專利名稱：基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種民航地空通信方法。特別是涉及一種能夠提高民航地空通信質(zhì)量，保障飛行安全，也可用于其它通信系統(tǒng)中，提高接收性能的基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
民航VHF(甚高頻)地空通信在空中交通管理系統(tǒng)中擔(dān)任重要角色，其穩(wěn)定性和可靠性直接影響著飛行安全。VHF地空通信電臺(tái)采用DSB-AM(帶載波雙邊帶幅度調(diào)制)、半雙工通信的工作方式，工作頻率范圍為118.0MHz至136.975MHz，波道間隔為25KHz，可提供760個(gè)通信信道，這些信道可以在廣闊的地域內(nèi)復(fù)用。由于國(guó)外無(wú)線電管理制度及其嚴(yán)格，空管無(wú)線電干擾問題不突出，所以他們生產(chǎn)的VHF地空通信設(shè)備都沒有考慮抗干擾問題。但在國(guó)內(nèi)隨著近年來(lái)我國(guó)民航企業(yè)以及電信事業(yè)的迅猛發(fā)展，民航無(wú)線電專用頻率受干擾的程度也隨之呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。就干擾源來(lái)看，主要有尋呼臺(tái)發(fā)射機(jī)、大功率無(wú)繩電話、鄉(xiāng)村的調(diào)頻廣播電臺(tái)、車載電臺(tái)等，這些干擾源具有恒包絡(luò)特性。目前，民航一般通過(guò)改頻、監(jiān)測(cè)和清查等被動(dòng)的非技術(shù)手段加以解決，但都治標(biāo)不治本，無(wú)線電干擾成為民航安全運(yùn)營(yíng)的一大隱患。
專利申請(qǐng)CN200410075232提出了用于調(diào)幅接收機(jī)抑制脈沖干擾的方法和裝置，但不適用于民航地空通信中相對(duì)脈沖干擾較為復(fù)雜的干擾抑制。北京航空航天大學(xué)科技園研發(fā)出基于甚高頻數(shù)據(jù)鏈的自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(ADS)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可進(jìn)行VHF地空通信電臺(tái)的干擾分析以及預(yù)新建VHF地空通信電臺(tái)、預(yù)指配頻率的干擾預(yù)測(cè)評(píng)估，從而給出一系列可供指配的、合理的可用頻率。民航內(nèi)話系統(tǒng)采用的話音優(yōu)選技術(shù)是一種基于同頻異址VHF語(yǔ)音信號(hào)一主、二備、三應(yīng)急配置的語(yǔ)音信號(hào)處理技術(shù)，將各路同頻異址信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，從而獲得語(yǔ)音質(zhì)量參數(shù)，將獲得的質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行比較，選出最優(yōu)信號(hào)輸出到管制員面板。這兩種技術(shù)都不能從本質(zhì)上去除民航地空通信中的干擾。
恒模算法是一種利用信號(hào)包絡(luò)恒定特性的盲自適應(yīng)算法，1980年，Godard首次提出用恒模算法(CMA)實(shí)現(xiàn)盲均衡；接著，Treichler于1985年將恒模算法應(yīng)用到波束導(dǎo)向上，提出恒模陣列信號(hào)處理技術(shù)。恒模陣列是一種盲自適應(yīng)波束形成器，其權(quán)系數(shù)可利用恒模算法進(jìn)行更新。作為一種自適應(yīng)的波束形成器，恒模陣列具有收斂速度快、計(jì)算簡(jiǎn)單的性能，并且信號(hào)恢復(fù)的性能對(duì)陣列的結(jié)構(gòu)不敏感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠提高民航地空通信質(zhì)量，保障飛行安全，也可用于其它通信系統(tǒng)中，提高接收性能的基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制方法及系統(tǒng)。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制方法及系統(tǒng)，其中方法包括有以下步驟(1)將通過(guò)雙天線陣列接收的兩路甚高頻信號(hào)分別轉(zhuǎn)化為中頻信號(hào)；(2)對(duì)被轉(zhuǎn)化的兩路中頻信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換；(3)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的兩路中頻數(shù)字信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)字下變頻濾波抽取；(4)對(duì)變頻濾波抽取后的信號(hào)送入監(jiān)視模塊進(jìn)行判斷，判斷信號(hào)是否受到干擾，若無(wú)干擾轉(zhuǎn)入步驟6，若有干擾轉(zhuǎn)入步驟5；(5)將受到干擾的信號(hào)送入自適應(yīng)恒模干擾抑制模塊進(jìn)行干擾信號(hào)的提取，并對(duì)已提取干擾信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)對(duì)消；(6)對(duì)步驟4或步驟5兩者之一所輸出的無(wú)干擾信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，再經(jīng)低通濾波器濾除高頻雜波，最后進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換輸出清晰的音頻信號(hào)。
所述的將甚高頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為中頻數(shù)字信號(hào)是通過(guò)低噪音高頻放大器、三級(jí)混頻器及自動(dòng)增益控制電路完成的。
所述的對(duì)變頻濾波抽取后的信號(hào)送入監(jiān)視模塊進(jìn)行判斷是利用兩路信號(hào)的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行判斷，包括如下步驟先將兩路實(shí)信號(hào)分別進(jìn)行處理得到兩路復(fù)信號(hào)xh1和xh2；計(jì)算兩路數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)ρ；判斷是否大于閾值；大于閾值則進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換；否則進(jìn)入基于恒模陣列的自適應(yīng)干擾抑制模塊。
所述的干擾信號(hào)的提取是利用常見干擾具有的恒包絡(luò)特性執(zhí)行恒模干擾盲提取，采用線性瞬時(shí)混合模型來(lái)簡(jiǎn)化線性卷積混合模型以完成干擾信號(hào)的提取；并利用自適應(yīng)對(duì)消技術(shù)對(duì)已提取的恒模干擾信號(hào)進(jìn)行對(duì)消。
所述的對(duì)無(wú)干擾信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，再經(jīng)低通濾波器濾除高頻雜波，是采用包絡(luò)檢波方法。
本發(fā)明的基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制系統(tǒng)，包括有接收信號(hào)的雙天線陣列；對(duì)雙天線陣列所接收的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理且依次相連的射頻處理組、模/數(shù)轉(zhuǎn)換組及數(shù)字下變頻組；與數(shù)字下變頻組相連并對(duì)其輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行判別的監(jiān)視模塊；對(duì)監(jiān)視模塊輸出的有干擾信號(hào)進(jìn)行干擾抑制的自適應(yīng)恒模干擾抑制模塊；對(duì)監(jiān)視模塊輸出的無(wú)干擾信號(hào)和自適應(yīng)恒模干擾抑制模塊輸出的干擾抑制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)器；與解調(diào)器的輸出相連的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器和與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器相連的音頻輸出。
所述的雙天線陣列、射頻處理組、模/數(shù)轉(zhuǎn)換組、數(shù)字下變頻組分別由兩路參數(shù)一致的天線、射頻處理單元、模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)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(jí)混頻電路、帶通濾波放大電路、二級(jí)混頻電路、帶通濾波放大電路、壓控衰減器、中放電路、三級(jí)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(guò)比較器與壓控衰減器相連，三級(jí)混頻電路還連接三本振電路；其中兩組之間的三級(jí)混頻電路通過(guò)三本振電路相連，一級(jí)混頻電路通過(guò)第一頻率合成器相連，二級(jí)混頻電路通過(guò)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(fā)明的基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制方法及系統(tǒng)，在充分考慮了民航地空通信的特點(diǎn)和民航地空通信中常見干擾源特性的前提下，并考慮到民航地空通信在絕大多數(shù)情況下不會(huì)受到兩個(gè)或兩個(gè)以上的干擾，而且噪聲功率遠(yuǎn)低于干擾和有用信號(hào)的功率，可以忽略不計(jì)，因而采用雙天線陣列，利用恒模盲信號(hào)處理技術(shù)和自適應(yīng)干擾對(duì)消技術(shù)，無(wú)需使用任何參考信號(hào)，即可消除嚴(yán)重影響VHF電臺(tái)接收性能的外部恒模干擾，提高信干比。即，能夠在沒有參考信號(hào)的前提下分離出地空通信有用信號(hào)，排除飛行安全隱患，輸出優(yōu)質(zhì)的語(yǔ)音信號(hào)，提高飛行安全系數(shù)，達(dá)到治標(biāo)治本的目的。本發(fā)明的抗干擾系統(tǒng)也可用于其它調(diào)幅接收機(jī)中，實(shí)用性強(qiáng)。本發(fā)明不但能很好地解決民航地空通信中目前的干擾問題，而且可根據(jù)未來(lái)實(shí)際情況隨時(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的升級(jí)和維護(hù)。


圖1是本發(fā)明方法步驟的流程圖；圖2是射頻處理組成框圖；圖3是監(jiān)視模塊組成框圖；圖4是信號(hào)源個(gè)數(shù)判別流程圖；圖5是自適應(yīng)恒模干擾抑制模塊組成框圖；圖6是處理前FM和DSB-AM信號(hào)波形圖；圖7是通道1、2接收信號(hào)波形圖；圖8是處理后FM和DSB-AM信號(hào)波形圖；圖9是處理前后解調(diào)的語(yǔ)音信號(hào)與原始語(yǔ)音信號(hào)的相關(guān)系數(shù)圖；圖10是源信號(hào)和受干擾信號(hào)以及處理后的語(yǔ)音信號(hào)對(duì)比圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合說(shuō)明書附圖對(duì)本發(fā)明的基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制方法及系統(tǒng)的具體實(shí)施例給予詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明的方法，充分考慮到地空通信系統(tǒng)同時(shí)受到兩個(gè)或兩個(gè)以上干擾的情況極少，此外噪聲功率遠(yuǎn)低于干擾和有用信號(hào)的功率，可以忽略不計(jì)，因而采用雙通道接收系統(tǒng)。從干擾信號(hào)與有用信號(hào)的統(tǒng)計(jì)獨(dú)立性出發(fā)，通過(guò)對(duì)兩路接收通道接收的信號(hào)進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)干擾的自適應(yīng)抑制。具體是采用如圖1所示的基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制系統(tǒng)，來(lái)自適應(yīng)抑制地空通信中的干擾，提高通信質(zhì)量，包括以下步驟(1)將通過(guò)雙天線陣列接收的兩路甚高頻信號(hào)分別轉(zhuǎn)化為中頻信號(hào)。
將陣列天線1和2接收到的信號(hào)通過(guò)如圖2所示的由低噪聲高頻放大器、三級(jí)混頻器及自動(dòng)增益控制電路(圖2中虛框部分)組成的射頻處理，無(wú)線電信號(hào)通過(guò)射頻處理后轉(zhuǎn)化為1.25MHz中頻信號(hào)，以便后續(xù)信號(hào)處理。在本實(shí)施例中，所述的低噪聲高頻放大器、三級(jí)混頻器及自動(dòng)增益控制電路等電路均由現(xiàn)有的電路或原理實(shí)現(xiàn)。三級(jí)混頻后得到的三級(jí)中頻分別為465MHz、70MHz、1.25MHz。
(2)對(duì)被轉(zhuǎn)化的兩路中頻信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換。
通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換組分別對(duì)射頻處理組輸出的兩路模擬中頻信號(hào)實(shí)施數(shù)據(jù)采集及模數(shù)轉(zhuǎn)換，從而降低對(duì)后續(xù)數(shù)字濾波器的設(shè)計(jì)要求，本實(shí)施例中采用了過(guò)采樣的方案，實(shí)際使用的采樣率為5MHz，采樣位數(shù)12bit。
(3)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的兩路中頻數(shù)字信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)字下變頻濾波抽取。
通過(guò)所述數(shù)字下變頻組分別對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換輸出的兩路數(shù)字信號(hào)進(jìn)行濾波抽取，將數(shù)據(jù)率從5MSps下降到合適的程度，本發(fā)明中降到200KSps，目的是提高實(shí)時(shí)性和降低后續(xù)信號(hào)處理的運(yùn)算量。
(4)對(duì)變頻濾波抽取后的信號(hào)送入監(jiān)視模塊進(jìn)行判斷，判斷信號(hào)是否受到干擾，若無(wú)干擾轉(zhuǎn)入步驟6，若有干擾轉(zhuǎn)入步驟5。
數(shù)字化后的中頻信號(hào)通過(guò)圖3所示的監(jiān)視系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)信號(hào)是否受到干擾進(jìn)行判斷。
本模塊由正交變換器組和信號(hào)源個(gè)數(shù)判別器組成。正交變換器組采用兩個(gè)相同的Hilbert變換器將兩路實(shí)信號(hào)轉(zhuǎn)化為復(fù)信號(hào)，信號(hào)源個(gè)數(shù)判別器判別是否受到干擾，其判斷流程如圖4所示，包括如下步驟輸入兩路數(shù)據(jù)Xh1和Xh2；計(jì)算兩路數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)ρ；判斷是否大于閾值；大于閾值則進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換；否則進(jìn)入基于恒模陣列的自適應(yīng)干擾抑制模塊。具體是以正交變換器組輸出的兩路信號(hào)的相關(guān)系數(shù)作為度量，相關(guān)系數(shù)采用每一時(shí)刻的數(shù)值進(jìn)行計(jì)算如下ρxh1,xh2=|E{xh1(k)·xh2*(k)E{|xh1(k)|2}·E{|xh2(k)|2}|---(1)]]>如果相關(guān)系數(shù)小于設(shè)定的閾值就可確定接收信號(hào)受到干擾，否則判斷沒受干擾，閾值可設(shè)為一個(gè)接近于1的數(shù)值，在本發(fā)明中設(shè)為0.9901。
(5)將受到干擾的信號(hào)送入自適應(yīng)恒模干擾抑制模塊進(jìn)行干擾信號(hào)的提取，并對(duì)已提取的恒模干擾信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)對(duì)消。
包括如下步驟經(jīng)過(guò)監(jiān)視系統(tǒng)判斷后若地空通信信號(hào)受到干擾，則將數(shù)字化后的中頻信號(hào)送入如圖5所示的自適應(yīng)恒模干擾抑制模塊，執(zhí)行恒模干擾盲提取和自適應(yīng)對(duì)消關(guān)鍵技術(shù)。它由恒模陣列和自適應(yīng)CRLS對(duì)消器組成。
圖1中陣列天線1和2接收到的信號(hào)為源信號(hào)不同時(shí)延的線性混合即源信號(hào)的卷積混合，但由于在VHF地空通信系統(tǒng)中，調(diào)幅信號(hào)傳播帶寬為25KHz，相對(duì)于信號(hào)的載頻(118.00MHz～136.975MHz)很小，并且接收天線的間距設(shè)置為半波長(zhǎng)，此時(shí)信號(hào)到達(dá)兩個(gè)天線的時(shí)延沒有引起兩天線接收信號(hào)包絡(luò)的變化，那么信號(hào)在不同天線之間的時(shí)延可以簡(jiǎn)化為相移，因此盲信號(hào)提取線性卷積混合模型可以簡(jiǎn)化為線性瞬時(shí)混合模型。由于陣元相隔比較近，而飛機(jī)的飛行高度較高，那么飛機(jī)相對(duì)于兩個(gè)陣元天線的角度近似相等，因此信號(hào)到兩天線的多普勒頻移一樣。又已知飛機(jī)在大部分飛行時(shí)段內(nèi)都是勻速飛行的，所以設(shè)信號(hào)的多普勒頻率恒定fd(t)＝fd。同時(shí)由于民航VHF通信系統(tǒng)具有高信噪比的特點(diǎn)，因此在干擾抑制系統(tǒng)中不考慮噪聲的影響。假設(shè)陣元1為零時(shí)延參考陣元，那么陣元1、2接收到信號(hào)的復(fù)數(shù)形式分別為x(t)＝As(t) (2)式中x(t)=x1(t)-x2(x)-]]>為觀測(cè)信號(hào)向量，s(t)=s~1(t)e-j2π(f0+fd)ts~2(t)e-j2πf0t,]]> 和 分別是有用和干擾信號(hào)的基帶信號(hào)，f0為載波頻率，A=a1a2a1ej2π(f0+fd)τ1a2ej2πf0τ2]]>為混合矩陣，a1∶a2代表兩個(gè)源信號(hào)的振幅混合比例，τ1和τ2是陣元2相對(duì)于兩信源的時(shí)延。由此看出，我們?cè)趶?fù)數(shù)域?qū)⒚窈降乜胀ㄐ胖薪邮招盘?hào)的模型等效為線性瞬時(shí)混合模型。
信號(hào)經(jīng)前端處理，到達(dá)恒模陣列的離散信號(hào)記為x′(k)，經(jīng)過(guò)自適應(yīng)更新的權(quán)向量w(k)加權(quán)求和，得到恒模干擾輸出為ycma(k)＝wH(k)x′(k) (3)式中w(k)＝[w1(k)，w2(k)]T為自適應(yīng)的權(quán)向量，采用最陡下降恒模算法得到權(quán)值更新為w(k+1)＝w(k)+μx′(k)e*cma(k)(4)式中μ為步長(zhǎng)因子，ecma(k)=2[ycma(k)|ycma(k)|-ycma(k)].]]>自適應(yīng)對(duì)消器采用式(3)所得的恒模陣列輸出ycma(k)作為參考輸入，結(jié)合一路通道的混合數(shù)據(jù)進(jìn)行恒模干擾對(duì)消從而得到民航地空通信所需的有用信號(hào)，記為e(k)＝x1′(k)-u*(k)ycma(k) (5)式中u(k)為對(duì)消器的自適應(yīng)權(quán)系數(shù)，采用復(fù)數(shù)遞推最小二乘(CRLS)算法完成權(quán)值更新。
CRLS的代價(jià)函數(shù)為J(u)=Σn=01λ1-n|x1′(k)-u(k)ycma(k)|2---(6)]]>式中0＜λ＜1稱為遺忘因子。
在此，針對(duì)恒模信號(hào)的特點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)的CRLS進(jìn)行改進(jìn)以簡(jiǎn)化運(yùn)算。具體為先對(duì)恒模信號(hào)作歸一化處理ycma(1)|ycma(l)|=e-jβ(1)---(7)]]>
式中β(l)代表恒模信號(hào)的復(fù)相位。得到自適應(yīng)對(duì)消器的權(quán)值更新為u(l)=λr(l-1)+x1′(l)ejβ(l)1+λR(l-1)---(8)]]>式中R(l)＝λR(l-1)+e-jβ(l)ejβ(l)＝λR(l-1)+1；r(l)＝λr(l-1)+x1′(l)ejβ(l)。
(6)對(duì)步驟4或步驟5兩者之一所輸出的無(wú)干擾信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，再經(jīng)低通濾波器濾除高頻雜波，最后進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換輸出清晰的音頻信號(hào)。
對(duì)自適應(yīng)恒模干擾抑制模塊輸出的數(shù)字中頻信號(hào)或從監(jiān)視模塊直接輸出的數(shù)字中頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，采用包絡(luò)檢波方法，并利用D/A(數(shù)/模)轉(zhuǎn)換單元進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，就可輸出清晰的音頻信號(hào)。
圖6是對(duì)應(yīng)載頻和抽樣頻率分別為100KHz和400KHz的FM信號(hào)波形圖(圖6的(a))圖和DSB-AM信號(hào)波形圖(圖6的(b))，圖7是分別對(duì)應(yīng)兩接收天線的兩路混合信號(hào)波形圖(圖7的(a)、(b))，圖8是經(jīng)過(guò)本發(fā)明自適應(yīng)恒模干擾抑制模塊處理后得到的恒模干擾(FM信號(hào))的波形圖(圖8的(a))和有用信號(hào)(DSB-AM信號(hào))的波形圖(圖8的(b))，可以看出經(jīng)過(guò)處理抑制了具有恒模特性的FM干擾。
圖9表示的是經(jīng)過(guò)本發(fā)明處理前后的語(yǔ)音信號(hào)與不受干擾語(yǔ)音信號(hào)的相關(guān)系數(shù)圖。可以看出，在不同的有用信號(hào)和干擾信號(hào)混合比例下，經(jīng)過(guò)處理的信號(hào)比原受干擾信號(hào)有明顯的改善。
圖10是在w＝[3，-3]T，μ＝0.002，λ＝0.9999時(shí)，源信號(hào)圖10(a)和受干擾信號(hào)圖10(b)以及處理后的語(yǔ)音信號(hào)圖10(c)的對(duì)比圖，可以看出經(jīng)過(guò)恒模陣列提取干擾和自適應(yīng)對(duì)消處理對(duì)空管地空通信的語(yǔ)音質(zhì)量有了顯著提高。
如圖1所示，本發(fā)明的基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制系統(tǒng)，包括有接收信號(hào)的雙天線陣列1、2；對(duì)雙天線陣列1、2所接收的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理且依次相連的射頻處理組3、模/數(shù)轉(zhuǎn)換組4及數(shù)字下變頻組5；與數(shù)字下變頻組5相連并對(duì)其輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行判別的監(jiān)視模塊6；對(duì)監(jiān)視模塊6輸出的有干擾信號(hào)進(jìn)行干擾抑制的自適應(yīng)恒模干擾抑制模塊7；對(duì)監(jiān)視模塊6輸出的無(wú)干擾信號(hào)和自適應(yīng)恒模干擾抑制模塊7輸出的干擾抑制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)器8；與解調(diào)器8的輸出相連的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器9和與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器9相連的音頻輸出10。
上述的雙天線陣列1、2、射頻處理組3、模/數(shù)轉(zhuǎn)換組4、數(shù)字下變頻組5分別由兩路參數(shù)一致的天線、射頻處理單元、模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)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(jí)混頻電路13、BPF放大電路14、二級(jí)混頻電路15、BPF放大電路16、壓控衰減器17、中放電路18、三級(jí)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(guò)比較器21與壓控衰減器17相連，三級(jí)混頻電路19還連接三本振電路23；其中兩組之間的三級(jí)混頻電路19通過(guò)三本振電路23相連，一級(jí)混頻電路13通過(guò)第一頻率合成器24相連，二級(jí)混頻電路15通過(guò)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1和天線2，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(quán)利要求
1.一種基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制方法，其特征在于，包括有以下步驟(1)將通過(guò)雙天線陣列接收的兩路甚高頻信號(hào)分別轉(zhuǎn)化為中頻信號(hào)；(2)對(duì)被轉(zhuǎn)化的兩路中頻信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換；(3)對(duì)模數(shù)轉(zhuǎn)換后的兩路中頻數(shù)字信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)字下變頻濾波抽??；(4)對(duì)變頻濾波抽取后的信號(hào)送入監(jiān)視模塊進(jìn)行判斷，判斷信號(hào)是否受到干擾，若無(wú)干擾轉(zhuǎn)入步驟6，若有干擾轉(zhuǎn)入步驟5；(5)將受到干擾的信號(hào)送入自適應(yīng)恒模干擾抑制模塊進(jìn)行干擾信號(hào)的提取，并對(duì)已提取干擾信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)對(duì)消；(6)對(duì)步驟4或步驟5兩者之一所輸出的無(wú)干擾信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，再經(jīng)低通濾波器濾除高頻雜波，最后進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換輸出清晰的音頻信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制方法，其特征在于，所述的將甚高頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為中頻數(shù)字信號(hào)是通過(guò)低噪音高頻放大器、三級(jí)混頻器及自動(dòng)增益控制電路完成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制方法，其特征在于，所述的對(duì)變頻濾波抽取后的信號(hào)送入監(jiān)視模塊進(jìn)行判斷是利用兩路信號(hào)的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行判斷，包括如下步驟先將兩路實(shí)信號(hào)分別進(jìn)行處理得到兩路復(fù)信號(hào)Xh1和Xh2；計(jì)算兩路數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)ρ；判斷是否大于閾值；大于閾值則進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換；否則進(jìn)入基于恒模陣列的自適應(yīng)干擾抑制模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制方法，其特征在于，所述的干擾信號(hào)的提取是利用常見干擾具有的恒包絡(luò)特性執(zhí)行恒模干擾盲提取，采用線性瞬時(shí)混合模型來(lái)簡(jiǎn)化線性卷積混合模型以完成干擾信號(hào)的提?。徊⒗米赃m應(yīng)對(duì)消技術(shù)對(duì)已提取的恒模干擾信號(hào)進(jìn)行對(duì)消。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制方法，其特征在于，所述的對(duì)無(wú)干擾信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，再經(jīng)低通濾波器濾除高頻雜波，是采用包絡(luò)檢波方法。
6.一種基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制系統(tǒng)，其特征在于，包括有接收信號(hào)的雙天線陣列(1、2)；對(duì)雙天線陣列(1、2)所接收的信號(hào)進(jìn)行信號(hào)處理且依次相連的射頻處理組(3)；模/數(shù)轉(zhuǎn)換組(4)及數(shù)字下變頻組(5)；與數(shù)字下變頻組(5)相連并對(duì)其輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行判別的監(jiān)視模塊(6)；對(duì)監(jiān)視模塊(6)輸出的有干擾信號(hào)進(jìn)行干擾抑制的自適應(yīng)恒模干擾抑制模塊(7)；對(duì)監(jiān)視模塊(6)輸出的無(wú)干擾信號(hào)和自適應(yīng)恒模干擾抑制模塊(7)輸出的干擾抑制信號(hào)進(jìn)行解調(diào)的解調(diào)器(8)；與解調(diào)器(8)的輸出相連的數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(9)和與數(shù)/模轉(zhuǎn)換器(9)相連的音頻輸出(10)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述的雙天線陣列(1、2)、射頻處理組(3)、模/數(shù)轉(zhuǎn)換組(4)、數(shù)字下變頻組(5)分別由兩路參數(shù)一致的天線、射頻處理單元、模/數(shù)轉(zhuǎn)換單元、數(shù)字下變頻單元組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制系統(tǒng)，其特征在于，所述的射頻處理組(3)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(jí)混頻電路(13)、帶通濾波放大電路(14)、二級(jí)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(jí)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(guò)比較器(21)與壓控衰減器(17)相連，三級(jí)混頻電路(19)還連接三本振電路(23)；其中兩組之間的三級(jí)混頻電路(19)通過(guò)三本振電路(23)相連，一級(jí)混頻電路(13)通過(guò)第一頻率合成器(24)相連，二級(jí)混頻電路(15)通過(guò)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(1)和天線(2)，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
一種基于恒模陣列的民航地空通信自適應(yīng)干擾抑制方法及系統(tǒng)，包括將通過(guò)雙天線陣列接收的兩路甚高頻信號(hào)轉(zhuǎn)化為中頻信號(hào)；對(duì)兩路中頻信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和模數(shù)轉(zhuǎn)換；對(duì)兩路中頻數(shù)字信號(hào)分別進(jìn)行數(shù)字下變頻濾波抽??；對(duì)變頻濾波抽取的信號(hào)送入監(jiān)視模塊進(jìn)行判斷，無(wú)干擾進(jìn)入解調(diào)，有干擾進(jìn)入干擾信號(hào)提?。粚⑹芨蓴_的信號(hào)送入自適應(yīng)恒模干擾抑制模塊進(jìn)行干擾信號(hào)的提取，并對(duì)已提取干擾信號(hào)進(jìn)行自適應(yīng)對(duì)消；對(duì)上述所輸出的無(wú)干擾信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，再濾除高頻雜波后進(jìn)行D/A轉(zhuǎn)換輸出。本發(fā)明在沒有參考信號(hào)的前提下，利用恒模盲信號(hào)處理技術(shù)和自適應(yīng)干擾對(duì)消技術(shù)分離出地空通信有用信號(hào)，排除飛行安全隱患，輸出優(yōu)質(zhì)的語(yǔ)音信號(hào)，提高飛行安全系數(shù)，達(dá)到治標(biāo)治本的目的。
文檔編號(hào)H03G3/34GK101034901SQ200710057268
公開日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2007年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月29日
發(fā)明者吳仁彪, 馬健麗, 王淑艷, 胡鐵喬, 鐘倫瓏, 黃建宇, 石慶研 申請(qǐng)人:中國(guó)民航大學(xué)