随着全球航空运输的发展,空中交通管制与航空公司运控等航空业务对航空通信系统的数据传输速率、频谱利用率、航空通信网容量等性能提出了更高的要求。虽然现阶段基于甚高频的航空通信系统得到了迅速的发展,但仍受限于标准体制、技术壁...随着全球航空运输的发展,空中交通管制与航空公司运控等航空业务对航空通信系统的数据传输速率、频谱利用率、航空通信网容量等性能提出了更高的要求。虽然现阶段基于甚高频的航空通信系统得到了迅速的发展,但仍受限于标准体制、技术壁垒等因素,难以满足持续增长的运行需求。L波段数字航空通信(L-band digital aeronautical communication system,L-DACS)数据链技术作为新一代航空通信系统的预选方案,是有效解决频谱资源饱和难题、满足高速率传输需求的有效途径。本文在总结L-DACS数据链技术发展现状的基础上,阐述了该通信系统现阶段的技术标准,分析了L-DACS发展所面临的挑战,提出了对应的发展建议,为面向航空宽带通信L-DACS的研究提供了参考与借鉴。展开更多
为了解决L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communication system,L-DACS1)正交频分复用(orthogonal frequency division multiplex,OFDM)接收机遭受测距仪(distance measuring equipment,DME)信号干扰的问题,提出...为了解决L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communication system,L-DACS1)正交频分复用(orthogonal frequency division multiplex,OFDM)接收机遭受测距仪(distance measuring equipment,DME)信号干扰的问题,提出了正交投影干扰抑制与循环自适应波束形成的空域滤波方法。首先,利用正交投影算法抑制DME信号干扰;然后,利用OFDM信号的循环平稳特性,构建循环自相关矩阵,通过奇异值分解得到波束形成的最优权矢量;最后,利用最优权矢量进行空域滤波。仿真研究表明,该方法可以在OFDM期望信号上形成稳定的主波束,同时能够抑制DME信号干扰。且所提方法具有复杂度较低、低信噪比情况下波束形成算法鲁棒的优势。展开更多
针对L-DACS1(L-band Digital Aeronautical Communication System Type 1)与DME(Distance Measuring Equipment)信号在时域、频域和低阶统计域干扰抑制不理想的问题,本文将L-DACS1与DME时频域交叠的干扰场景建模为确定性信号叠加高斯有...针对L-DACS1(L-band Digital Aeronautical Communication System Type 1)与DME(Distance Measuring Equipment)信号在时域、频域和低阶统计域干扰抑制不理想的问题,本文将L-DACS1与DME时频域交叠的干扰场景建模为确定性信号叠加高斯有色噪声的干扰量化模型,根据两者在高阶统计域的差异特性,提出基于三阶累积量的自适应滤波算法,并引入对数螺线函数改进变步长机制,实现自适应DME干扰消除.仿真结果表明:所提算法具有更高的干扰抑制比和更低的误比特率,但复杂度较高.相关结论可为L-DACS1系统的实际部署提供参考.展开更多
L波段数字航空通信系统(L band digital aeronautical communication system,LDACS)是未来航空宽带通信重要的基础设施之一,针对LDACS信号容易受到相邻波道大功率测距仪(distance measuring equipment,DME)信号干扰的问题,提出了联合正...L波段数字航空通信系统(L band digital aeronautical communication system,LDACS)是未来航空宽带通信重要的基础设施之一,针对LDACS信号容易受到相邻波道大功率测距仪(distance measuring equipment,DME)信号干扰的问题,提出了联合正交投影干扰抑制与单快拍稀疏分解的波达方向(direction of arrival,DOA)估计方法。通过子空间投影抑制DME干扰,然后使用单快拍数据构建伪协方差矩阵,对伪协方差矩阵求高阶幂,之后进行奇异值分解,并利用约束条件求解稀疏解得到期望信号来向的估计值。所提方法使用高阶伪协方差矩阵降低了噪声影响,仅用单快拍就可以准确估计LDACS信号的入射方向。仿真结果表明,改进单快拍高级幂(improved single snapshot high order power,ISS-HOP)L1-SVD算法的估计精度优于ISS-HOP-MUSIC算法。该方法可以有效抑制DME干扰,提高OFDM接收机性能。展开更多
针对L波段数字航空通信系统(L-band digital aeronautic communication system,LDACS)可用频谱资源有限且易受大功率测距仪(distance measuring equipment,DME)信号干扰的问题,提出一种基于降维循环谱和残差神经网络的频谱感知方法。首...针对L波段数字航空通信系统(L-band digital aeronautic communication system,LDACS)可用频谱资源有限且易受大功率测距仪(distance measuring equipment,DME)信号干扰的问题,提出一种基于降维循环谱和残差神经网络的频谱感知方法。首先理论推导分析了DME信号的循环谱特征;然后利用Fisher判别率(Fisher discriminant rate,FDR)提取循环频率能量最大的向量,通过主成分分析(principal component analysis,PCA)进行预处理特征增强;最后给出数据处理后的循环谱向量与卷积神经网络相结合的实现过程,实现了DME信号的有效检测。仿真结果表明,该方法对噪声不敏感,当信噪比不低于-15 dB时,平均检测概率大于90%。当信噪比不低于-14 dB,检测概率接近100%。展开更多
由于L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communication system1,L-DACS1)和民航测距机(distance measuring equipment,DME)系统的频谱有部分重叠,因此在L-DACS1接收机中需要考虑DME干扰的抑制问题。提出了基于最大输...由于L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communication system1,L-DACS1)和民航测距机(distance measuring equipment,DME)系统的频谱有部分重叠,因此在L-DACS1接收机中需要考虑DME干扰的抑制问题。提出了基于最大输出信噪比的干扰抑制和盲波束形成算法。由于DME脉冲干扰的功率较大,首先采用子空间跟踪算法来得到干扰子空间,然后将接收数据向干扰子空间的正交补空间进行投影以抑制DME干扰。干扰抑制后,接收数据中只剩下正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)信号和噪声了。为了充分利用阵列天线的优势,采用了输出信噪比最大准则来进行波束形成,将天线方向图的主瓣对准OFDM信号来向,以提高接收机输出信号的信噪比。仿真表明,该方法不需要先验信息就能够在抑制干扰的同时进行盲波束形成,在OFDM信号来向上获得高增益的主瓣,进而提高输出信噪比;另外,所提的波束形成方法在输入信噪比较低的环境下依然能够形成稳定的波束,将主瓣对准信号来向。展开更多
L波段数字航空通信系统(L-band digital aeronautical communication system,LDACS)作为未来航空数据链的重要技术手段之一,非常容易受到相邻波道的测距机系统信号的干扰。为此,提出一种基于稀疏贝叶斯推断的LDACS波束形成方法。首先,将...L波段数字航空通信系统(L-band digital aeronautical communication system,LDACS)作为未来航空数据链的重要技术手段之一,非常容易受到相邻波道的测距机系统信号的干扰。为此,提出一种基于稀疏贝叶斯推断的LDACS波束形成方法。首先,将LDACS地面站的粗略来向信息作为先验,并根据空域信号来向的稀疏性构建稀疏信号。随后,通过贝叶斯推断估算干扰和噪声的功率,估计各个信源的来向。最后,重构干扰噪声协方差矩阵,获得波束形成权矢量。该方法无需知晓干扰数量、干扰来向等信息。仿真结果表明,该方法在低信噪比和少快拍条件下也能稳定输出波束方向图,表现出较好性能。展开更多
L频段数字航空通信系统(L-band digital aviation communication system,L-DACS)是未来面向航路阶段的空地数据链路,其工作频段部署在两个测距仪(distance measure equipment,DME)工作频段之间,为了消除测距仪产生的高功率脉冲信号对L-D...L频段数字航空通信系统(L-band digital aviation communication system,L-DACS)是未来面向航路阶段的空地数据链路,其工作频段部署在两个测距仪(distance measure equipment,DME)工作频段之间,为了消除测距仪产生的高功率脉冲信号对L-DACS系统前向链路正交频分复用接收机的干扰,本文提出基于扩展稀疏贝叶斯-边界优化(extended block sparse Bayesian learning-boundary optimization,EBSBL-BO)算法的高功率DME脉冲干扰抑制方法。首先,利用L-DACS系统正交频分复用接收机的空子载波建立DME干扰信号压缩感知模型;然后,基于EBSBL-BO算法对DME信号进行重构;最后将高功率DME脉冲信号在时域消除。仿真结果显示:本文算法与其他稀疏贝叶斯重构算法相比,本文算法DME脉冲信号重构精度更高,正交频分复用接收机误码率更低,可有效改善L-DACS系统正交频分复用接收性能。展开更多
针对测距仪(distance measure equipment,DME)信号严重干扰L频段数字航空通信系统(L-band digital aviation communication system,L-DACS)前向链路接收机的问题,提出基于相关稀疏变分贝叶斯(correlated sparse variational Bayesian,cS...针对测距仪(distance measure equipment,DME)信号严重干扰L频段数字航空通信系统(L-band digital aviation communication system,L-DACS)前向链路接收机的问题,提出基于相关稀疏变分贝叶斯(correlated sparse variational Bayesian,cSVB)算法的DME脉冲干扰抑制方法。所提方法利用L-DACS系统正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)接收机的空子载波信息构建接收信号的压缩感知方程;然后,根据cSVB算法进行三层次贝叶斯信号建模,最后选择了两种变体算法重构DME干扰信号,并将其从时域接收信号中去除。理论分析与仿真结果表明,所提出的干扰抑制方法可以充分利用信号先验信息,进一步降低DME干扰信号估计的归一化均方误差,有效改善L-DACS系统的误码性能,提高传输可靠性。展开更多
针对L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communications system 1,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测距仪脉冲信号干扰正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)接...针对L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communications system 1,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测距仪脉冲信号干扰正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)接收机的问题,提出联合正交投影与盲波束形成的干扰抑制方法。接收机首先通过将接收信号矢量投影到干扰信号正交补空间的方法消除高强度测距仪脉冲干扰,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形成权值,并通过波束形成方法提取OFDM直射径信号。计算机仿真表明:论文提出方法可有效克服测距仪脉冲及OFDM散射径信号的干扰,提高L频段数字航空通信系统1的链路传输的可靠性。展开更多
针对测距仪(distance measure equipment,DME)信号干扰L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communication system 1,L-DACS1)正交频分复用(orthogonal frequency-division multiplexing,OFDM)接收机的问题,提出基于块...针对测距仪(distance measure equipment,DME)信号干扰L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communication system 1,L-DACS1)正交频分复用(orthogonal frequency-division multiplexing,OFDM)接收机的问题,提出基于块稀疏贝叶斯学习边界优化(block sparsEbayesian learning-thEbound optimization,BSBL-BO)算法的DME脉冲干扰抑制方法。首先,利用OFDM接收机空子载波不传输有用信号的特点构造针对DME脉冲干扰信号的压缩感知模型;然后基于BSBL-BO算法重构DME脉冲干扰信号;最后在时域进行干扰消除。仿真结果表明,该方法比已有的脉冲干扰抑制方法具有更高的重构精度和更快的运算速度,进一步降低了OFDM接收机的误比特率,提高了L-DACS1系统前向链路传输性能。展开更多
针对L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communications system 1,L-DACS1)中存在的载波偏置测距仪脉冲干扰信号,首先建立测距仪(distance measure equipment,DME)脉冲信号模型,证明了载波偏置测距仪信号是循环平稳信...针对L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communications system 1,L-DACS1)中存在的载波偏置测距仪脉冲干扰信号,首先建立测距仪(distance measure equipment,DME)脉冲信号模型,证明了载波偏置测距仪信号是循环平稳信号;随后理论分析并推导给出其循环自相关函数和循环谱的数学表示;最后仿真验证了载波偏置测距仪信号具有循环平稳特性的正确性。展开更多
针对测距仪(Distance Measure Equipment,DME)脉冲信号对L频段数字航空通信系统1(L-band Digital Aeronautical Communication System 1,L-DACS1)接收机产生干扰的问题,提出一种联合两级滤波与压缩感知的DME干扰抑制方法。首先,接收机...针对测距仪(Distance Measure Equipment,DME)脉冲信号对L频段数字航空通信系统1(L-band Digital Aeronautical Communication System 1,L-DACS1)接收机产生干扰的问题,提出一种联合两级滤波与压缩感知的DME干扰抑制方法。首先,接收机通过高通滤波器估计出DME干扰,并在时域将其从接收信号中消除;然后,通过低通滤波器进一步滤除残留的DME干扰和噪声;最后,针对经过两级滤波后仍残留的DME干扰,基于其在时域中的稀疏特性应用压缩感知算法实现重构并消除。数值仿真表明,所提方法可获得的DME干扰功率衰减值约41 dB,有效克服了DME脉冲干扰对L-DACS1系统接收机的影响。展开更多
为解决测距仪脉冲信号干扰L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communications system 1,L-DACS1)正交频分复用接收机的问题,提出一种基于特征矩阵联合对角化(joint approximate diagonalization of eigen-matrices,JA...为解决测距仪脉冲信号干扰L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communications system 1,L-DACS1)正交频分复用接收机的问题,提出一种基于特征矩阵联合对角化(joint approximate diagonalization of eigen-matrices,JADE)的测距仪脉冲干扰抑制方法。首先将干扰抑制问题转化为盲源分离问题,在接收端建立频域盲分离模型,利用JADE算法将接收到有用信号与测距仪干扰信号分离;然后根据干扰信号的功率特性进行分离后信号的识别;最后通过训练序列解决盲源分离固有的幅度模糊性问题,最终恢复出有用接收信号。仿真结果表明:所提出的基于JADE的干扰抑制方法可有效消除测距仪脉冲信号干扰,改善系统的误比特性能,增加传输可靠性。展开更多
文摘随着全球航空运输的发展,空中交通管制与航空公司运控等航空业务对航空通信系统的数据传输速率、频谱利用率、航空通信网容量等性能提出了更高的要求。虽然现阶段基于甚高频的航空通信系统得到了迅速的发展,但仍受限于标准体制、技术壁垒等因素,难以满足持续增长的运行需求。L波段数字航空通信(L-band digital aeronautical communication system,L-DACS)数据链技术作为新一代航空通信系统的预选方案,是有效解决频谱资源饱和难题、满足高速率传输需求的有效途径。本文在总结L-DACS数据链技术发展现状的基础上,阐述了该通信系统现阶段的技术标准,分析了L-DACS发展所面临的挑战,提出了对应的发展建议,为面向航空宽带通信L-DACS的研究提供了参考与借鉴。
文摘为了解决L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communication system,L-DACS1)正交频分复用(orthogonal frequency division multiplex,OFDM)接收机遭受测距仪(distance measuring equipment,DME)信号干扰的问题,提出了正交投影干扰抑制与循环自适应波束形成的空域滤波方法。首先,利用正交投影算法抑制DME信号干扰;然后,利用OFDM信号的循环平稳特性,构建循环自相关矩阵,通过奇异值分解得到波束形成的最优权矢量;最后,利用最优权矢量进行空域滤波。仿真研究表明,该方法可以在OFDM期望信号上形成稳定的主波束,同时能够抑制DME信号干扰。且所提方法具有复杂度较低、低信噪比情况下波束形成算法鲁棒的优势。
文摘针对L-DACS1(L-band Digital Aeronautical Communication System Type 1)与DME(Distance Measuring Equipment)信号在时域、频域和低阶统计域干扰抑制不理想的问题,本文将L-DACS1与DME时频域交叠的干扰场景建模为确定性信号叠加高斯有色噪声的干扰量化模型,根据两者在高阶统计域的差异特性,提出基于三阶累积量的自适应滤波算法,并引入对数螺线函数改进变步长机制,实现自适应DME干扰消除.仿真结果表明:所提算法具有更高的干扰抑制比和更低的误比特率,但复杂度较高.相关结论可为L-DACS1系统的实际部署提供参考.
文摘L波段数字航空通信系统(L band digital aeronautical communication system,LDACS)是未来航空宽带通信重要的基础设施之一,针对LDACS信号容易受到相邻波道大功率测距仪(distance measuring equipment,DME)信号干扰的问题,提出了联合正交投影干扰抑制与单快拍稀疏分解的波达方向(direction of arrival,DOA)估计方法。通过子空间投影抑制DME干扰,然后使用单快拍数据构建伪协方差矩阵,对伪协方差矩阵求高阶幂,之后进行奇异值分解,并利用约束条件求解稀疏解得到期望信号来向的估计值。所提方法使用高阶伪协方差矩阵降低了噪声影响,仅用单快拍就可以准确估计LDACS信号的入射方向。仿真结果表明,改进单快拍高级幂(improved single snapshot high order power,ISS-HOP)L1-SVD算法的估计精度优于ISS-HOP-MUSIC算法。该方法可以有效抑制DME干扰,提高OFDM接收机性能。
文摘由于L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communication system1,L-DACS1)和民航测距机(distance measuring equipment,DME)系统的频谱有部分重叠,因此在L-DACS1接收机中需要考虑DME干扰的抑制问题。提出了基于最大输出信噪比的干扰抑制和盲波束形成算法。由于DME脉冲干扰的功率较大,首先采用子空间跟踪算法来得到干扰子空间,然后将接收数据向干扰子空间的正交补空间进行投影以抑制DME干扰。干扰抑制后,接收数据中只剩下正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)信号和噪声了。为了充分利用阵列天线的优势,采用了输出信噪比最大准则来进行波束形成,将天线方向图的主瓣对准OFDM信号来向,以提高接收机输出信号的信噪比。仿真表明,该方法不需要先验信息就能够在抑制干扰的同时进行盲波束形成,在OFDM信号来向上获得高增益的主瓣,进而提高输出信噪比;另外,所提的波束形成方法在输入信噪比较低的环境下依然能够形成稳定的波束,将主瓣对准信号来向。
文摘L波段数字航空通信系统(L-band digital aeronautical communication system,LDACS)作为未来航空数据链的重要技术手段之一,非常容易受到相邻波道的测距机系统信号的干扰。为此,提出一种基于稀疏贝叶斯推断的LDACS波束形成方法。首先,将LDACS地面站的粗略来向信息作为先验,并根据空域信号来向的稀疏性构建稀疏信号。随后,通过贝叶斯推断估算干扰和噪声的功率,估计各个信源的来向。最后,重构干扰噪声协方差矩阵,获得波束形成权矢量。该方法无需知晓干扰数量、干扰来向等信息。仿真结果表明,该方法在低信噪比和少快拍条件下也能稳定输出波束方向图,表现出较好性能。
文摘针对测距仪(distance measure equipment,DME)信号严重干扰L频段数字航空通信系统(L-band digital aviation communication system,L-DACS)前向链路接收机的问题,提出基于相关稀疏变分贝叶斯(correlated sparse variational Bayesian,cSVB)算法的DME脉冲干扰抑制方法。所提方法利用L-DACS系统正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)接收机的空子载波信息构建接收信号的压缩感知方程;然后,根据cSVB算法进行三层次贝叶斯信号建模,最后选择了两种变体算法重构DME干扰信号,并将其从时域接收信号中去除。理论分析与仿真结果表明,所提出的干扰抑制方法可以充分利用信号先验信息,进一步降低DME干扰信号估计的归一化均方误差,有效改善L-DACS系统的误码性能,提高传输可靠性。
文摘针对L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communications system 1,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测距仪脉冲信号干扰正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)接收机的问题,提出联合正交投影与盲波束形成的干扰抑制方法。接收机首先通过将接收信号矢量投影到干扰信号正交补空间的方法消除高强度测距仪脉冲干扰,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形成权值,并通过波束形成方法提取OFDM直射径信号。计算机仿真表明:论文提出方法可有效克服测距仪脉冲及OFDM散射径信号的干扰,提高L频段数字航空通信系统1的链路传输的可靠性。
文摘针对测距仪(distance measure equipment,DME)信号干扰L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communication system 1,L-DACS1)正交频分复用(orthogonal frequency-division multiplexing,OFDM)接收机的问题,提出基于块稀疏贝叶斯学习边界优化(block sparsEbayesian learning-thEbound optimization,BSBL-BO)算法的DME脉冲干扰抑制方法。首先,利用OFDM接收机空子载波不传输有用信号的特点构造针对DME脉冲干扰信号的压缩感知模型;然后基于BSBL-BO算法重构DME脉冲干扰信号;最后在时域进行干扰消除。仿真结果表明,该方法比已有的脉冲干扰抑制方法具有更高的重构精度和更快的运算速度,进一步降低了OFDM接收机的误比特率,提高了L-DACS1系统前向链路传输性能。
文摘针对L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communications system 1,L-DACS1)中存在的载波偏置测距仪脉冲干扰信号,首先建立测距仪(distance measure equipment,DME)脉冲信号模型,证明了载波偏置测距仪信号是循环平稳信号;随后理论分析并推导给出其循环自相关函数和循环谱的数学表示;最后仿真验证了载波偏置测距仪信号具有循环平稳特性的正确性。
文摘针对测距仪(Distance Measure Equipment,DME)脉冲信号对L频段数字航空通信系统1(L-band Digital Aeronautical Communication System 1,L-DACS1)接收机产生干扰的问题,提出一种联合两级滤波与压缩感知的DME干扰抑制方法。首先,接收机通过高通滤波器估计出DME干扰,并在时域将其从接收信号中消除;然后,通过低通滤波器进一步滤除残留的DME干扰和噪声;最后,针对经过两级滤波后仍残留的DME干扰,基于其在时域中的稀疏特性应用压缩感知算法实现重构并消除。数值仿真表明,所提方法可获得的DME干扰功率衰减值约41 dB,有效克服了DME脉冲干扰对L-DACS1系统接收机的影响。
文摘为解决测距仪脉冲信号干扰L频段数字航空通信系统1(L-band digital aeronautical communications system 1,L-DACS1)正交频分复用接收机的问题,提出一种基于特征矩阵联合对角化(joint approximate diagonalization of eigen-matrices,JADE)的测距仪脉冲干扰抑制方法。首先将干扰抑制问题转化为盲源分离问题,在接收端建立频域盲分离模型,利用JADE算法将接收到有用信号与测距仪干扰信号分离;然后根据干扰信号的功率特性进行分离后信号的识别;最后通过训练序列解决盲源分离固有的幅度模糊性问题,最终恢复出有用接收信号。仿真结果表明:所提出的基于JADE的干扰抑制方法可有效消除测距仪脉冲信号干扰,改善系统的误比特性能,增加传输可靠性。
