聯(lián)合子空間投影與clean的干擾抑制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種干擾抑制方法。特別是涉及一種聯(lián)合子空間投影與CLEAN的干擾 抑制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為保障民航新一代空中交通管理系統(tǒng)安全、可靠、高效的運行，國際民航組織 (ICAO)提出了兩種地空數(shù)據(jù)鏈候選技術(shù)方案：L頻段數(shù)字航空通信系統(tǒng)I(L-DACSl)與L頻 段數(shù)字航空通信系統(tǒng)2 (L-DACS2)。相對于L-DACS2系統(tǒng)，L-DACSl系統(tǒng)具有更高頻譜效率、 更高傳輸容量、更適合頻率選擇性衰落信道傳輸?shù)奶匦裕虼薒-DACSl獲得民用航空界的 廣泛關(guān)注。與此同時，為解決未來民航地空數(shù)據(jù)鏈頻率資源匱乏的問題，2007年世界無線 電大會批準(zhǔn)未來民航地空數(shù)據(jù)鏈系統(tǒng)部署在航空無線電導(dǎo)航頻段，并以內(nèi)嵌方式工作在測 距儀波道間。由于L-DACSl信號與測距儀信號頻譜存在部分交疊，且測距儀發(fā)射機(jī)以大功 率突發(fā)脈沖方式工作，不可避免產(chǎn)生測距儀發(fā)射脈沖信號干擾L-DACSl系統(tǒng)正交頻分復(fù)用 (OFDM)接收機(jī)的問題。
[0003] 文獻(xiàn)MSchnell,SBrandes,SGligorevic,InterferenceMitigationfor BroadbandL-DACS, 2008DigitalAvionicsSystemsConference(DASC2008),pp.I-12,St.Paul,MN,USA,October2008 和文獻(xiàn)SBrandes,MSchnell,MitigationofPulsed InterferenceinOFDMBasedSystems, 2008InternationalOFDMWorkshop(InOffo 2008) ,pp. 193 - 197,Hamburg,Germany,August2008首先建立給出測距儀脈沖干擾的信 號模型，并仿真研究脈沖熄滅法對OFDM接收機(jī)鏈路差錯性能的影響，仿真研究表明脈沖 熄滅法可一定程度消除測距儀脈沖干擾，但脈沖熄滅會導(dǎo)致OFDM接收機(jī)產(chǎn)生子載波間干 擾（ICI);為應(yīng)用脈沖熄滅法消除測距儀脈沖干擾，文獻(xiàn)[UEpple,MSchnell,German AerospaceCenter(DLR),OverviewofInterferenceSituationandMitigation TechniquesforLDACS1, 2011IEEE/AIAA30thDigitalAvionicsSystemsConfere nce(DASC)，pp: 4C5-1-4C5-12, 2011]提出兩種測距儀脈沖干擾信號出現(xiàn)位置的檢測方 法，并仿真研究了所提出方法的檢測性能；針對脈沖熄滅法產(chǎn)生OFDM接收機(jī)子載波間干 擾問題，文獻(xiàn)[SBrandes,MSchnell,CompensationoftheImpactofInterference MitigationbyPulseBlankinginOFDMSystems, 2009IEEEGlobalTelecommunications Conference(GL0BEC0M2009)，pp.I- 6,Honolulu,USA,Nov. 2009]提出 了迭代ICI干擾重 構(gòu)并補償?shù)姆椒ǎ⒎抡嫜芯縄CI干擾補償方法的性能，研究發(fā)現(xiàn)ICI干擾補償方法的運 算復(fù)雜度高；針對OFDM系統(tǒng)存在的非相關(guān)隨機(jī)脈沖干擾，文獻(xiàn)[LLampe.Burstyimpulse noisedetectionbycompressedsensing, 201IIEEEInternationalSymposiumonPower LineCommunicationsandItsApplications(ISPLC)，Onpage(s) : 29 - 34]將壓縮感知 理論應(yīng)用OFDM系統(tǒng)，提出基于凸優(yōu)化的脈沖干擾消除方法；針對電力線通信系統(tǒng)存在的塊 稀疏非相關(guān)脈沖干擾，文獻(xiàn)[KChan,KyuL.Kwangchun,CYongSoo,Adaptivebeamforming algorithmforOFDMsystemswithantennaarrays.IEEETransactionsonConsumerEl ectronics，2000, 46 (4) : 1052-1058]給出塊基于塊稀疏壓縮感知脈沖干擾消除方法。
[0004] OFDM接收機(jī)脈沖干擾消除的方法主要包括：脈沖熄滅方法、脈沖限幅方法、聯(lián)合 脈沖熄滅與ICI干擾補償方法、壓縮感知脈沖干擾重構(gòu)與消除方法，以下分別敘述這些技 術(shù)的缺陷與不足。
[0005] 脈沖熄滅方法的基本思想：接收機(jī)根據(jù)接收信號的幅值，首先確定脈沖干擾信號 出現(xiàn)的位置，然后，將存在脈沖干擾的信號樣值設(shè)置為零，以消除脈沖干擾的影響。在實際 應(yīng)用中，該方法時存在以下兩個方面的問題：脈沖干擾信號出現(xiàn)的位置不易確定、脈沖熄滅 后導(dǎo)致ICI干擾。在確定脈沖干擾信號出現(xiàn)的位置時，通常采用門限比較的方法，當(dāng)接收信 號幅值超過設(shè)定的門限時，接收機(jī)認(rèn)為這些信號樣值包含脈沖干擾，由于OFDM信號自身峰 均比（PAPR)較高，且經(jīng)過多徑信道傳播，接收機(jī)通常不易確定脈沖熄滅門限，這將導(dǎo)致接 收機(jī)比特差錯性能的損失。另一個方面，接收機(jī)采用脈沖熄滅后，使得接收信號產(chǎn)生子載波 間干擾（ICI)，子載波間干擾最終也將導(dǎo)致接收機(jī)比特差錯性能的惡化。
[0006] 脈沖限幅方法的基本思想：接收機(jī)根據(jù)接收信號確定OFDM信號的峰值幅度，然后 將接收信號中超過OFDM信號峰值幅度的樣值均設(shè)置為峰值幅度值，以降低脈沖干擾信號 的影響。脈沖限幅方法也存在兩個方面的問題：脈沖限幅值不易確定、脈沖限幅后信號仍殘 留脈沖干擾。由于OFDM信號自身峰均比（PAPR)較高，且經(jīng)過多徑信道傳播，接收機(jī)通常不 易確定脈沖限幅值，脈沖限幅值設(shè)置不合理將導(dǎo)致接收機(jī)比特差錯性能的損失；此外，脈沖 限幅方法并不能完全消除脈沖干擾，限幅后的信號仍包含部分脈沖干擾，這些殘留的脈沖 干擾將導(dǎo)致接收機(jī)比特差錯性能的惡化。
[0007] 聯(lián)合脈沖熄滅與ICI干擾補償方法的基本思想：首先利用脈沖熄滅方法消除脈沖 干擾，然后進(jìn)一步重構(gòu)子載波間干擾（ICI)，最后對脈沖熄滅產(chǎn)生的ICI干擾進(jìn)行補償，從 而降低脈沖熄滅法產(chǎn)生ICI干擾的影響，提高鏈路傳輸?shù)目煽啃?。該方法存在兩個方面的 問題，第一脈沖熄滅門限不易確定，第二迭代ICI干擾重構(gòu)及補償?shù)倪\算復(fù)雜度較高。
[0008] 針對OFDM系統(tǒng)存在的稀疏、非相關(guān)脈沖干擾，還可使用壓縮感知重構(gòu)并消除脈沖 干擾，壓縮感知方法的適用范圍：脈沖干擾信號具有稀疏特性，脈沖干擾信號為非相關(guān)隨機(jī) 干擾。而在L頻段數(shù)字航空通信系統(tǒng)I(L-DACSl)中，測距儀產(chǎn)生脈沖干擾為強(qiáng)相關(guān)脈沖干 擾，因此壓縮感知方法難于直接應(yīng)用于OFDM系統(tǒng)測距儀脈沖干擾抑制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種可有效克服測距儀脈沖及散射多徑信號 的干擾，提高L頻段數(shù)字航空通信系統(tǒng)的鏈路傳輸可靠性的聯(lián)合子空間投影與CLEAN的干 擾抑制方法。
[0010] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種聯(lián)合子空間投影與CLEAN的干擾抑制方法，包 括：來自陣列天線的射頻信號經(jīng)過射頻前端轉(zhuǎn)換為模擬基帶信號，模擬基帶信號通過A/D 轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信號，正交頻分復(fù)用接收機(jī)首先通過正交補空間的方法計算數(shù)字基帶信號 的干擾正交補空間，再通過正交投影算法將接收的數(shù)字基帶信號投影到干擾正交補空間以 消除測距儀脈沖干擾，對消除測距儀脈沖干擾后的數(shù)字基帶信號估計多普勒頻偏，然后再 利用消除干擾后的數(shù)字基帶信號中的正交頻分復(fù)用信號循環(huán)前綴的對稱特性通過CLEAN 算法估計正交頻分復(fù)用直射徑信號來向，最后通過常規(guī)波束形成方法提取正交頻分復(fù)用直 射徑信號，波束形成輸出信號經(jīng)多普勒頻偏補償后移除循環(huán)前綴，并通過FFT運算轉(zhuǎn)換為 頻域信號，進(jìn)一步通過4倍頻域下采樣完成采樣頻率轉(zhuǎn)換，下采樣器輸出信號通過頻域最 小二乘估值和線性插值方法完成信道估計，進(jìn)而通過迫零均衡器完成信道均衡，均衡器輸 出信號依次通過解調(diào)器、解交織器及信道譯碼器得到發(fā)送比特序列的估計值。
[0011] 在模擬基帶信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，為避免測距儀脈沖干擾采樣產(chǎn)生頻譜混疊干 擾正交頻分復(fù)用信號的接收，正交頻分復(fù)用接收機(jī)使用了過四倍采樣。
[0012] 所述的正交投影算法是：
[0013] 假設(shè)接收機(jī)使用均勻線陣，陣元數(shù)為M，陣元間隔為A/2,則陣列天線接收信號矢 量x(n)表示為：
【主權(quán)項】
1. 一種聯(lián)合子空間投影與CLEAN的干擾抑制方法，其特征在于，包括；來自陣列天線 的射頻信號經(jīng)過射頻前端轉(zhuǎn)換為模擬基帶信號，模擬基帶信號通過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字基帶信 號，正交頻分復(fù)用接收機(jī)首先通過正交補空間的方法計算數(shù)字基帶信號的干擾正交補空 間，再通過正交投影算法將接收的數(shù)字基帶信號投影到干擾正交補空間W消除測距儀脈沖 干擾，對消除測距儀脈沖干擾后的數(shù)