基于高階統(tǒng)計量的l-dacs1系統(tǒng)自適應(yīng)干擾消除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及航空通信技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于高階統(tǒng)計量的L-DACSl系統(tǒng)自 適應(yīng)干擾消除方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 針對以航空短波通信、VHF模擬語音通信和甚高頻數(shù)據(jù)鏈（VDL)為主的現(xiàn)有航空 通信難以滿足未來航空通信高速發(fā)展需求，歐洲航空安全組織（EUROCONTROL)和美國聯(lián)邦 航空管理局（FAA)提出機場場面通信采用C波段AER0MACS系統(tǒng)（即IEEE802. 16標準）， 陸地空域采用L波段數(shù)字航空通信系統(tǒng)（L-DACS)，海洋和偏遠區(qū)域采用衛(wèi)星通信，各網(wǎng)絡(luò) 之間采用IPv6協(xié)議進行互聯(lián)的未來航空移動通信基礎(chǔ)架構(gòu)（FCI)，并明確指出在已部署航 電系統(tǒng)基礎(chǔ)上，實現(xiàn)新興技術(shù)和現(xiàn)有航空通信系統(tǒng)多系統(tǒng)共存并實現(xiàn)標準化的技術(shù)演進路 線，為航跡導(dǎo)航和飛行控制的空管操作、航空電信網(wǎng)服務(wù)以及氣象信息共享等航空通信服 務(wù)提供更為安全、可靠、實時性高的信息交互，最終完成向未來航空通信的過渡。
[0003] L-DACS是未來航空通信地空數(shù)據(jù)鏈的候選技術(shù)，包括L-DACSl和L-DACS2兩種備 選方案。相較于L-DACS2, L-DACSl具有更高的頻譜利用率、更靈活的頻譜擴展性和更強的 抗突發(fā)脈沖噪聲能力而受到廣泛的關(guān)注。L-DACSl的工作頻段為960-1164MHZ，該頻段已部 署測距機系統(tǒng)（DME)、戰(zhàn)術(shù)空中導(dǎo)彈系統(tǒng)（TACAN)、聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)信息發(fā)布系統(tǒng)（JTIDS)、二次雷 達系統(tǒng)（SSR)、空中防撞系統(tǒng)（TCAS)等航電系統(tǒng)。上述航電系統(tǒng)已被分配固定的授權(quán)頻段， L-DACSl的可用頻段表現(xiàn)出明顯的離散特性。為提高頻譜利用率，L-DACSl以非連續(xù)內(nèi)插方 式工作在相鄰IMHz的DME頻譜空隙間實現(xiàn)寬帶數(shù)據(jù)傳輸。如何滿足未來航空通信需求并 與DME保持兼容是L-DACSl部署首要解決的關(guān)鍵問題。L-DACSl與DME的兼容性問題包括 兩方面：1)減少L-DACSl對DME的影響；2)提高L-DACSl抗DME干擾的能力。DME信號功 率強、頻率范圍寬、地面覆蓋廣，是L-DACSl的主要干擾源。DME對L-DACSl的干擾屬于加性 共信道干擾類型，這將引起L-DACSl信號嚴重失真，此外多普勒效應(yīng)、非理想濾波和非線性 色散信道還將造成干擾信號的頻譜泄露，嚴重影響L-DACSl同步接收性能和L波段頻譜利 用率。因此L-DACSl與DME共存與干擾抑制問題是L-DACSl面臨的主要挑戰(zhàn)之一。圍繞該 技術(shù)挑戰(zhàn)，國內(nèi)外進行了大量研究，主要包括電磁兼容、脈沖消隱/限幅、時頻域干擾抑制 等算法。但上述各類方法多以DME與L-DACSl在時域、頻域或低階統(tǒng)計域的差異為基礎(chǔ)實 現(xiàn)干擾抑制。然而DME與L-DACSl在時頻域存在嚴重交疊，因此，上述方法效果并不理想； 由時域加窗和脈沖消隱技術(shù)帶來碼間干擾（ISI)和ICI還將進一步降低L-DACSl性能。因 此針對現(xiàn)有基于時域、頻域、低階統(tǒng)計域的干擾抑制技術(shù)無法有效解決DME對L-DACSl干擾 的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本申請通過提供一種基于高階統(tǒng)計量的L-DACSl系統(tǒng)自適應(yīng)干擾消除方法，以解 決現(xiàn)有技術(shù)中基于時域、頻域和低階統(tǒng)計域的L-DACSl與DME干擾抑制方案無法有效抑制 DME干擾的技術(shù)問題。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本申請采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：
[0006] 一種基于高階統(tǒng)計量的L-DACSl系統(tǒng)自適應(yīng)干擾消除方法，其關(guān)鍵在于按照以下 步驟進行：
[0007] SI:按照Ry(t) = y(t)*y(t+A t)對接收的信號y(t)進行干擾檢測，通過檢測 Ry(t)的最大值實現(xiàn)測距機系統(tǒng)干擾信號的定位，其中y(t) =x(t)+p(t)+n(t)，x(t)為 L-DACSl系統(tǒng)信號，p(t)為來自測距機系統(tǒng)的干擾信號，n(t)為加性高斯噪聲信號，At為 時間間隔；
[0008] S2 :根據(jù)L-DACSl系統(tǒng)信號與測距機系統(tǒng)信號在高階統(tǒng)計域的差異特性得到干擾 信號估計量/HO :
[0009] S3 :從接收的信號y (t)中減去干擾信號估計量得到純凈的L-DACSl系統(tǒng)信 號 )。
[0010] 進一步地，步驟S2中計算干擾信號估計量#(?)的具體步驟如下：
[0011] S21 :初始化抽頭系數(shù)W(O) = (%(0)，W1(O),…，Wmi(O) )= 0, M為滑動窗口的長 度；
[0012] S22 :計算估計誤差、自累積量以及互累積量，從而得到代價函數(shù)< 的梯度估計值 g(n)；
[0013] 所述代價函數(shù)為誤差信號的三階累積量的平方，即：
[0015] 所述代價函數(shù)的梯度估計值為：
[0017] 其中，
為估計誤差，τρ τ2為兩個相互獨 立的時間間隔，測距機系統(tǒng)的時域信號為
其中，α是決定脈沖寬度的常數(shù)，At是脈沖對間隔；為自累積量估計值，
為互累 積量估計值；
[0018] S23 :按照 μ (η) = α · (exp(0 · e(n))_ δ )更新步長，式中，α、β、δ 均為常 數(shù)；
[0019] S24 :按照 W(n+1) = W(n)-y (n)g(n)改變抽頭系數(shù)；
[0020] S25 :返回步驟S23循環(huán)執(zhí)行，直至代價函數(shù)<為零；
[0021] S26:按照
得到對應(yīng)的干擾信號估計量。
[0022] 針對具體場景而言，測距機系統(tǒng)的時域信號中，a = 4. 5*10ns 2, Δ t = 12us或者 36us〇
[0023] 在計算過程中，信號p (t)的自累積量估計值為：
[0025] 信號y (t)與信號p (t)的互累積量估計值為：

[0032] 所述自累積量估計值^和互累積量估計值

采用迭代法計算，即：通過η-1時刻 的累積量-丨,/\乃迭代計算η時刻的累積量.，.具體計算公式為：
[0034] 其余的三階累積量

以此類推。
[0035] 該方法根據(jù)DME與L-DACSl在高階統(tǒng)計域的差異性，將兩者共存時建模為確定性 信號疊加高斯有色噪聲的干擾量化模型，并采用基于高階統(tǒng)計量的累積量-最小均方誤 差（Cumulant Error-Least Mean Square，CE-LMS)自適應(yīng)濾波算法，以消除DME信號對 L-DACSl信號的影響。
[0036] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請?zhí)峁┑募夹g(shù)方案，具有的技術(shù)效果或優(yōu)點是：在復(fù)雜度、 收斂性和精確度不變的前提下，可得到更高的干擾抑制比和更低的誤比特率。
【附圖說明】
[0037] 圖1為累積量-最小均方誤差CE-LMS自適應(yīng)濾波算法的不意圖；
[0038] 圖2為DME信號時域波形圖；
[0039] 圖3為DME信號歸一化三階累積量示意圖；
[0040] 圖4為OFDM三階累積量估計值仿真圖；
[0041 ] 圖5為干擾抑制比性能仿真圖；
[0042] 圖6為系統(tǒng)誤比特率仿真圖；
[0043] 圖7為誤差均方根仿真圖；
[0044] 圖8為歸一化誤差系數(shù)仿真圖。
【具體實施方式】
[0045] 本申請實施例通過提供一種基于高階統(tǒng)計量的L-DACSl系統(tǒng)自適應(yīng)干擾消除方 法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中基于時域、頻域和低階統(tǒng)計域的L-DACSl與DME干擾抑制方案無法有 效抑制DME干擾的技術(shù)問題。
[0046] 為了更好的理解上述技術(shù)方案，下面將結(jié)合說明書附圖以及具體的實施方式，對 上述技術(shù)方案進行詳細的說明。
[0047] 實施例
[0048] 如圖1所示，一種基于高階統(tǒng)計量的L-DACSl系統(tǒng)自適應(yīng)干擾消除方法，按照以下 步驟進行：
[0049] SI:按照Ry(t) = y(t)*y(t+A t)對接收的信號y(t)進行干擾檢測，通過檢測 Ry(t)的最大值實現(xiàn)測距機系統(tǒng)干擾信號的定位，通過圖1可以看出，y(t)為接收端接收到 受DME信號和加性高斯噪聲影響的信號，y(t) = x(t)+p(t)+n(t)，x(t)為發(fā)射端將已調(diào)制 的數(shù)據(jù)序列Sk經(jīng)傅里葉逆變換后產(chǎn)生時域發(fā)射信號，p(t