中放電路的輸出還連接檢波電路、檢波電 路還通過比較器與壓控衰減器相連，三級混頻電路還連接三本振電路；其中兩組之間的 三級混頻電路通過三本振電路相連， 一級混頻電路通過第一頻率合成器相連，二級混頻 電路通過第二頻率合成器相連；兩組中的低噪聲放大器分別連接天線和天線，而第一頻 率合成器和第二頻率合成器還分別連接晶振電路。本發明的穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制方法，充分考慮到地空通信系統 常見幹擾的恆模特性，而且同時受到兩個或兩個以上幹擾的情況極少，此外噪聲功率遠 低於幹擾和有用信號的功率，可以忽略不計，因而採用雙通道接收系統。從幹擾信號與 有用信號的統計獨立性出發，通過對兩路接收通道接收的信號進行處理，實現恆模幹擾 的自適應抑制。具體是採用如圖1所示的穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制系統， 來自適應抑制地空通信中的幹擾，提高通信質量，本發明的穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制方法及系統，考慮到民航地空通 信在絕大多數情況下不會受到兩個或兩個以上的幹擾，而且噪聲功率遠低於幹擾和有用 信號的功率，可以忽略不計，因而採用雙通道接收系統；其次，本發明利用恆模盲信號 處理技術和自適應幹擾對消技術，無需使用任何參考信號，即可消除嚴重影響VHF電臺 接收性能的外部恆模幹擾，提高信幹比；利用民航地空通信中信號的窄帶特點將線性巻 積混合模型轉換為線性瞬時混合模型，有效地簡化了盲信號信號處理的複雜度；另外， 針對恆模陣列的誤捕獲非恆模信號的現象，本發明通過對恆模陣列輸出信號屬性進行判斷後再執行相應操作的方法，巧妙地避免了恆模陣列誤捕獲到調幅信號，有效地提高了自適應幹擾抑制系統的穩健性。本發明的方法實用性強、穩健、成本低，並且可用於其 它調幅接收機中；不但能很好地解決民航地空通信中目前的幹擾問題，而且可根據未來 實際情況隨時進行系統的升級和維護。


圖1是實現本發明方法所使用的穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制系統框圖；圖2是射頻處理組構成框圖；圖3是正交變換單元結構示意圖；圖4是監視模塊工作流程圖；圖5是基於恆模陣列的自適應幹沐抑制模塊組成框圖；圖6是恆模陣列組成框圖；圖7是Goertzel算法遞推流程圖；圖8是AM恆模信號判斷模塊流程圖；圖9是自適應幹擾對消方框圖；圖10是恆模陣列輸出信號屬性判斷結果統計效果圖；圖lla是原始語音信號波形效果圖；圖llb是一路混合信號直接解調的語音波形效果圖；圖llc是使用申請200710057268. 9所公開的方法和系統得到的語音波形效果圖； 圖lld是使用本發明的方法和系統得到的語音波形效果圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明的穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制方 法及系統給予詳細說明。本發明的方法，充分考慮到地空通信系統常見幹擾的恆模特性，而且同時受到兩個 或兩個以上幹擾的情況極少，此外噪聲功率遠低於幹擾和有用信號的功率，可以忽略不 計，因而採用雙通道接收系統。從幹擾信號與有用信號具有不同的信號屬性出發，通過 對恆模陣列輸出信號屬性進行判斷後再執行相應操作的方法，巧妙地避免了恆模陣列誤捕獲到調幅信號，實現了穩健的自適應恆模幹擾抑制。具體是採用如圖1所示的穩健的 雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制系統，來自適應抑制地空通信中的幹擾，提高通信質量，包括以下步驟第一步，將通過雙天線陣列接收的兩路甚高頻信號轉化為中頻信號。是採用如圖2所示的電路完成的，即，將陣列天線la和lb接收到的信號通過由低噪聲高頻放大器、 三級混頻器及自動增益控制電路(圖2中虛框部分)組成的射頻處理組，無線電信號通 過射頻處理組後轉化為1. 25MHz中頻信號，以便後續信號處理。在本實施例中，所述的低噪聲高頻放大器、三級混頻器及自動增益控制電路等電路均由現有的電路或原理實現。三級混頻後得到的三級中頻分別為465MHz、70MHz、 1. 25MHz。 第二歩，對射頻處理組輸出的兩路模擬中頻信號分別實施模數轉換及抽取濾波。通 過A/D轉換組射頻處理組輸出的模擬中頻信號實施數據採集及模數轉換。為了降低對後 續數字濾波器的設計要求，本實施例中模數轉換採用了過採樣的方案，實際使用的採樣 率為5MHz，採樣位數12bit。數字下變頻組對模數轉換輸出的兩路數位訊號分別進行濾 波抽取，將數據率從5MSps下降到合適的程度，目的是提高實時性和降低後續信號處理 的運算量。在本實施例中，使用了兩級帶通濾波抽取，每次抽取5倍，最後採樣率降到 200KSps，第三步，抽取濾波後的信號分別通過一正交變換單元，將實信號變為覆信號。目的 是將線性巻積混合模型轉換為線性瞬時混合模型，便於恆模信號的提取。線性巻積混合模型轉換為線性瞬時混合模型的原理是這樣的。如圖1中陣列天線la 和lb接收到的信號為源信號不同時延的線性混合即源信號的巻積混合，但由於在VHF地 空通信系統中，調幅信號傳播帶寬為25KHz，相對於信號的載頻('118. 00MHz 136. 975MHz) 很小，並且接收天線的間距設置為半波長，此時信號到達兩個天線的時延沒有引起兩天 線接收信號包絡的變化，那麼信號在不同天線之間的時延可以簡化為相移，因此盲接收 信號的線性巻積混合模型可以簡化為線性瞬時混合模型。由於陣元相隔比較近，而飛機 的飛行高度較高，那麼飛機相對於兩個陣元天線的角度近似相等，因此信號到兩天線的 都卜勒頻移一樣。又已知飛機在大部分飛行時段內都是勻速飛行的，所以設信號的多普 勒頻率恆定厶(O =力。同時由於民航VHF通信系統具有高信噪比的特點，因此在幹擾抑 制系統中不考慮噪聲的影響。假設陣元la為零時延參考陣元，那麼陣元la、 lb接收到 信號的複數形式分別為formula see original document page 8 (1)為觀測信號向量，s(0 =，j;w和s^)分別是有用和幹擾信號的基帶信號，/。為載波頻率，A =為混合矩陣，^:a2代表兩個源信號的振幅混合比例，r,和^是陣元lb相對於兩信源的時延。由此看出，我 們在複數域將民航地空通信中接收信號的模型等效為線性瞬時混合模型。所述正交變換單元組成框圖如圖3所示，由兩個FIR濾波器組成，其中FIRQ為一 Hil'bert濾波器，其係數滿足formula see original document page 8 (2)式(2)中，M為濾波器階數，w(")為Blackman窗，滿足下式formula see original document page 8 (3)圖3中的FIRI為一延時器，延時A/72個單元，在本實施例中M取88。 濾波抽取輸出的兩路信號x,(")、 12(")通過FIRI和FIRQ.後形成同相分量^(n)、 x^O)和正交分量x,y(w)、 x2( 0)，最後合併成覆信號Xw(") 、 A20):formula see original document page 9
第四步，將正交變換後的兩路覆信號送入監視模塊，判斷信號是否受到幹擾，如無 幹擾則取出其中一路無幹擾的調幅信號轉入歩驟六；如有幹擾轉入歩驟五。所述監視模塊其工作流程如圖4所示，包括如下步驟輸入兩路覆信號x^和;^;計算兩路信號的相關係數p;判斷/ 是否大於閾值Al;大於閾值A1則進行解調，否則進 入基於恆模陣列的自適應幹擾抑制模塊。具體工作流程為利用下式計算兩信號的相關(6)式(6)中p為兩路信號Xw和^2的相關係數，'表示共軛運算，￡表示統計期望值。 當計算出的相關係數/ 小於設定的閾值rW時認為有幹擾，將信號送入基於恆模陣列的自適應幹擾抑制模塊；大於A1時認為信號沒有受到幹擾，將一路無幹擾信號直接送入解調器。實際中^1設為一接近於1的數，本實施例中設為0.9901。第五步，將兩路受到幹擾的信號送入如圖5所示的基於恆模陣列的自適應幹擾抑制模塊，進行恆模幹擾信號的抑制，輸出經過幹擾抑制的調幅信號。包括如下步驟將兩路受到幹擾的信號送入恆模陣列，同時其中一路送入載頻估計模塊，估計的載頻值和恆模陣列輸出一起送入AM恆模判斷模塊進行對陣列輸出信號屬性的判斷，如判斷陣列輸出為恆模信號則進行自適應幹擾對消，否則直接把輸出送入解調器。所述恆模陣列的組成框圖如圖6所示。經前面的正交變換處理，記到達恆模陣列的 離散信號為x;X")，經過自適應更新的權向量w(")加權求和，得到恆模幹擾輸出為-7謂(")-w"("K(") (7) 式(7)中xA(w) = [&(w),j^(")F為監視模塊判斷有幹擾的輸出覆信號，w(w) = w2(w)]t為恆模陣列的權向量，採用恆模算法對權向量進行更新。本實施例中採用l-2型最陡下降 恆模算法，權向量更新公式為formula see original document page 9
u為步長因子， 一般取一個比較小的數。本實施例中設為0. 002。所述載頻估計模塊是在調幅信號載頻頻率範圍已知的基礎上，對其中一路受幹擾的 信號進行載頻估計的。本實施例中，對監視模塊輸出的有幹擾信號&(")利用Goertzel 算法進行載頻估計，目的是為am恆模判斷模塊提供一個頻率初始值力皿，以提高對恆模陣列輸出信號屬性判斷的準確度。其中載頻估計模塊採用的Goertzel算法是利用旋轉因子『；二e—^""的周期性『/w=1，將dft (離散傅立葉變換)運算表示成線性濾波運算，差分運算的形式使得其遞推性更好。圖7給出了Goertzel算法遞推流程圖，其遞推表達式為formula see original document page 10(9)formula see original document page 10 (10) 在本實施例中，式(9)、式(10)中的JV取200K， A為需搜索頻率區間的頻率點，式(9) 的初始條件設為^(-1) = ^(-2) = 0," = 0,1，...,^， M取iV/10(即20K) ， A,(")為濾波抽取模塊輸出的數位訊號，輸出力(")是對應頻率點A的頻譜。本實施例採用基於Goertzel算法載頻估計的具體流程為(1) 在每個頻率點"對"=0,1,...,^迭代計算式(9)，然後在w-iV,計算式(10)，從而得到丄個頻率點的頻譜(本實施例中，頻率點A位於以載頻估計初始值即50KHz為中心 土500Hz的頻率區間內，丄取皿，即頻率點之間間隔10Hz);(2) 求z個頻率點頻譜y;(iv,)中幅度最大對應的頻率點/^^ (即對丄個點的人(M)取模，求這些模值中的最大值)，並以此載頻估計值/,_為中心更新頻率區間為(3) 對更新的頻率區間使用新的採樣數據重新開始Z個頻率點的頻譜計算，在採樣點 再次達到a^時求i:個頻率點頻譜中幅度最大對應的頻率點九，M，以此時得到的_4, 為am 恆模判斷模塊的頻率初始值。所述am恆模判斷模塊流程圖如圖8所示，依據的原理是am信號能量集中於載頻，載 頻處頻譜的幅度遠大於其他副瓣幅度，而諸如fm等的恆模信號能量在整個頻帶裡頭分布 是比較均勻的。具體工作為，首先按照載頻估計模塊的方法以載頻估計模塊輸出的頻率值A^為中心 計算恆模陣列輸出信號y^—段樣本的一段頻譜值，在本實施例中選取了 10000點的恆模 陣列輸出樣本點，以10Hz為間隔計算以/4_為中心的101個頻點的頻譜，所用頻譜計算 方法與載頻估計模塊使用的Geortzel方法相同。在所得頻譜上搜索，得到主峰值P^，然 後將主峰和主峰附近4個頻點的頻譜置零，重新搜索得到次峰《。"計算主峰與次峰的比，如果比值大於閾值A2認為J^是AM信號，否則認為是恆模信號。為了提高判斷的準確度， 前述過程可以進行多次，然後在多次運行結果的基礎上再來判斷尺，是否恆模信號。在本 實施例中運行12次，大於閾值的次數發生超過7次就認為恆模陣列誤收斂到了 AM，否 則認為恆模陣列正確收斂，輸出恆模信號。閾值A2為一大於2的數，本實施例中閾值A2 設為4。所述自適應對消如圖9所示。當恆模陣列收斂到恆模信號時，需要進行自適應對消。 自適應對消器採用式(7)所得的恆模陣列輸出作為參考輸入，結合監視模塊輸出的一路受幹擾信號進行恆模幹擾對消從而得到民航地空通信所需的有用信號，記為e(")、(")-(11)式(11)中，"(w)為對消器的自適應權係數，採用自適應算法對權向量進行更新。本實施 例採用複數遞推最小二乘(CRLS)算法完成權值更新。 CRLS的代價函數為=尤義"I—"("j謹("|2 (12)式(12)中，0</1<1稱為遺忘因子，在本實施例中取為0.9999。在此，針對恆模信號的特點，對傳統的CRLS進行改進以簡化運算。具體為先對恆模信 號作歸一化處理-式(13)中，/ 0)代表恆模信號的復相位。從而自適應對消器的權值更新為-一-1 1)式(14)中=義W(" — 1) + e-成"V岸)=義及(M -1) +1;=義K" — 1) + & (/)e腐")。第六步，對步驟四輸出的無幹擾信號或步驟五輸出的經幹擾抑制的信號進行解調， 再經低通濾波器濾除高頻雜波，最後進行D/A轉換輸出清晰的音頻信號。對自適應恆模幹擾抑制模塊輸出的經幹擾抑制的信號或從監視模塊直接輸出的無幹 擾信號進行解調，採用包絡檢波方法，並利用D/A (數/模)轉換單元進行數模轉換，就 可輸出清晰的音頻信號。圖10給出了在不同AM有用信號和FM幹擾信號功率比的混合情況下恆模陣列輸出信 號屬性判斷結果統計圖，由輸出信號解調後與原調製信號的相關係數進行判斷，判斷結 果以恆模陣列收斂到AM信號和FM信號的概率來表示。可以看出在FM功率較大時恆模陣 列可以準確無誤的收斂到恆模信號，但是隨著AM信號功率的增加，恆模陣列收斂到非恆 模AM信號的概率也隨著增加，從而出現了誤捕獲現象，導致幹擾抑制系統的不穩定。在 與圖IO所示實驗相同條件下，本發明所採用的AM恆模判斷模塊可以準確地判斷出恆模陣列輸出信號屬性，因此本發明採用的對恆模陣列輸出信號屬性進行判斷後再執行相應 操作的方法可以100%的消除誤捕獲現象。本實施例中對AM有用信號和FM幹擾信號發射功率相同時進行幹擾抑制實驗，得到 實驗結果如下圖lla、 llb、 llc、 lld給出了有無幹擾抑制處理的效果對比圖。其中圖lla為原語 音信號波形圖，圖lib為對其中一路混合信號直接解調的語音波形圖，圖llc是專利申 請為200710057268.9中所提方法得到的語音波形圖，而圖lid為經本發明得到的語音波 形圖，可見圖lld最接近原語音信號波形圖，充分體現了本發明的優勢和實用價值。如圖1所示，本發明的穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制系統，包括有接收 信號的雙天線陣列la、 lb;對雙天線陣列la、 lb所接收的信號進行信號處理且依次相連 的射頻處理組2、模/數轉換組3、數字下變頻組4及正交變換組5;與正交變換組5相連 並對其輸出的數位訊號進行判別的監視模塊6;對監視模塊6輸出的有幹擾信號進行幹擾 抑制的基於恆模陣列的自適應幹擾抑制模塊7;對監視模塊6輸出的無幹擾信號和基於恆 模陣列的自適應幹擾抑制模塊7輸出的幹擾抑制信號進行解調的解調器8;與解調器8 的輸出相連的數/模轉換器9和與數/模轉換器9相連的音頻輸出10。上述的雙天線陣列la、 lb、射頻處理組2、模/數轉換組3、數字下變頻組4分別由 兩路參數一致的天線、射頻處理單元、模/數轉換單元、數字下變頻單元組成。如圖2所示，其中所述的射頻處理組3包括有兩組依次相連的LNA (低噪聲放大器) 11、 BPF (帶通濾波)放大電路12、 一級混頻電路13、 BPF放大電路14、 二級混頻電路15、 BPF放大電路16、壓控衰減器17、中放電路18、三級混頻電路19、 BPF放大電路20,中 放電路18的輸出還連接檢波電路22、檢波電路22還通過比較器21與壓控衰減器17相連， 三級混頻電路19還連接三本振電路23;其中兩組之間的三級混頻電路19通過三本振電 路23相連， 一級混頻電路13通過第一頻率合成器24相連，二級混頻電路15通過第二頻 率合成器26相連；兩組中的LNA (低噪聲放大器)11分別連接天線la和天線lb，而第一 頻率合成器24和第二頻率合成器26還分別連接晶振電路25。
權利要求
1.一種穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制方法，其特徵在於，包括有以下步驟(1)將通過雙天線陣列接收的兩路甚高頻信號轉化為中頻信號；(2)對被轉化的兩路中頻信號分別進行模數轉換、濾波抽取；(3)對濾波抽取後的兩路信號進行正交變換，將實信號變為覆信號；(4)將正交變換後的兩路覆信號送入監視模塊，判斷信號是否受到幹擾，如無幹擾則取出其中一路無幹擾的調幅信號轉入步驟(6)；如有幹擾轉入步驟(5)；(5)將兩路受到幹擾的信號送入到基於恆模陣列的自適應幹擾抑制模塊，判斷陣列輸出是恆模信號還是調幅信號，如輸出是調幅信號則轉入步驟(6)，如輸出是恆模信號則將此恆模信號與步驟(4)輸出的一路受幹擾的信號共同輸入到自適應幹擾對消模塊進行恆模幹擾對消，輸出經幹擾抑制的調幅信號，再轉到步驟(6)；(6)對步驟(4)、步驟(5)二者之一所輸出的無幹擾調幅信號進行解調，再經低通濾波器濾除高頻雜波，最後進行數模轉換輸出音頻信號。
2. 根據權利要求1所述的穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制方法，其特徵在 於，第(1)步所述的將甚高頻信號轉化為中頻信號是通過低噪音高頻放大器、三級混頻 器及自動增益控制電路完成的。
3. 根據權利要求1所述的穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制方法，其特徵在 於，第(3)步所述的正交變換是將線性巻積混合模型轉換為便於恆模信號的提取線性瞬 時混合模型。
4. 根據權利要求1所述的穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制方法，其特徵在 於，第(4)步所述的將正交變換後的覆信號送入監視模塊進行判斷是利用兩路覆信號的 相關係數進行判斷的，包括如下步驟計算兩路覆信號的相關係數p;判斷相關係數是 否大於所設定的閾值A1;大於閾值A1則取其中一路無幹擾信號送入解調器；否則將兩 路受幹擾信號送入基於恆模陣列的自適應幹擾抑制模塊。
5. 根據權利要求1所述的穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制方法，其特徵在 於，第(5)步所述的進入基於恆模陣列的自適應幹擾抑制模塊進行判斷，包括如下步驟 將兩路受到幹擾的信號送入恆模陣列，同時其中一路送入載頻估計模塊，估計的載頻值 和恆模陣列輸出一起送入AM恆模判斷模塊進行對陣列輸出信號屬性的判斷，如判斷陣列 輸出為恆模信號則進行自適應幹擾對消，否則直接把輸出送入解調器。
6. 根據權利要求1所述的穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制方法，其特徵在 於，第(5)步所述的輸入到自適應幹擾對消模塊進行恆模幹擾對消，是利用自適應濾波 方法進行幹擾對消的，具體做法是將判為恆模的恆模陣列輸出信號作為期望信號， 一路 受幹擾信號作為輸入信號。
7. 根據權利要求l所述的穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制方法，其特徵在 於，第(6)步所述的對無幹擾調幅信號進行解調，是採用包絡檢波的方法，解調後再經 低通濾波器濾除高頻雜波。於，第(6)歩所述的對無幹擾調幅信號進行解調，是採用包絡檢波的方法，解調後再經 低通濾波器濾除高頻雜波。
8. —種穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制系統，其特徵在於，包括有接收信 號的雙天線陣列(la、 lb);對雙天線陣列(la、 lb)所接收的信號進行信號處理且依次相連的射頻處理組(2);模/數轉換組(3)、數字下變頻組(4)及正交變換組(5);與正交變換組(5)相連並對其輸出的數位訊號進行判別的監視模塊(6);對監視模塊(6)輸出的有幹擾信號進行幹擾抑制的基於恆模陣列的自適應幹擾抑制模塊(7);對監視模塊(6)輸出的無幹擾信號以及對基於恆模陣列的自適應幹擾抑制模塊(7)輸出 的幹擾抑制信號進行解調的解調器(8);與解調器(8)的輸出相連的數/模轉換器(9) 和與數/模轉換器(9)相連的音頻輸出(10)。
9. 根據權利要求8所述的穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制系統，其特徵在 於，所述的雙天線陣列(la、 lb)、射頻處理組(2)、模/數轉換組(3)、數字下變頻 組(4)分別由兩路參數一致的天線、射頻處理單元、模/數轉換單元、數字下變頻單元 組成。
10. 根據權利要求8或9所述的穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制系統，其特 徵在於，所述的射頻處理組(2)包括有兩組依次相連的低噪聲放大器(11)、帶通濾 波放大電路(12)、 一級混頻電路(13)、帶通濾波放大電路(14) 、 二級混頻電路(15)、 帶通濾波放大電路(16)、壓控衰減器(17)、中放電路(18)、三級混頻電路(19)、 帶通濾波放大電路(20)，中放電路(18)的輸出還連接檢波電路(22)、檢波電路(22) 還通過比較器(21)與壓控衰減器(17)相連，三級混頻電路(19)還連接三本振電路(23);其中兩組之間的三級混頻電路(19)通過三本振電路(23)相連， 一級混頻 電路(13)通過第一頻率合成器(24)相連，二級混頻電路(15)通過第二頻率合成器(26)相連;兩組中的低噪聲放大器(11)分別連接天線(la)和天線(lb)，而第一 頻率合成器(24)和第二頻率合成器(26)還分別連接晶振電路(25)。
全文摘要
一種穩健的雙通道民航地空通信恆模幹擾抑制方法及系統，包括將雙天線陣列接收的兩路甚高頻信號轉化為中頻數位訊號；對兩路中頻數位訊號分別進行濾波抽取、正交變換；把正交變換後的兩路覆信號送入監視模塊進行判斷，如無幹擾則取其中一路無幹擾信號輸出，如有幹擾則將兩路信號送入基於恆模陣列的自適應幹擾抑制模塊進行幹擾抑制，判斷恆模陣列輸出的信號屬性並採取相應的動作，如陣列輸出為調幅信號則直接輸出，否則進行自適應幹擾對消後再輸出；對上述步驟輸出的無幹擾信號進行解調後濾除高頻噪聲，送入D/A轉換器輸出音頻信號。本發明對恆模陣列輸出信號屬性進行判斷後再執行相應操作的方法，避免了恆模陣列的誤捕獲，有效地提高了自適應幹擾抑制系統的穩健性。
文檔編號H04B1/10GK101232292SQ20081005208
公開日2008年7月30日 申請日期2008年1月16日 優先權日2008年1月16日
發明者吳仁彪, 王淑豔, 石慶研, 胡鐵喬, 鍾倫瓏 申請人:中國民航大學