CN101232292A - 稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制方法及系统 - Google Patents

Abstract

一种稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制方法及系统，包括：将双天线阵列接收的两路甚高频信号转化为中频数字信号；对两路中频数字信号分别进行滤波抽取、正交变换；把正交变换后的两路复信号送入监视模块进行判断，如无干扰则取其中一路无干扰信号输出，如有干扰则将两路信号送入基于恒模阵列的自适应干扰抑制模块进行干扰抑制，判断恒模阵列输出的信号属性并采取相应的动作，如阵列输出为调幅信号则直接输出，否则进行自适应干扰对消后再输出；对上述步骤输出的无干扰信号进行解调后滤除高频噪声，送入D/A转换器输出音频信号。本发明对恒模阵列输出信号属性进行判断后再执行相应操作的方法，避免了恒模阵列的误捕获，有效地提高了自适应干扰抑制系统的稳健性。

Description

稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制方法及系统

技术领域

本发明涉及一种用于民航地空通信的双通道自适应干扰抑制方法及系统。特别是涉及一种能够提高民航地空通信质量，增强飞行安全系数，实现简单、性能优越的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制方法及系统。

背景技术

民航VHF(甚高频)地空通信在空中交通管理系统中担任重要角色，其稳定性和可靠性直接影响着飞行安全。VHF地空通信电台采用DSB-AM(带载波双边带幅度调制)、半双工通信的工作方式，工作频率范围为118.0MHz至136.975MHz，波道间隔为25KHz，可提供760个通信信道，这些信道可以在广阔的地域内复用。由于国外无线电管理制度及其严格，空管无线电干扰问题不突出，所以他们生产的VHF地空通信设备都没有考虑抗干扰问题。但在国内随着近年来我国民航企业以及电信事业的迅猛发展，民航无线电专用频率受干扰的程度也随之呈现上升趋势。就干扰源来看，主要有寻呼台发射机、大功率无绳电话、乡村的调频广播电台、车载电台等，这些干扰源具有恒包络特性。目前，民航一般通过改频、监测和清查等被动的非技术手段加以解决，但都治标不治本，无线电干扰成为民航安全运营的一大隐患。

专利申请200410075232.X中提出了用于调幅接收机抑制脉冲干扰的方法和装置，但不适用于民航地空通信中相对脉冲干扰较为复杂的干扰抑制。北京航空航天大学科技园研发出基于甚高频数据链的自动相关监视(ADS)系统，该系统可进行VHF地空通信电台的干扰分析以及预新建VHF地空通信电台、预指配频率的干扰预测评估，从而给出一系列可供指配的、合理的可用频率。民航内话系统采用的话音优选技术是一种基于同频异址VHF语音信号一主、二备、三应急配置的语音信号处理技术，将各路同频异址信号进行实时处理，从而获得语音质量参数，将获得的质量参数进行比较，选出最优信号输出到管制员面板。这两种技术都不能从本质上去除民航地空通信中的干扰。

在专利申请200710057268.9的公开说明书中，提出了一种基于恒模阵列的民航地空通信自适应干扰抑制方法及系统，它是利用恒模阵列提取恒模信号，再将其作为自适应对消器的参考信号，进行自适应对消，从而得到地空通信信号。恒模阵列是一种盲自适应波束形成器，其权系数可利用恒模算法进行更新，且具有收敛速度快、计算简单的性能，并且信号恢复的性能对阵列的结构不敏感。因此专利申请200710057268.9从信号处理的角度提出了一种能够从本质上消除民航地空通信中常见恒模干扰信号的方法。

然而业已证明，如果非恒模信号的峰度小于2，则恒模阵列也会捕获非恒模信号。在地空通信中所采用的信号为带载波双边带幅度调制信号，其峰度小于2，因此恒模阵列有可能收敛到带载波双边带幅度调制信号而不是恒模信号，从而产生误捕获。恒模阵列捕获信号的性能与初始权向量和阵列输出端信号的相对功率有关。对于源信号和阵元数均为2的情况，恒模阵列有可能捕获具有较大功率的信源，而不管这一信源是否具有恒模的特性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种能够提高民航地空通信质量，保障飞行安全，也可用于其它通信系统中，提高接收性能的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制方法及系统。

本发明所采用的技术方案是：一种稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制方法及系统，其中方法包括有以下步骤：

(1)将通过双天线阵列接收的两路甚高频信号转化为中频信号；

(2)对被转化的两路中频信号分别进行模数转换、滤波抽取；

(3)对滤波抽取后的两路信号进行正交变换，将实信号变为复信号；

(4)将正交变换后的两路复信号送入监视模块，判断信号是否受到干扰，如无干扰则取出其中一路无干扰的调幅信号转入步骤(6)；如有干扰转入步骤(5)；

(5)将两路受到干扰的信号送入到基于恒模阵列的自适应干扰抑制模块，判断阵列输出是恒模信号还是调幅信号，如输出是调幅信号则转入步骤(6)，如输出是恒模信号则将此恒模信号与步骤(4)输出的一路受干扰的信号共同输入到自适应干扰对消模块进行恒模干扰对消，输出经干扰抑制的调幅信号，再转到步骤(6)；

(6)对步骤(4)、步骤(5)二者之一所输出的无干扰调幅信号进行解调，再经低通滤波器滤除高频杂波，最后进行数模转换输出音频信号。

其中：

第(1)步所述的将甚高频信号转化为中频信号是通过低噪音高频放大器、三级混频器及自动增益控制电路完成的。

第(3)步所述的正交变换是将线性卷积混合模型转换为便于恒模信号的提取线性瞬时混合模型。

第(4)步所述的将正交变换后的复信号送入监视模块进行判断是利用两路复信号的相关系数进行判断的，包括如下步骤：计算两路复信号的相关系数ρ；判断相关系数是否大于所设定的阈值th1；大于阈值th1则取其中一路无干扰信号送入解调器；否则将两路受干扰信号送入基于恒模阵列的自适应干扰抑制模块。

第(5)步所述的进入基于恒模阵列的自适应干扰抑制模块进行判断，包括如下步骤：将两路受到干扰的信号送入恒模阵列，同时其中一路送入载频估计模块，估计的载频值和恒模阵列输出一起送入AM恒模判断模块进行对阵列输出信号属性的判断，如判断阵列输出为恒模信号则进行自适应干扰对消，否则直接把输出送入解调器。

第(5)步所述的输入到自适应干扰对消模块进行恒模干扰对消，是利用自适应滤波方法进行干扰对消的，具体做法是将判为恒模的恒模阵列输出信号作为期望信号，一路受干扰信号作为输入信号。

第(6)步所述的对无干扰调幅信号进行解调，是采用包络检波的方法，解调后再经低通滤波器滤除高频杂波。

本发明的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制系统，包括有接收信号的双天线阵列；对双天线阵列所接收的信号进行信号处理且依次相连的射频处理组；模/数转换组、数字下变频组及正交变换组；与正交变换组相连并对其输出的数字信号进行判别的监视模块；对监视模块输出的有干扰信号进行干扰抑制的基于恒模阵列的自适应干扰抑制模块；对监视模块输出的无干扰信号以及对基于恒模阵列的自适应干扰抑制模块输出的干扰抑制信号进行解调的解调器；与解调器的输出相连的数/模转换器和与数/模转换器相连的音频输出。

所述的双天线阵列、射频处理组、模/数转换组、数字下变频组分别由两路参数一致的天线、射频处理单元、模/数转换单元、数字下变频单元组成。

所述的射频处理组包括有两组依次相连的：低噪声放大器、带通滤波放大电路、一级混频电路、带通滤波放大电路、二级混频电路、带通滤波放大电路、压控衰减器、中放电路、三级混频电路、带通滤波放大电路，中放电路的输出还连接检波电路、检波电路还通过比较器与压控衰减器相连，三级混频电路还连接三本振电路；其中两组之间的：三级混频电路通过三本振电路相连，一级混频电路通过第一频率合成器相连，二级混频电路通过第二频率合成器相连；两组中的低噪声放大器分别连接天线和天线，而第一频率合成器和第二频率合成器还分别连接晶振电路。

本发明的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制方法，充分考虑到地空通信系统常见干扰的恒模特性，而且同时受到两个或两个以上干扰的情况极少，此外噪声功率远低于干扰和有用信号的功率，可以忽略不计，因而采用双通道接收系统。从干扰信号与有用信号的统计独立性出发，通过对两路接收通道接收的信号进行处理，实现恒模干扰的自适应抑制。具体是采用如图1所示的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制系统，来自适应抑制地空通信中的干扰，提高通信质量，

本发明的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制方法及系统，考虑到民航地空通信在绝大多数情况下不会受到两个或两个以上的干扰，而且噪声功率远低于干扰和有用信号的功率，可以忽略不计，因而采用双通道接收系统；其次，本发明利用恒模盲信号处理技术和自适应干扰对消技术，无需使用任何参考信号，即可消除严重影响VHF电台接收性能的外部恒模干扰，提高信干比；利用民航地空通信中信号的窄带特点将线性卷积混合模型转换为线性瞬时混合模型，有效地简化了盲信号信号处理的复杂度；另外，针对恒模阵列的误捕获非恒模信号的现象，本发明通过对恒模阵列输出信号属性进行判断后再执行相应操作的方法，巧妙地避免了恒模阵列误捕获到调幅信号，有效地提高了自适应干扰抑制系统的稳健性。本发明的方法实用性强、稳健、成本低，并且可用于其它调幅接收机中；不但能很好地解决民航地空通信中目前的干扰问题，而且可根据未来实际情况随时进行系统的升级和维护。

附图说明

图1是实现本发明方法所使用的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制系统框图；

图2是射频处理组构成框图；

图3是正交变换单元结构示意图；

图4是监视模块工作流程图；

图5是基于恒模阵列的自适应干扰抑制模块组成框图；

图6是恒模阵列组成框图；

图7是Goertzel算法递推流程图；

图8是AM恒模信号判断模块流程图；

图9是自适应干扰对消方框图；

图10是恒模阵列输出信号属性判断结果统计效果图；

图11a是原始语音信号波形效果图；

图11b是一路混合信号直接解调的语音波形效果图；

图11c是使用申请200710057268.9所公开的方法和系统得到的语音波形效果图；

图11d是使用本发明的方法和系统得到的语音波形效果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制方法及系统给予详细说明。

本发明的方法，充分考虑到地空通信系统常见干扰的恒模特性，而且同时受到两个或两个以上干扰的情况极少，此外噪声功率远低于干扰和有用信号的功率，可以忽略不计，因而采用双通道接收系统。从干扰信号与有用信号具有不同的信号属性出发，通过对恒模阵列输出信号属性进行判断后再执行相应操作的方法，巧妙地避免了恒模阵列误捕获到调幅信号，实现了稳健的自适应恒模干扰抑制。具体是采用如图1所示的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制系统，来自适应抑制地空通信中的干扰，提高通信质量，包括以下步骤：

第一步，将通过双天线阵列接收的两路甚高频信号转化为中频信号。是采用如图2所示的电路完成的，即，将阵列天线1a和1b接收到的信号通过由低噪声高频放大器、三级混频器及自动增益控制电路(图2中虚框部分)组成的射频处理组，无线电信号通过射频处理组后转化为1.25MHz中频信号，以便后续信号处理。

在本实施例中，所述的低噪声高频放大器、三级混频器及自动增益控制电路等电路均由现有的电路或原理实现。三级混频后得到的三级中频分别为465MHz、70MHz、1.25MHz。

第二步，对射频处理组输出的两路模拟中频信号分别实施模数转换及抽取滤波。通过A/D转换组射频处理组输出的模拟中频信号实施数据采集及模数转换。为了降低对后续数字滤波器的设计要求，本实施例中模数转换采用了过采样的方案，实际使用的采样率为5MHz，采样位数12bit。数字下变频组对模数转换输出的两路数字信号分别进行滤波抽取，将数据率从5MSps下降到合适的程度，目的是提高实时性和降低后续信号处理的运算量。在本实施例中，使用了两级带通滤波抽取，每次抽取5倍，最后采样率降到200KSps，

第三步，抽取滤波后的信号分别通过一正交变换单元，将实信号变为复信号。目的是将线性卷积混合模型转换为线性瞬时混合模型，便于恒模信号的提取。

线性卷积混合模型转换为线性瞬时混合模型的原理是这样的。如图1中阵列天线1a和1b接收到的信号为源信号不同时延的线性混合即源信号的卷积混合，但由于在VHF地空通信系统中，调幅信号传播带宽为25KHz，相对于信号的载频(118.00MHz～136.975MHz)很小，并且接收天线的间距设置为半波长，此时信号到达两个天线的时延没有引起两天线接收信号包络的变化，那么信号在不同天线之间的时延可以简化为相移，因此盲接收信号的线性卷积混合模型可以简化为线性瞬时混合模型。由于阵元相隔比较近，而飞机的飞行高度较高，那么飞机相对于两个阵元天线的角度近似相等，因此信号到两天线的多普勒频移一样。又已知飞机在大部分飞行时段内都是匀速飞行的，所以设信号的多普勒频率恒定f_d(t)＝f_d。同时由于民航VHF通信系统具有高信噪比的特点，因此在干扰抑制系统中不考虑噪声的影响。假设阵元1a为零时延参考阵元，那么阵元1a、1b接收到信号的复数形式分别为：

x(t)＝As(t)                  (1)

式中 $x\left(t\right)=\begin{array}{c}\left[\begin{array}{c}{x}_1\left(t\right)\\ x_2\left(t\right)\end{array}\right]\end{array}\begin{array}{}\end{array}$ 为观测信号向量， $s\left(t\right)=\left[\begin{array}{c}{\tilde{s}}_1\left(t\right)e^{-j2\mathrm{\π}(f_0+f_d)t}\\ {\tilde{s}}_2\left(t\right)e^{-j2\mathrm{\π}{f}_{0}t}\end{array}\right],$

和

分别是有用和干扰信号的基带信号，f₀为载波频率， $A=\left[\begin{array}{cc}{a}_1& a_2\\ a_1{e}^{j2\mathrm{\π}(f_0+f_d){\mathrm{\τ}}_1}& a_2{e}^{j2\mathrm{\π}{f}_0{\mathrm{\τ}}_2}\end{array}\right]$ 为混合矩阵，a₁∶a₂代表两个源信号的振幅混合比例，τ₁和τ₂是阵元1b相对于两信源的时延。由此看出，我们在复数域将民航地空通信中接收信号的模型等效为线性瞬时混合模型。

所述正交变换单元组成框图如图3所示，由两个FIR滤波器组成，其中FIRQ为一Hilbert滤波器，其系数满足：

$h_q\left(n\right)=\frac{1}{\mathrm{\π}(n-M/2)}[1-{(-1)}^{n-M/2}]w\left(n\right),(1\≤n\≤M+1)---\left(2\right)$

式(2)中，M为滤波器阶数，w(n)为Blackman窗，满足下式：

w(n)＝0.42-0.5cos(2πn/(M+2))+0.08cos(4πn/(M+2))(1≤n≤M+1)    (3)

图3中的FIRI为一延时器，延时M/2个单元，在本实施例中M取88。

滤波抽取输出的两路信号x₁(n)、x₂(n)通过FIRI和FIRQ后形成同相分量x_1I(n)、x_2I(n)和正交分量x_1Q(n)、x_2Q(n)，最后合并成复信号x_h1(n)、x_h2(n)：

x_h1(n)＝x_1I(n)+j*x_1Q(n)          (4)

x_h2(n)＝x_2I(n)+j*x_2Q(n)          (5)

第四步，将正交变换后的两路复信号送入监视模块，判断信号是否受到干扰，如无干扰则取出其中一路无干扰的调幅信号转入步骤六；如有干扰转入步骤五。

所述监视模块其工作流程如图4所示，包括如下步骤：输入两路复信号x_h1和x_h2；计算两路信号的相关系数ρ；判断ρ是否大于阈值th1；大于阈值th1则进行解调，否则进入基于恒模阵列的自适应干扰抑制模块。具体工作流程为：利用下式计算两信号的相关系数ρ：

$\mathrm{\ρ}=\left|\frac{E\{x_{h1}\left(n\right)\·{x_{h2}}^{*}\left(n\right)\}}{\sqrt{E\left\{{\left|x_{h1}\left(n\right)\right|}^2\right\}\·E\left\{{\left|x_{h2}\left(n\right)\right|}^2\right\}}}\right|---\left(6\right)$

式(6)中ρ为两路信号x_h1和x_h2的相关系数，()^*表示共轭运算，E()表示统计期望值。

当计算出的相关系数ρ小于设定的阈值th1时认为有干扰，将信号送入基于恒模阵列的自适应干扰抑制模块；大于th1时认为信号没有受到干扰，将一路无干扰信号直接送入解调器。实际中th1设为一接近于1的数，本实施例中设为0.9901。

第五步，将两路受到干扰的信号送入如图5所示的基于恒模阵列的自适应干扰抑制模块，进行恒模干扰信号的抑制，输出经过干扰抑制的调幅信号。

包括如下步骤：将两路受到干扰的信号送入恒模阵列，同时其中一路送入载频估计模块，估计的载频值和恒模阵列输出一起送入AM恒模判断模块进行对阵列输出信号属性的判断，如判断阵列输出为恒模信号则进行自适应干扰对消，否则直接把输出送入解调器。

所述恒模阵列的组成框图如图6所示。经前面的正交变换处理，记到达恒模阵列的离散信号为x_h(n)，经过自适应更新的权向量w(n)加权求和，得到恒模干扰输出为：

y_cma(n)＝w^H(n)x_h(n)                      (7)

式(7)中x_h(n)＝[x_h1(n)，x_h2(n)]^T为监视模块判断有干扰的输出复信号，w(n)＝[w₁(n)，w²(n)]^T为恒模阵列的权向量，采用恒模算法对权向量进行更新。本实施例中采用1-2型最陡下降恒模算法，权向量更新公式为：

$w(n+1)=w\left(n\right)+{\mathrm{\μx}}_h\left(n\right)e_{\mathrm{cma}}^{*}\left(n\right)---\left(8\right)$

式(8)中 $e_{\mathrm{cma}}\left(n\right)=2[\frac{y_{\mathrm{cma}}\left(n\right)}{\left|y_{\mathrm{cma}}\left(n\right)\right|}-y_{\mathrm{cma}}\left(n\right)].$ μ为步长因子，一般取一个比较小的数。本实施例中设为0.002。

所述载频估计模块是在调幅信号载频频率范围已知的基础上，对其中一路受干扰的信号进行载频估计的。本实施例中，对监视模块输出的有干扰信号x_h1(n)利用Goertzel算法进行载频估计，目的是为AM恒模判断模块提供一个频率初始值f_kmax，以提高对恒模阵列输出信号属性判断的准确度。

其中载频估计模块采用的Goertzel算法是利用旋转因子 $W_N^k=e^{-j2\mathrm{\πk}/N}$ 的周期性 $W_N^{-\mathrm{kN}}=1,$ 将DFT(离散傅里叶变换)运算表示成线性滤波运算，差分运算的形式使得其递推性更好。图7给出了Goertzel算法递推流程图，其递推表达式为：

$v_k\left(n\right)=2\cos \frac{2\mathrm{\πk}}{N}{v}_k(n-1)-v_k(n-2)+x_{h1}\left(n\right)---\left(9\right)$

$f_k\left(n\right)=v_k\left(n\right)-W_N^k{v}_k(n-1)---\left(10\right)$

在本实施例中，式(9)、式(10)中的N取200K，k为需搜索频率区间的频率点，式(9)的初始条件设为v_k(-1)＝v_k(-2)＝0，n＝0，1，...N₁，N₁取N/10(即20K)，x_h1(n)为滤波抽取模块输出的数字信号，输出f_k(n)是对应频率点k的频谱。本实施例采用基于Goertzel算法载频估计的具体流程为：

(1)在每个频率点k，对n＝0，1，...N₁迭代计算式(9)，然后在n＝N₁计算式(10)，从而得到L个频率点的频谱(本实施例中，频率点k位于以载频估计初始值即50KHz为中心±500Hz的频率区间内，L取101，即频率点之间间隔10Hz)；

(2)求L个频率点频谱f_k(N₁)中幅度最大对应的频率点f_kmax(即对L个点的f_k(N₁)取模，求这些模值中的最大值)，并以此载频估计值f_kmax为中心更新频率区间为[f_kmax-10Hz，f_kmax+10Hz]；

(3)对更新的频率区间使用新的采样数据重新开始L个频率点的频谱计算，在采样点再次达到N₁时求L个频率点频谱中幅度最大对应的频率点f_kmax，以此时得到的f_kmax为AM恒模判断模块的频率初始值。

所述AM恒模判断模块流程图如图8所示，依据的原理是AM信号能量集中于载频，载频处频谱的幅度远大于其他副瓣幅度，而诸如FM等的恒模信号能量在整个频带里头分布是比较均匀的。

具体工作为，首先按照载频估计模块的方法以载频估计模块输出的频率值f_kmax为中心计算恒模阵列输出信号y_cma一段样本的一段频谱值，在本实施例中选取了10000点的恒模阵列输出样本点，以10Hz为间隔计算以f_kmax为中心的101个频点的频谱，所用频谱计算方法与载频估计模块使用的Geortzel方法相同。在所得频谱上搜索，得到主峰值P_max，然后将主峰和主峰附近4个频点的频谱置零，重新搜索得到次峰P_max′。计算主峰与次峰的比，如果比值大于阈值th2认为y_cma是AM信号，否则认为是恒模信号。为了提高判断的准确度，前述过程可以进行多次，然后在多次运行结果的基础上再来判断y_cma是否恒模信号。在本实施例中运行12次，大于阈值th2的次数发生超过7次就认为恒模阵列误收敛到了AM，否则认为恒模阵列正确收敛，输出恒模信号。阈值th2为一大于2的数，本实施例中阈值th2设为4。

所述自适应对消如图9所示。当恒模阵列收敛到恒模信号时，需要进行自适应对消。自适应对消器采用式(7)所得的恒模阵列输出y_cma(n)作为参考输入，结合监视模块输出的一路受干扰信号进行恒模干扰对消从而得到民航地空通信所需的有用信号，记为：

e(n)＝x_h1(n)-u^*(n)y_cma(n)                  (11)

式(11)中，u(n)为对消器的自适应权系数，采用自适应算法对权向量进行更新。本实施例采用复数递推最小二乘(CRLS)算法完成权值更新。

CRLS的代价函数为：

$J\left(u\right)=\underset{k=0}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{\λ}}^{n-k}{|x_{h1}\left(k\right)-u\left(k\right)y_{\mathrm{cma}}\left(k\right)|}^2---\left(12\right)$

式(12)中，0＜λ＜1称为遗忘因子，在本实施例中取为0.9999。

在此，针对恒模信号的特点，对传统的CRLS进行改进以简化运算。具体为先对恒模信号作归一化处理：

$\frac{y_{\mathrm{cma}}\left(n\right)}{\left|y_{\mathrm{cma}}\left(n\right)\right|}=e^{-\mathrm{j\β}\left(n\right)}---\left(13\right)$

式(13)中，β(n)代表恒模信号的复相位。从而自适应对消器的权值更新为：

$u\left(n\right)\text{=}\frac{\mathrm{\λr}(n-1)+x_{h1}\left(n\right)e^{\mathrm{j\β}\left(n\right)}}{1+\mathrm{\λR}(n-1)}---\left(14\right)$

式(14)中R(n)＝λR(n-1)+e^-jβ(n)e^jβ(n)＝λR(n-1)+1；r(n)＝λr(n-1)+x_h1(l)e^jβ(n)。

第六步，对步骤四输出的无干扰信号或步骤五输出的经干扰抑制的信号进行解调，再经低通滤波器滤除高频杂波，最后进行D/A转换输出清晰的音频信号。

对自适应恒模干扰抑制模块输出的经干扰抑制的信号或从监视模块直接输出的无干扰信号进行解调，采用包络检波方法，并利用D/A(数/模)转换单元进行数模转换，就可输出清晰的音频信号。

图10给出了在不同AM有用信号和FM干扰信号功率比的混合情况下恒模阵列输出信号属性判断结果统计图，由输出信号解调后与原调制信号的相关系数进行判断，判断结果以恒模阵列收敛到AM信号和FM信号的概率来表示。可以看出在FM功率较大时恒模阵列可以准确无误的收敛到恒模信号，但是随着AM信号功率的增加，恒模阵列收敛到非恒模AM信号的概率也随着增加，从而出现了误捕获现象，导致干扰抑制系统的不稳定。在与图10所示实验相同条件下，本发明所采用的AM恒模判断模块可以准确地判断出恒模阵列输出信号属性，因此本发明采用的对恒模阵列输出信号属性进行判断后再执行相应操作的方法可以100％的消除误捕获现象。

本实施例中对AM有用信号和FM干扰信号发射功率相同时进行干扰抑制实验，得到实验结果如下：

图11a、11b、11c、11d给出了有无干扰抑制处理的效果对比图。其中图11a为原语音信号波形图，图11b为对其中一路混合信号直接解调的语音波形图，图11c是专利申请为200710057268.9中所提方法得到的语音波形图，而图11d为经本发明得到的语音波形图，可见图11d最接近原语音信号波形图，充分体现了本发明的优势和实用价值。

如图1所示，本发明的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制系统，包括有接收信号的双天线阵列1a、1b；对双天线阵列1a、1b所接收的信号进行信号处理且依次相连的射频处理组2、模/数转换组3、数字下变频组4及正交变换组5；与正交变换组5相连并对其输出的数字信号进行判别的监视模块6；对监视模块6输出的有干扰信号进行干扰抑制的基于恒模阵列的自适应干扰抑制模块7；对监视模块6输出的无干扰信号和基于恒模阵列的自适应干扰抑制模块7输出的干扰抑制信号进行解调的解调器8；与解调器8的输出相连的数/模转换器9和与数/模转换器9相连的音频输出10。

上述的双天线阵列1a、1b、射频处理组2、模/数转换组3、数字下变频组4分别由两路参数一致的天线、射频处理单元、模/数转换单元、数字下变频单元组成。

如图2所示，其中所述的射频处理组3包括有两组依次相连的：LNA(低噪声放大器)11、BPF(带通滤波)放大电路12、一级混频电路13、BPF放大电路14、二级混频电路15、BPF放大电路16、压控衰减器17、中放电路18、三级混频电路19、BPF放大电路20，中放电路18的输出还连接检波电路22、检波电路22还通过比较器21与压控衰减器17相连，三级混频电路19还连接三本振电路23；其中两组之间的：三级混频电路19通过三本振电路23相连，一级混频电路13通过第一频率合成器24相连，二级混频电路15通过第二频率合成器26相连；两组中的LNA(低噪声放大器)11分别连接天线1a和天线1b，而第一频率合成器24和第二频率合成器26还分别连接晶振电路25。

Claims (10)

1.一种稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制方法，其特征在于，包括有以下步骤：

(1)将通过双天线阵列接收的两路甚高频信号转化为中频信号；

(2)对被转化的两路中频信号分别进行模数转换、滤波抽取；

(3)对滤波抽取后的两路信号进行正交变换，将实信号变为复信号；

(4)将正交变换后的两路复信号送入监视模块，判断信号是否受到干扰，如无干扰则取出其中一路无干扰的调幅信号转入步骤(6)；如有干扰转入步骤(5)；

(5)将两路受到干扰的信号送入到基于恒模阵列的自适应干扰抑制模块，判断阵列输出是恒模信号还是调幅信号，如输出是调幅信号则转入步骤(6)，如输出是恒模信号则将此恒模信号与步骤(4)输出的一路受干扰的信号共同输入到自适应干扰对消模块进行恒模干扰对消，输出经干扰抑制的调幅信号，再转到步骤(6)；

(6)对步骤(4)、步骤(5)二者之一所输出的无干扰调幅信号进行解调，再经低通滤波器滤除高频杂波，最后进行数模转换输出音频信号。

2.根据权利要求1所述的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制方法，其特征在于，第(1)步所述的将甚高频信号转化为中频信号是通过低噪音高频放大器、三级混频器及自动增益控制电路完成的。

3.根据权利要求1所述的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制方法，其特征在于，第(3)步所述的正交变换是将线性卷积混合模型转换为便于恒模信号的提取线性瞬时混合模型。

4.根据权利要求1所述的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制方法，其特征在于，第(4)步所述的将正交变换后的复信号送入监视模块进行判断是利用两路复信号的相关系数进行判断的，包括如下步骤：计算两路复信号的相关系数ρ；判断相关系数是否大于所设定的阈值th1；大于阈值th1则取其中一路无干扰信号送入解调器；否则将两路受干扰信号送入基于恒模阵列的自适应干扰抑制模块。

5.根据权利要求1所述的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制方法，其特征在于，第(5)步所述的进入基于恒模阵列的自适应干扰抑制模块进行判断，包括如下步骤：将两路受到干扰的信号送入恒模阵列，同时其中一路送入载频估计模块，估计的载频值和恒模阵列输出一起送入AM恒模判断模块进行对阵列输出信号属性的判断，如判断阵列输出为恒模信号则进行自适应干扰对消，否则直接把输出送入解调器。

6.根据权利要求1所述的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制方法，其特征在于，第(5)步所述的输入到自适应干扰对消模块进行恒模干扰对消，是利用自适应滤波方法进行干扰对消的，具体做法是将判为恒模的恒模阵列输出信号作为期望信号，一路受干扰信号作为输入信号。

7.根据权利要求1所述的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制方法，其特征在于，第(6)步所述的对无干扰调幅信号进行解调，是采用包络检波的方法，解调后再经低通滤波器滤除高频杂波。

于，第(6)步所述的对无干扰调幅信号进行解调，是采用包络检波的方法，解调后再经低通滤波器滤除高频杂波。

8.一种稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制系统，其特征在于，包括有接收信号的双天线阵列(1a、1b)；对双天线阵列(1a、1b)所接收的信号进行信号处理且依次相连的射频处理组(2)；模/数转换组(3)、数字下变频组(4)及正交变换组(5)；与正交变换组(5)相连并对其输出的数字信号进行判别的监视模块(6)；对监视模块(6)输出的有干扰信号进行干扰抑制的基于恒模阵列的自适应干扰抑制模块(7)；对监视模块(6)输出的无干扰信号以及对基于恒模阵列的自适应干扰抑制模块(7)输出的干扰抑制信号进行解调的解调器(8)；与解调器(8)的输出相连的数/模转换器(9)和与数/模转换器(9)相连的音频输出(10)。

9.根据权利要求8所述的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制系统，其特征在于，所述的双天线阵列(1a、1b)、射频处理组(2)、模/数转换组(3)、数字下变频组(4)分别由两路参数一致的天线、射频处理单元、模/数转换单元、数字下变频单元组成。

10.根据权利要求8或9所述的稳健的双通道民航地空通信恒模干扰抑制系统，其特征在于，所述的射频处理组(2)包括有两组依次相连的：低噪声放大器(11)、带通滤波放大电路(12)、一级混频电路(13)、带通滤波放大电路(14)、二级混频电路(15)、带通滤波放大电路(16)、压控衰减器(17)、中放电路(18)、三级混频电路(19)、带通滤波放大电路(20)，中放电路(18)的输出还连接检波电路(22)、检波电路(22)还通过比较器(21)与压控衰减器(17)相连，三级混频电路(19)还连接三本振电路(23)；其中两组之间的：三级混频电路(19)通过三本振电路(23)相连，一级混频电路(13)通过第一频率合成器(24)相连，二级混频电路(15)通过第二频率合成器(26)相连；两组中的低噪声放大器(11)分别连接天线(1a)和天线(1b)，而第一频率合成器(24)和第二频率合成器(26)还分别连接晶振电路(25)。

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