一种航天测控扩频全双工数字域自干扰抑制技术研究

作     者：金亚玲 

作者单位：电子科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：沈莹

授予年度：2020年

学科分类：11[军事学] 080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 110503[军事学-军事通信学] 0810[工学-信息与通信工程] 1105[军事学-军队指挥学] 1104[军事学-战术学] 082601[工学-武器系统与运用工程] 081105[工学-导航、制导与控制] 0826[工学-兵器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 081002[工学-信号与信息处理] 0811[工学-控制科学与工程] 

主      题：同时同频全双工 数字自干扰抵消 RLS算法 时间同步 期望信号 

摘      要：在航天测控领域卫星用户数量的增加,通信业务量与频谱资源之间的矛盾日益尖锐。同时同频全双工技术(Co-time co-frequency full duplex,CCFD),通过收发同频,使得频谱效率翻倍,受到广泛关注,然而,全双工通信需要解决自干扰信号消除的问题,同时,由于无线信道的特性随时间变化快,自干扰抵消算法还需要具有实时跟踪信道变化的能力。为了解决上述问题,本文主要研究了全双工自适应数字自干扰抵消。第一,推导出数字干扰抵消的数学模型,并分析时间同步和期望信号对数字干扰性能的影响。由于递推最小二乘算法(Recursive Least Squares,RLS)具有实时跟踪信道变化的特点,数字域自干扰抑制算法选择RLS算法,来抑制频率选择性的数字自干扰信号。通过理论分析可知:接收信号和反馈信号对齐的时候,抵消性能最好;在扩频序列周期相同的情况下,选取正交性越好的Gold序列,数字域可以获得更好的抵消性能;和接收信号中无期望信号时相比较,期望信号会恶化数字自干扰抵消性能,但随着扩频序列周期的增加,影响会越来越小。第二,通过Simulink仿真采样点偏移对RLS数字干扰抵消性能的影响,并仿真在不同的信道环境下期望信号和数字自干扰性能的关系。仿真结果表明:在同步偏移量为10的时候,数字干扰抑制性能最好,当样本偏移量在10的左右波动2个样本点,对抵消性能的影响可以忽略;无期望信号存在时,当信噪比小于30dB的情况下,混合信道下的抵消性能和高斯信道下的抵消性能相比较,只有0.5dB左右的差距,当信噪比大于30dB时,混合信道下的抵消性能离底噪水平越来越远。当期望信号存在时,ISR的大小对期望信号的解调性能几乎没有影响。第三,完成RLS数字域自干扰抑制的FPGA实现和性能测试。先介绍每个模块的实现流程。然后,基于有无期望信号搭建测试场景,完成RLS数字域自干扰抑制性能测试,测试结果和理论、仿真结果是一致的。本文完成了RLS数字干扰抵消的理论推导、仿真实现与测试验证,具有理论和实用价值,可应用于航天测控系统中,来提高频谱利用率。