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联合小波变换与残留干扰白化的测距仪脉冲干扰抑制方法

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信号处理 2015年第6期31卷 710-719页

作者：李冬霞高贝贝刘海涛中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300

针对测距仪(DME)脉冲信号对l频段数字航空通信系统1(l-DACS1)接收机产生干扰的问题,提出一种联合小波变换与残留干扰白化的测距仪脉冲干扰抑制方法。首先通过小波变换将正交频分复用(OFDM)接收机接收的信号转换到小波域;然后利用有用信... 详细信息

针对测距仪(DME)脉冲信号对l频段数字航空通信系统1(l-DACS1)接收机产生干扰的问题,提出一种联合小波变换与残留干扰白化的测距仪脉冲干扰抑制方法。首先通过小波变换将正交频分复用(OFDM)接收机接收的信号转换到小波域;然后利用有用信号与干扰信号小波系数的差别提取DME信号小波系数,重构DME信号,并在时域进行脉冲干扰消除;最后,接收机通过信号解交织器与逆正交变换器将残留的脉冲干扰转换为白噪声,避免了残留干扰信号造成的突发性解调错误。仿真结果显示:所提出的联合干扰抑制方法可有效消除DME信号干扰,在相同误比特率(10^(-2))条件下,本文方法较常规脉冲熄灭方法可获得5 dB以上的性能改善,提高了l-DACS1系统链路传输的可靠性。

关键词： l波段数字航空通信系统1 正交频分复用测距仪脉冲干扰小波变换

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基于BICM-ID的脉冲干扰抑制研究

基于BICM-ID的脉冲干扰抑制研究

作者：曾伟忠中国民航大学

学位级别：硕士

为了满足未来航空通信系统的要求,l波段数字航空通信系统1(l-DACS1)系统应运而生。l-DACS1系统是一种多应用蜂窝宽带系统,能够同时提供各种空中交通服务(ATS)和航空运行管理(AOC)通信服务。由于l波段已经被诸如DME的其它系统利用,空闲... 详细信息

为了满足未来航空通信系统的要求,l波段数字航空通信系统1(l-DACS1)系统应运而生。l-DACS1系统是一种多应用蜂窝宽带系统,能够同时提供各种空中交通服务(ATS)和航空运行管理(AOC)通信服务。由于l波段已经被诸如DME的其它系统利用,空闲的光谱资源稀缺且难以分配。为了合理利用现有的频谱资源,l-DACS1系统以内嵌方式部署在DME波段间。针对测距仪脉冲信号干扰OFDM接收机的关键技术问题,本论文开展了基于BICM-ID的测距仪脉冲干扰抑制的研究,论文开展以下主要研究:第一,对DME干扰影响l-DACS1系统OFDM接收机的问题进行研究。首先,给出航空无线电导航具体频谱分布;然后,开展DME信号对l-DACS1系统接收机干扰分析:进行DME信号干扰功率计算,并给出了闭合表达式;最后,通过计算机仿真表明:测距仪脉冲干扰会严重恶化l-DACS1系统传输链路的可靠性。第二,提出了一种基于压缩感知与ICI补偿的BICM-ID脉冲干扰抑制方法。首先,将接收信号分别送入子载波间干扰补偿(ICI)支路与压缩感知支路;在ICI支路,针对脉冲熄灭后产生的ICI干扰进行时域补偿,补偿过程属于迭代过程;迭代收敛后,将来自ICI补偿支路的软信息送入压缩感知脉支路,同时,将来自压缩感知支路译码器输出的软信息送入ICI补偿支路;迭代译码使得解调器与译码器之间能够相互传递信息,从而使得彼此能够从相互传递的信息中受益,最终实现译码器性能的提高。仿真结果表明:基于联合压缩感知与ICI补偿的BICM-ID干扰消除方案可以有效抑制测距仪脉冲干扰,从而提升l-DACS1系统链路传输的可靠性。

关键词： l波段数字航空通信系统1 ICI 正交频分复用 BICM-ID 压缩感知迭代

基于小波分析的OFDM接收机脉冲干扰抑制研究

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基于小波分析的OFDM接收机脉冲干扰抑制研究

作者：高贝贝中国民航大学

学位级别：硕士

随着航空运输业的迅速发展现有地空通信系统容量不足的问题日益突出,为解决该问题并满足未来地空通信中语音通信之外更为复杂的信息交换的需要,国际民航组织提出了未来地空通信的候选方案——l波段数字航空通信系统(l-DACS1)。l-DACS1... 详细信息

随着航空运输业的迅速发展现有地空通信系统容量不足的问题日益突出,为解决该问题并满足未来地空通信中语音通信之外更为复杂的信息交换的需要,国际民航组织提出了未来地空通信的候选方案——l波段数字航空通信系统(l-DACS1)。l-DACS1被部署在l波段并以内嵌方式工作在测距仪(DME)工作信道间,此举导致了DME脉冲信号严重干扰l-DACS1。本文围绕DME脉冲干扰抑制技术展开,研究内容如下:第一,阐述了DME系统工作原理,并对其信号进行建模。根据l-DACS1协议搭建出后续研究所使用的仿真平台,通过该平台验证DME脉冲信号对l-DACS1链路传输性能的恶化效果。第二,提出联合小波变换与残留干扰白化的测距仪脉冲干扰抑制方法。通过小波变换将正交频分复用(OFDM)接收机接收的信号转换到小波域,利用有用信号与干扰信号小波系数的差别提取DME信号小波系数,重构DME信号并在时域进行脉冲干扰消除;随后接收机通过信号解交织器与逆正交变换器将残留的脉冲干扰转换为白噪声,避免了残留干扰信号造成的突发性解调错误。仿真实验表明该方法可有效抑制DME干扰信号,显著提高l-DACS1链路的可靠性。第三,为克服传统阈值门限处理小波系数时的缺陷,提出一种基于改进型小波变换的脉冲抑制方法。理论分析证明了该方法的正确性,通过仿真验证改进型小波变换在抑制DME时较传统小波变换的优越性。

关键词： l波段数字航空通信系统1 正交频分复用测距仪脉冲干扰小波变换

基于循环平稳理论的宽带航空数据链系统信号检测与估计研究

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基于循环平稳理论的宽带航空数据链系统信号检测与估计研究

作者：李思中国民航大学

学位级别：硕士

l频段宽带航空数据链系统1(l-DACS1)是民航未来航空移动通信系统的主要技术手段。为解决民航甚高频通信中频率资源匮乏的问题,l-DACS1以内嵌方式工作于测距仪(DME)频道之间,而DME脉冲信号对l-DACS1正交频分复用(OFDM)接收机产生的干扰... 详细信息

l频段宽带航空数据链系统1(l-DACS1)是民航未来航空移动通信系统的主要技术手段。为解决民航甚高频通信中频率资源匮乏的问题,l-DACS1以内嵌方式工作于测距仪(DME)频道之间,而DME脉冲信号对l-DACS1正交频分复用(OFDM)接收机产生的干扰将显著恶化宽带航空数据传输链路的性能。针对这一问题,论文开展基于循环平稳理论的宽带航空数据链系统OFDM接收机DME干扰检测与估计的研究。主要内容如下:首先,简单介绍l-DACS1相关物理层参数以及前向传输链路传输模型,给出DME脉冲信号模型,仿真结果表明DME脉冲干扰对l-DACS1链路传输性能产生很大影响。其次,按照循环统计量相关理论,给出循环平稳信号的判定依据、循环自相关函数以及循环谱密度的数学描述,并针对调幅信号的循环谱进行仿真验证。在此基础上,理论证明OFDM信号及载波偏置DME信号具有循环平稳特性,详细推导给出载波偏置DME信号循环谱数学表达式。仿真结果显示,OFDM信号与DME信号的循环谱在各自特定循环频率处有峰值,验证了理论分析的正确性。再次,基于OFDM信号及载波偏置DME信号循环谱的差异,完成对l-DACS1系统OFDM接收机中载波偏置DME信号的检测,并利用高斯脉冲对的强相关特性实现载波偏置DME信号在时域接收序列中的定位。最后,在判定存在DME干扰信号的条件下,提出利用载波偏置DME信号循环谱峰值估计其平均功率的方法,并仿真验证该方法的准确性。仿真结果表明,本文提出的方法能有效检测出l-DACS1系统OFDM接收机中的DME干扰信号,并准确估计出其平均功率。

关键词： l波段数字航空通信系统1 测距仪循环平稳信号检测与估计

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基于智能天线的测距仪脉冲干扰抑制技术研究

基于智能天线的测距仪脉冲干扰抑制技术研究

作者：成玮中国民航大学

学位级别：硕士

l波段数字航空通信系统1(lDACS1)是一个基于正交频分复用(OFDM)技术的空地蜂窝通信系统,为未来空中交通服务(ATS)以及航空运营管理(AOC)等业务提供数据通信服务。2007年世界无线电大会批准lDACS1系统部署于航空无线电导航频段,且以内嵌... 详细信息

l波段数字航空通信系统1(lDACS1)是一个基于正交频分复用(OFDM)技术的空地蜂窝通信系统,为未来空中交通服务(ATS)以及航空运营管理(AOC)等业务提供数据通信服务。2007年世界无线电大会批准lDACS1系统部署于航空无线电导航频段,且以内嵌方式工作于测距仪(DME)波道中央。针对l-DACS1以内嵌方式部署在航空无线电导航频段而产生的高强度、密集DME脉冲信号干扰OFDM接收机的问题,论文开展了基于智能天线的DME脉冲干扰抑制方法的研究。论文研究内容如下:第一,对链路干扰预算进行了分析。论文首先阐述了DME系统工作原理,并对其信号进行建模;然后通过对干扰链路路径损耗的分析,给出了典型环境下lDACS1系统接收端的信干比;进一步对射频前端邻道干扰抑制分析,得到了OFDM解调器之前的信干比预算;最后仿真验证了DME信号会显著恶化lDACS1系统的比特差错性能。第二,提出了一种联合DOA估计与主波束成型的DME脉冲干扰抑制方法。OFDM接收机首先通过2D-MUSIC方法估计阵列信号的来向;然后利用频域强度与时域强度比较的方法区分OFDM直射径、散射径及脉冲干扰信号的来向,基于信号来向信息通过线性约束最小方差波束成型方法进行阵列天线波束成型,消除DME脉冲干扰及OFDM散射径干扰;最后通过对OFDM直射径信号的多普勒频偏进行预补偿,消除了航空器高速运动带来的子载波间干扰(ICI)。仿真实验表明:所提出方法可显著克服DME脉冲干扰与散射径干扰,改善lDACS1系统链路传输的可靠性。第三,提出了一种联合正交投影与盲波束成型的DME脉冲干扰抑制方法。接收机首先将接收信号矢量投影到干扰信号矢量的正交补空间,以此消除高强度DME脉冲干扰,然后利用OFDM信号循环前缀的对称特性,基于期望信号与参考信号矢量内积度-量最大化准则得到波束成型权值,并通过波束成型方法提取出OFDM直射径信号。计算机仿真表明:论文提出方法可有效克服DME脉冲及OFDM散射径信号的干扰,提高lDACS1系统链路传输的可靠性。

关键词： l波段数字航空通信系统1 正交频分复用测距仪脉冲干扰智能天线

基于小波变换的密集测距仪脉冲干扰抑制技术研究

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基于小波变换的密集测距仪脉冲干扰抑制技术研究

作者：梁光曦中国民航大学

学位级别：硕士

l波段数字航空通信系统1(l-DACS1)是未来l波段数字航空通信系统的一个候选方案,采用频分双工(FDD)与正交频分复用(OFDM)技术。由于l波段的频谱资源稀缺,l-DACS1系统以内嵌的方式工作在l波段测距仪(DME)系统频道间。因此OFDM接收机不可... 详细信息

l波段数字航空通信系统1(l-DACS1)是未来l波段数字航空通信系统的一个候选方案,采用频分双工(FDD)与正交频分复用(OFDM)技术。由于l波段的频谱资源稀缺,l-DACS1系统以内嵌的方式工作在l波段测距仪(DME)系统频道间。因此OFDM接收机不可避免的会受到DME信号的强烈干扰。为了抑制DME脉冲干扰,本文提出了基于小波变换的l-DACS1机载接收机方案。首先,根据l-DACS1系统协议规范,介绍了l-DACS1的系统参数和工作原理。其次,给出了测距仪的工作原理和信号模型。在典型的干扰场景下,详细分析了DME对l-DACS1机载接收机的干扰影响。然后,介绍了测距仪脉冲干扰抑制常规方法,脉冲熄灭算法和脉冲限幅算法,并仿真验证了常规方法对l-DACS1系统比特误码率(BER)性能的影响。最后,本文提出了基于小波变换的测距仪脉冲干扰抑制方法,采用小波变换去噪方法重构测距仪脉冲信号,然后通过时域脉冲干扰消除抑制测距仪脉冲干扰。计算机仿真结果显示:在高斯白噪声信道环境下和多径信道环境下,本文提出的接收机方案可显著提高链路传输可靠性。

关键词： l波段数字航空通信系统1 正交频分复用测距仪小波变换

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宽带航空数据链迭代干扰抑制方法的研究

宽带航空数据链迭代干扰抑制方法的研究

作者：张慧敏中国民航大学

学位级别：硕士

l波段数字航空通信系统1(l-DACS1)是国际民航组织(ICAO)提出的未来航空移动通信系统的候选方案之一,能够为未来空中交通服务(ATS)以及航空运营管理(AOC)等民航数据传输业务提供通信服务。2007年世界无线电大会批准了l-DACS1系统以内嵌... 详细信息

l波段数字航空通信系统1(l-DACS1)是国际民航组织(ICAO)提出的未来航空移动通信系统的候选方案之一,能够为未来空中交通服务(ATS)以及航空运营管理(AOC)等民航数据传输业务提供通信服务。2007年世界无线电大会批准了l-DACS1系统以内嵌方式部署在导航测距仪(DME)波道间的建议。针对l-DACS1系统以内嵌方式部署在DME波段间而产生的DME脉冲干扰恶化链路传输可靠性的关键技术问题,论文开展了以下研究:第一,开展OFDM接收机常规脉冲干扰抑制算法的研究。首先介绍三种常规的脉冲干扰抑制方法—脉冲熄灭、脉冲限幅以及联合脉冲熄灭与限幅;然后针对脉冲熄灭导致接收机产生子载波间干扰(ICI)问题,进一步介绍了基于硬判决的迭代ICI干扰抑制方法;最后,仿真分析了以上四种常规干扰抑制方法的比特差错性能。第二,提出了一种基于软符号重构的迭代测距仪脉冲干扰抑制方法。首先,接收机译码器输出的码字比特软信息通过交织与重构得到发送符号的软估计值,然后利用信道频率响应重构接收信号的时域波形,最后基于脉冲熄灭位置信息对熄灭信号进行时域补偿。仿真结果表明:论文提出方法可克服硬判决迭代ICI干扰抑制法存在的错误传播现象,有效消除脉冲熄灭产生的子载波间干扰,提高l-DACS1系统链路传输的可靠性。

关键词： l波段数字航空通信系统1 正交频分复用脉冲熄灭 ICI干扰迭代干扰抑制

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测距仪干扰信号频域特性研究

中国民航大学学报 2021年第2期39卷 16-20,41页

作者：李冬霞陈佩刘海涛王磊中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300

测距仪(DME, distance measuring equipment)信号是l波段数字航空通信系统1(l-DACS1, l-band digital aeronautical communication system 1)的主要干扰源。为寻求有效的DME干扰抑制算法,对DME信号的频域干扰特性研究十分必要。首先建立归一化的DME信号模型,通过理论推导出基带DME信号、载波偏置DME信号的频谱和功率谱闭合数学表达式;再利用理想低通滤波器的传输特性,给出经低通滤波后的载波偏置DME信号频谱和功率谱数学表达式;最后计算滤波后DME信号的平均功率。仿真结果表明:经过低通滤波的载波偏置DME信号功率衰减约33 dB,验证了理论推导的正确性。

关键词：测距仪信号 l波段数字航空通信系统1 低通滤波频域特性

联合压缩感知与接收分集的DME干扰抑制方法

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中国民航大学学报 2016年第4期34卷 41-46页

作者：刘海涛张慧敏刘亚洲李冬霞中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300

针对l波段数字航空通信系统(l-DACS1)反向链路测距仪(DME)信号干扰正交频分复用(OFDM)接收机的问题,提出基于联合压缩感知与接收分集的干扰抑制方法。在地面基站各接收支路中,首先通过压缩感知重构DME干扰信号,随后将重构的DME信号在时... 详细信息

针对l波段数字航空通信系统(l-DACS1)反向链路测距仪(DME)信号干扰正交频分复用(OFDM)接收机的问题,提出基于联合压缩感知与接收分集的干扰抑制方法。在地面基站各接收支路中,首先通过压缩感知重构DME干扰信号,随后将重构的DME信号在时域进行干扰消除,消除干扰后各支路信号最终通过最大比值合并提高OFDM解调器输出信噪比,以克服测距仪残留信号的影响。仿真结果表明:该方法可有效抑制DME信号的干扰,提高l-DACS1系统的可靠性。

关键词： l波段数字航空通信系统1 测距仪压缩感知接收分集