[發明專利]一種電磁頻譜傘罩數字域自干擾抑制方法及系統

有效

• 申請號: 201910272810.5
• 申請日: 2019-04-04
• 公開（公告）號: CN109962714B
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 郭文博;趙宏志;宋長慶;裴仁帥;唐友喜
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04B1/03
• 分類號: H04B1/03;H04B1/04;H04B1/10;H04B1/12;H04L27/00
• 代理公司: 成都巾幗知識產權代理有限公司 51260
• 代理人: 邢偉

1.一種電磁頻譜傘罩數字域自干擾抑制方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1.傘罩內的通信發射機產生通信信號s(t)并進行發射；

S2.傘罩干擾機根據傘罩干擾基帶序列y_b(n)產生自干擾信號y(t)，并向特定區域進行發射，提高該區域電磁波干擾強度，形成電磁頻譜傘罩；

S3.傘罩自干擾抑制接收機對接收到的信號r(t)進行預處理，得到基帶信號；

S4.傘罩自干擾抑制接收機在數字基帶，對接收到的信號r(t)所對應的基帶信號進行頻偏估計與補償，并將本地已知的傘罩干擾基帶序列y_b(n)作為本地參考干擾信號，以頻偏補償后的信號為基礎，從時延、幅度、相位三個維度，對本地參考干擾信號進行估計與補償，完成自干擾信號重建，得到本地干擾重建信號；

所述步驟S4包括以下子步驟：

S401.經過無線信道后，設接收到的干擾信號部分為r_y(t)，接收到的有用信號部分為r_s(t)，瞬時加性高斯白噪聲為n(t)，將傘罩接收機接收到的信號對應的基帶信號表示為：

式中，A₁為幅度衰減系數，τ為相應的時延，f_r為傘罩中接收干擾信號的頻率，θ為相位偏移，為自干擾信號y(t)經過無線傳輸信道后的信道衰減系數，f_Δ＝f_r-f_c為收發兩端信號的頻率偏差，f_c為發送信號的載波頻率，r_s+n(t)為接收信號中有用信號和噪聲部分對應的基帶信號；

S402.在數字基帶，對接收到的信號r(t)進行頻偏估計與補償：

將傘罩自干擾抑制接收機接收到信號r(t)對應的復基帶信號采樣序列表示為r(n)：

其中，為自干擾信號經無線傳輸信道后的信道衰減系數；r_s+n(n)為接收信號中有用信號和噪聲部分對應的復基帶信號采樣序列；為傘罩干擾發射信號和干擾接收信號之間的時間差τ歸一化分數時延，T_s為信號采樣率；

對r(n)進行處理，推導出接收信號中干擾部分的頻偏估計表達式為：

其中，m為每一幀中選取的導引序列長度，L為進行共軛相乘的兩復信號項之間的間隔幀長；

根據頻偏估計值進行頻偏補償，設則接收信號的頻偏已被完全補償，補償后的信號為：

其中，α·y_b(n-D)為接收信號中頻偏補償后的干擾部分，為接收信號中頻偏補償后的有用部分和噪聲部分之和；

S403.對頻偏補償后的信號進行符號級同步：將信號與干擾發射信號的采樣序列作滑動相關，通過相關峰的位置確定序列中干擾部分的起始位置；

S404.同步至單個符號精度后，對進行分數級時延估計，并根據時延估計值對干擾參考信號進行時延補償：

若接收信號的頻偏已被完全補償，補償后的信號為：

將頻偏補償后的接收信號與本地參考干擾信號y_ref(n)＝y_b(n)作FFT變換，從時域變換到頻域，進行共軛相乘和幅度歸一化處理，有：

其中，Y_ref(ω)為本地參考干擾信號y_ref(n)的FFT變換，為接收信號的FFT變換；

對取相位，得到信號所在頻段ω的相位函數該相位函數是一條相位直線方程，為：

其中，ω_d＜ω＜ω_u，其中ω_d是信號的低端頻率，ω_u是信號的高端頻率，該直線的斜率直接對應了兩信號之間的時間差即估計出信號y_b(n)和信號之間的時間差，為：

根據估計值，采用Farrow濾波器分數時延對接收信號的時延進行補償，假設Farrow濾波器由M組N階FIR濾波器構成，濾波器的頻率響應為：

其中，采用的多項式來逼近，即：

使H(e^jω)逼近即設計一組濾波器系數C_n,m，使其滿足：

其中，ω∈[ω₀,ω₁]表示數字頻率上線性時延帶寬，表示分數時延參數的范圍；

利用上述Farrow濾波器，對本地參考干擾信號進行時延補償后，對應的基帶信號為：

S405.對基帶信號到信號之間的幅相衰減進行估計與補償：

基于時延補償后得到的本地參考干擾對應的基帶信號為則由最大似然估計，得出：

計算幅度衰減的估計值為：

計算相位衰減的估計值為：

對進行幅相補償，得到本地干擾重建信號為：

S5.傘罩自干擾抑制接收機根據時頻幅相補償得到的本地干擾重建信號進行傘罩數字域自干擾抑制；

S6.傘罩自干擾抑制接收機對抑制得到的信號進行解調處理，恢復出通信發射機發送的數據。