【摘 要】
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L波段数字航空通信系统（LDACS）是未来面向航路阶段的空地数据链路,其工作频段计划部署在航空无线电导航频段,与民航测距机（DME）的频谱有部分重叠,容易受到大功率DME信号的干扰,对机载平台来说,DME干扰和LDACS信号的空间来向一般不同,因此可以采用空域滤波的方法进行干扰抑制和有用信号的提取。为了实现自适应干扰抑制和波束形成,有必要研究LDACS信号或DME干扰的波达方向估计方法。本文主要研
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L波段数字航空通信系统（LDACS）是未来面向航路阶段的空地数据链路,其工作频段计划部署在航空无线电导航频段,与民航测距机（DME）的频谱有部分重叠,容易受到大功率DME信号的干扰,对机载平台来说,DME干扰和LDACS信号的空间来向一般不同,因此可以采用空域滤波的方法进行干扰抑制和有用信号的提取。为了实现自适应干扰抑制和波束形成,有必要研究LDACS信号或DME干扰的波达方向估计方法。本文主要研究内容如下:第一,基于搭建的LDACS系统前向链路仿真平台,验证加性高斯白噪声信道和多径信道下DME干扰对LDACS系统的影响。仿真结果表明:无论在AWGN信道还是多径信道,DME信号都会对整个LDACS系统产生很大影响,从而大大降低了LDACS系统链路的性能。第二,基于阵列信号处理和循环平稳理论的基础,理论分析并仿真LDACS系统OFDM信号、DME干扰和噪声的循环平稳特性。根据OFDM信号和DME干扰循环平稳特性不同的特点,采用Cyclic-MUSIC算法能够在存在DME干扰时只估计出OFDM信号的入射方向,但当机载平台高速移动时,由于多普勒频移和航空信道的多径衰落影响,出现信号循环谱频谱偏移、频谱泄露及循环谱峰值降低等问题,Cyclic-MUSIC算法估计性能下降甚至失效。为此,将LDACS信号建模为渐进准循环平稳信号,提出了基于渐进准循环平稳特征的LDACS系统信号来向估计方法,即GACS-MUSIC算法。仿真结果表明:GACS-MUSIC算法能够在机载平台高速运动且受DME信号干扰的场景下估计出期望信号的来向,具有较高的估计准确度和良好的低信噪比适应能力。第三,基于压缩感知理论和信号来向的空间稀疏特性,构建基于压缩感知的DOA估计模型。通过正交投影将DME干扰消除。采用L1-SVD算法能够估计出OFDM信号的来向,但使用的快拍数较多。针对L1-SVD算法使用快拍数较多的问题,研究构造伪协方差矩阵,将伪协方差矩阵与L1-SVD算法结合,ISS-L1-SVD算法在单快拍且存在多个DME干扰时能够估计出OFDM信号的入射方向,但由于使用单快拍接收到的数据有限,信噪比性能有所下降。针对信噪比性能下降的问题,构造高阶伪协方差矩阵,提出ISS-HOP-L1-SVD算法。仿真结果表明:ISS-HOP-L1-SVD算法在单快拍且存在多个DME干扰时估计出了OFDM信号的入射方向,且比ISS-L1-SVD算法的信噪比适应能力强。
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