基于高階統計量的l-dacs1系統自適應干擾消除方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及航空通信技術領域，具體涉及一種基于高階統計量的L-DACSl系統自 適應干擾消除方法。
【背景技術】
[0002] 針對以航空短波通信、VHF模擬語音通信和甚高頻數據鏈（VDL)為主的現有航空 通信難以滿足未來航空通信高速發展需求，歐洲航空安全組織（EUROCONTROL)和美國聯邦 航空管理局（FAA)提出機場場面通信采用C波段AER0MACS系統（即IEEE802. 16標準）， 陸地空域采用L波段數字航空通信系統（L-DACS)，海洋和偏遠區域采用衛星通信，各網絡 之間采用IPv6協議進行互聯的未來航空移動通信基礎架構（FCI)，并明確指出在已部署航 電系統基礎上，實現新興技術和現有航空通信系統多系統共存并實現標準化的技術演進路 線，為航跡導航和飛行控制的空管操作、航空電信網服務以及氣象信息共享等航空通信服 務提供更為安全、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據鏈的候選技術，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 抗突發脈沖噪聲能力而受到廣泛的關注。L-DACSl的工作頻段為960-1164MHZ，該頻段已部 署測距機系統（DME)、戰術空中導彈系統（TACAN)、聯合戰術信息發布系統（JTIDS)、二次雷 達系統（SSR)、空中防撞系統（TCAS)等航電系統。上述航電系統已被分配固定的授權頻段， L-DACSl的可用頻段表現出明顯的離散特性。為提高頻譜利用率，L-DACSl以非連續內插方 式工作在相鄰IMHz的DME頻譜空隙間實現寬帶數據傳輸。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、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面臨的主要挑戰之一。圍繞該 技術挑戰，國內外進行了大量研究，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、頻域或低階統計域的差異為基礎實 現干擾抑制。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 此針對現有基于時域、頻域、低階統計域的干擾抑制技術無法有效解決DME對L-DACSl干擾 的問題。

【發明內容】

[0004] 本申請通過提供一種基于高階統計量的L-DACSl系統自適應干擾消除方法，以解 決現有技術中基于時域、頻域和低階統計域的L-DACSl與DME干擾抑制方案無法有效抑制 DME干擾的技術問題。
[0005] 為解決上述技術問題，本申請采用以下技術方案予以實現：
[0006] 一種基于高階統計量的L-DACSl系統自適應干擾消除方法，其關鍵在于按照以下 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)的最大值實現測距機系統干擾信號的定位，其中y(t) =x(t)+p(t)+n(t)，x(t)為 L-DACSl系統信號，p(t)為來自測距機系統的干擾信號，n(t)為加性高斯噪聲信號，At為 時間間隔；
[0008] S2 :根據L-DACSl系統信號與測距機系統信號在高階統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< 的梯度估計值 g(n)；
[0013] 所述代價函數為誤差信號的三階累積量的平方，即：
[0015] 所述代價函數的梯度估計值為：
[0017] 其中，
為估計誤差，τρ τ2為兩個相互獨 立的時間間隔，測距機系統的時域信號為
其中，α是決定脈沖寬度的常數，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；
[0019] S24 :按照 W(n+1) = W(n)-y (n)g(n)改變抽頭系數；
[0020] S25 :返回步驟S23循環執行，直至代價函數<為零；
[0021] S26:按照
得到對應的干擾信號估計量。
[0022] 針對具體場景而言，測距機系統的時域信號中，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DME與L-DACSl在高階統計域的差異性，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，并采用基于高階統計量的累積量-最小均方誤 差（Cumulant Error-Least Mean Square，CE-LMS)自適應濾波算法，以消除DME信號對 L-DACSl信號的影響。
[0036] 與現有技術相比，本申請提供的技術方案，具有的技術效果或優點是：在復雜度、 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計量的L-DACSl系統自適應干擾消除方 法，以解決現有技術中基于時域、頻域和低階統計域的L-DACSl與DME干擾抑制方案無法有 效抑制DME干擾的技術問題。
[0046] 為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式，對 上述技術方案進行詳細的說明。
[0047] 實施例
[0048] 如圖1所示，一種基于高階統計量的L-DACSl系統自適應干擾消除方法，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)的最大值實現測距機系統干擾信號的定位，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)為發射端將已調制 的數據序列Sk經傅里葉逆變換后產生時域發射信號，p(t