航天测控全双工系统数字自干扰抑制技术研究与实现验证

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同时同频全双工技术使频谱利用率翻倍,可以有效缓解测控系统频谱资源紧张的问题,但也面临着自身发射信号对有用信号产生强自干扰的挑战。针对航天测控场景,自干扰信道呈现稀疏多径分布的特点,本文研究一种自适应的数字自干扰抑制技术。第一,提出了一种自干扰信道重构的方法。由于自干扰信道的多径分布未知,论文采用变换域的思想,将平滑的方法与最小二乘信道估计算法相结合来提高信道估计的准确性,得到信道的时域冲激响应,确定了信道多径的分布及强度,为数字自干扰抑制提供了自干扰信道的先验信息。第二,设计了基于自适应滤波的信道系数识别方案。根据重构出的自干扰信道,设计了抽头稀疏分布的滤波器结构,同时确定了滤波器系数的初始值,采用两组抽头分别对准间隔较远的两簇多径进行系数识别,有利于降低滤波器抽头阶数。第三,讨论了影响数字干扰抑制性能的因素。接收信号与通过滤波器的参考信号相减,完成数字干扰抑制。仿真分析了滤波器结构、时间同步偏移和多径数目、有用信号等因素对抑制性能的影响,仿真结论为:滤波器采用稀疏抽头结构时与采用全部抽头时的性能相当;当多径最大时延在滤波器可覆盖的范围内时,自干扰信号可被抑制至接近底噪;有用信号的存在导致自干扰抑制性能的损失不超过0.5d B。第四,完成了基于FPGA的数字自干扰抑制技术的实现与测试。设计了各模块的实现结构和处理流程,搭建了全双工测试平台,在实际场景下,对系统中数字干扰抑制性能进行了测试,结果表明:由于非线性、噪声、数据定点误差等因素的存在,测试结果与仿真结果相比有3-4d B损失。论文完成了测控全双工中数字自干扰抑制的设计与实现,为自干扰信道的测量与估计提供了理论指导与工程参考。
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