CN109194345B - Gmsk波形抗邻频干扰系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种GMSK波形抗邻频干扰系统，包含级联的基于BT的带宽可变滤波器和基于EVM的Wiener均衡器，所述基于BT的带宽可变滤波器用于对输入的接收信号进行匹配滤波；所述基于EVM的Wiener均衡器用于以EVM为代价函数，以定时同步和载波恢复后的信息数据为统计样本，搜索Wiener均衡器最终采用的均衡系数Wmin(EVM)对基于BT的带宽可变滤波器的输出进行滤波处理。本发明可以解决移动自组织网络内多网络节点同时传输时远近效应引入的互干扰；同时可适用于点对点通信系统，有效抑制恒包络调制时的邻频干扰，提高无线通信系统的抗干扰能力。

Description

GMSK波形抗邻频干扰系统
技术领域
本发明涉及无线通信领域，尤其涉及航空航天飞行器的无线通信设备，是一种GMSK波形抗邻频干扰系统。
背景技术
GMSK是一种连续相位调制方式，由于它具有较好的功率效率和频谱利用率，因此在无线通信领域得到广泛的应用。GMSK调制信号有较高的频谱利用率，且随着BT值越小，其信号功率谱密度的高频分量衰减越快，主瓣越小，信号所占用的频带越窄，带外能量辐射越小，邻道干扰越小。因此，基于GMSK空间信号的特点，无线通信系统将其作为一种标准纳入IEEE规范中，用于空间多用户无线信息传输的波形体制，有效解决移动自组织网内多用户间频谱占用及多用户间互干扰的难题。特别地，在多用户组成的移动自组织网络内，每个用户选用相邻工作频点，当前网络节点会接收来自不同方向传来的无线信号，由于自组织网络内的远近效应问题，在当前网络节点解析用户A的信息时会受到用户B的强实时干扰，如图1所示。一般地，现网络端机的射频前端均采用宽带固定增益模式接收，即用户A和用户B的模拟信号均转变为数字信号进行信息解调，导致在解析用户A信息时其信号受到用户B的强实时干扰，造成用户A的信息解调失败，降低用户A信息传输的安全性。如何解决用户B对用户A的强实时邻频干扰成为移动自组织网络中需重点解决的难题。
传统的GMSK波形解调时主要采用基于Laurent分解的最大似然估计准则提取C0参量，并利用升余弦滚降滤波器和Wiener均衡滤波器进行干扰抑制，但其对邻频宽带信号的干扰抑制能力有限，如图2所示，用户B对用户A存在31dBc强信号干扰时，用户A采用传统的邻频干扰抑制方式失效。
发明内容
本发明的发明目的在于提供了一种GMSK波形抗邻频干扰系统，用以解决移动自组织网络内多网络节点同时传输时远近效应引入的互干扰；同时此方法可适用于点对点通信系统，有效抑制恒包络调制时的邻频干扰，提高无线通信系统的抗干扰能力。
本发明的发明目的通过以下技术方案实现：
一种GMSK波形抗邻频干扰系统，包含级联的基于BT的带宽可变滤波器和基于EVM的Wiener均衡器，其中：
所述基于BT的带宽可变滤波器用于对输入的接收信号进行匹配滤波；
所述基于EVM的Wiener均衡器用于以EVM为代价函数，以定时同步和载波恢复后的信息数据为统计样本，搜索Wiener均衡器最终采用的均衡系数Wmin(EVM)对基于BT的带宽可变滤波器的输出进行滤波处理。
优选地，基于BT的带宽可变滤波器根据GMSK信号不同BT值设置可变滤波器的通带fpass和阻带fstop，通带fpass和阻带fstop取值以GMSK信号归一化带宽为依据，通带fpass的取值与GMSK有效信号能量90％带宽值有关，阻带fstop的取值与GMSK有效信号能量99％带宽值有关。
优选地，通带fpass值为GMSK有效信号能量90％带宽值的一半，阻带fstop值为GMSK有效信号能量99％带宽值的一半。
优选地，基于BT的带宽可变滤波器采用最小均方差准则。
优选地，基于EVM的Wiener均衡器的均衡系数搜索范围为W∈[0.002，0.15]。
优选地，基于EVM的Wiener均衡器的均衡系数Wmin(EVM)为搜索区间W∈[0.002,0.15]内使得EVM最小的均衡系数取值。
本发明的有益效果在于：
1、本发明为GMSK波形抑制邻频干扰提供了参考设计，其设计简单有效；与采用传统邻频干扰抑制系统相比，高信噪比时无干扰条件下的性能损失约为0.5dB(图3所示)，但传统邻频干扰抑制系统对抗干扰无效，而本发明提出的GMSK波形抗邻频干扰系统有效，且高信噪比时与理论值相比性能损失约为0.8dB(图4所示)。
2、本发明提出的基于EVM的Wiener均衡系数搜索方式，以EVM为代价函数进行均衡系数搜索，其设计简化，且与其级联的滤波器不局限于本发明提出的基于BT的带宽可变滤波器，适用范围较广。
附图说明
图1自组织网络内的远近效应示意。
图2传统邻频干扰抑制系统误码率曲线示意。
图3本发明GMSK波形抗邻频干扰系统与传统邻频干扰抑制系统无干扰条件对比。
图4本发明GMSK波形抗邻频干扰系统与传统邻频干扰抑制系统存在31dBc干扰条件对比。
图5本发明GMSK波形抗邻频干扰系统无干扰和存在31dBc干扰的性能。
图6均衡系数与EVM关系示意图。
图7传统邻频干扰抑制模型和本发明GMSK波形抗邻频干扰系统的频率响应对比。
图8本发明GMSK波形抗邻频干扰系统的结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图8所示，本实施例所示的一种GMSK波形抗邻频干扰系统，包含级联的基于BT的带宽可变滤波器和基于EVM的Wiener均衡器，
(1)基于BT的带宽可变滤波器
基于BT的带宽可变滤波器对输入的接收信号进行匹配滤波。包含以下几个技术要点：
1、所述基于BT的带宽可变滤波器的设计依据为最小均方差准则。
2、所述基于BT的带宽可变滤波器的通带fpass和阻带fstop设置以不同BT值的GMSK信号能量90％带宽值和信号能量99％带宽值有关。
3、所述基于BT的带宽可变滤波器的通带fpass为GMSK有效信号能量90％带宽值(B90％)的一半。
4、所述基于BT的带宽可变滤波器的阻带fstop为GMSK有效信号能量99％带宽值(B99％)的一半。
(2)基于EVM的Wiener均衡器
基于EVM的Wiener均衡器对带宽可变滤波器的输出进行滤波处理。包含以下几个技术要点：
1、所述基于EVM的Wiener均衡器以EVM为代价函数。
2、所述基于EVM的Wiener均衡器的均衡系数搜索范围为W∈[0.002，0.15]。
3、所述进行EVM统计计算的GMSK信号样本为经过定时和载波恢复后的信息数据。
4、所述均衡系数Wmin(EVM)为搜索区间W∈[0.002,0.15]内使得EVM最小的均衡系数取值。
5、所述均衡系数的搜索方式，与Wiener均衡器级联的滤波器无关，其应用不局限于本专利提出的基于BT的带宽可变滤波器。
仿真实例选用GMSK信号的BT值为0.25，信号符号率R为16Mbps，用户A和用户B的中心频率间隔为13MHz，用户B相对用户A的信号能量高31dBc，以用户A为研究对象，用户A信号能量90％占用带宽为9.12MHz，信号能量99％占用带宽为13.76MHz，则基于BT的带宽可变滤波器的通带fpass为4.56MHz，阻带fstop为6.88MHz。基于此带宽可变滤波器进行均衡系数搜索，均衡系数与EVM关系如图6所示，则Wmin(EVM)取值为0.1094。
传统邻频干扰抑制系统和本发明的频率响应对比如图7所示；本发明与传统干扰抑制系统无干扰条件对比，如图3所示；本发明与传统干扰抑制系统存在31dBc干扰条件对比，如图4所示；本发明无干扰和存在31dBc干扰的性能对比，如图5所示。由图3和图4可知，本发明与采用传统邻频干扰抑制系统相比，高信噪比时无干扰条件下的性能损失约为0.5dB(图3所示)，但传统邻频干扰抑制系统对抗干扰无效，而本发明提出的GMSK波形抗邻频干扰系统有效，且高信噪比时与理论值相比性能损失约为0.8dB(图4所示)，即相对传统邻频干扰抑制模型，无干扰时损失0.5dB，却带来有效的邻频干扰抑制，为后续信息解调提供技术支持。

Claims (5)

1.一种GMSK波形抗邻频干扰系统，包含级联的基于BT的带宽可变滤波器和基于EVM的Wiener均衡器，其特征在于：
所述基于BT的带宽可变滤波器用于对输入的接收信号进行匹配滤波，根据GMSK信号不同BT值设置可变滤波器的通带fpass和阻带fstop，通带fpass和阻带fstop取值以GMSK信号归一化带宽为依据，通带fpass的取值与GMSK有效信号能量90％带宽值有关，阻带fstop的取值与GMSK有效信号能量99％带宽值有关；
所述基于EVM的Wiener均衡器用于以EVM为代价函数，以定时同步和载波恢复后的信息数据为统计样本，搜索Wiener均衡器最终采用的均衡系数Wmin(EVM)对基于BT的带宽可变滤波器的输出进行滤波处理。
2.根据权利要求1所述的一种GMSK波形抗邻频干扰系统，其特征在于所述通带fpass值为GMSK有效信号能量90％带宽值的一半，阻带fstop值为GMSK有效信号能量99％带宽值的一半。
3.根据权利要求1所述的一种GMSK波形抗邻频干扰系统，其特征在于所述基于BT的带宽可变滤波器采用最小均方差准则。
4.根据权利要求1所述的一种GMSK波形抗邻频干扰系统，其特征在于所述基于EVM的Wiener均衡器的均衡系数搜索范围为W∈[0.002，0.15]。
5.根据权利要求1所述的一种GMSK波形抗邻频干扰系统，其特征在于所述基于EVM的Wiener均衡器的均衡系数Wmin(EVM)为搜索区间W∈[0.002,0.15]内使得EVM最小的均衡系数取值。
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