一种基于EVS的ADS-B接收机数字增益补偿系统及其补偿方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于EVS的ADS

【技术实现步骤摘要】
一种基于EVS的ADS
‑
B接收机数字增益补偿系统及其补偿方法


[0001]本专利技术属于航空通信信号处理领域，具体涉及一种基于EVS的ADS
‑
B接收机数字增益补偿系统及其补偿方法。

技术介绍

[0002]ADS
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B技术，是一种基于卫星定位信息的用于航空器和地面、航空器和航空器之间以数据链的形式完成地/空空管监视、空
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空监视的技术。ADS
‑
B接收机的大多比较简单，一般为零中频的接收机结构，其信号处理和解码的工作一般都在数字处理模块中完成。由于ADS
‑
B接收机的前端处理能力不强，大量的干扰和噪声将会被带入数字处理模块中，因此，需要对前端低噪放的增益进行后补偿，减小信号整体的波纹振幅，有利于降低接收机的误码率。
[0003]现有的ADS
‑
B接收机在针对波纹振幅处理的问题上，一般有两种方法：
[0004]1)以资源消耗为代价，在数字端增加数字AGC补偿增益；这种方法会占用大量的计算资源，最终导致接收机的功耗和成本同时上升。
[0005]2)以成本为代价，在射频前端使用价格高昂的高性能低噪放；这种方法会导致成本大幅增加，且所得到的性能价值提升不足以回馈成本投入。
[0006]本专利技术所使用的方法基于电磁矢量传感技术(EVS)设计出一种较低成本的数字端增益补偿系统，用以减小数字端ADS
‑
B信号的波纹振幅。EVS技术的研究与应用是信号处理领域中一个新兴的学科分支，在通信、雷达、医学、航空领域有着广泛的应用前景，基于EVS的信道模型，采用多重信号分类峰谱搜索模块对达波方向进行谱空间估计，可以导出入射信号的俯仰角，根据俯仰角的大小可以判断入射信号的强度，从而补偿或衰减系统增益，调节波纹振幅。

技术实现思路

[0007]为了克服上述技术问题，本专利技术提供了一种基于EVS的ADS
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B接收机数字增益补偿系统及其补偿方法，可应用于ADS
‑
B接收机的数字处理模块中。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]本专利技术的其中一个目的在于提供一种基于EVS的ADS
‑
B接收机数字增益补偿系统，包括：
[0010]EVS模块，其用于接收ADS
‑
B射频信号；
[0011]射频处理模块，其用于从射频信号中提取得到中频、零频模拟信号；
[0012]A/D模块，其用于实现模拟信号到数字信号的转换，得到ADS
‑
B数字信号，并构建达波信号的自相关矩阵；
[0013]达波信号空间谱估计模块，其用于对达波信号的自相关矩阵进行奇异值分解，得到信号子空间和噪声子空间；
[0014]多重信号分类谱峰搜索模块，其用于根据信号子空间和噪声子空间的正交性，以
及达波信号的弱相关性，得到入射信号的俯仰角信息；
[0015]数字处理模块，其根据接收到的ADS
‑
B数字信号，调节射频处理模块中低噪声放大器的增益；并且根据入射信号的俯仰角信息，对A/D模块输出的ADS
‑
B数字信号进行增益补偿；
[0016]所述的EVS模块与射频处理模块连接；所述的射频处理模块与A/D模块的输入端连接，并且其内部的增益受到数字处理模块的调节；所述的A/D模块作为射频处理模块和数字处理模块之间的桥梁，其输出端与数字处理模块、达波信号空间谱估计模块连接，并且其内部的增益受到数字处理模块的调节；所述的达波信号空间谱估计模块接收来自A/D模块的信号，并将估计的空间谱数据传输至多重信号分类谱峰搜索模块；所述的多重信号分类谱峰搜索模块将得到的入射信号俯仰角信息传送到数字处理模块中进行数字增益补偿。
[0017]本专利技术的另一个目的在于提供一种基于上述补偿系统对ADS
‑
B接收机进行数字增益补偿的方法，包括以下步骤：
[0018]步骤1：信号入射到EVS模块上，由射频处理模块进行滤波放大处理；
[0019]步骤2：由A/D模块采集滤波放大处理后的信号并进行极化矢量表示：
[0020][0021]式中，A表示极化矢量，表示ADS
‑
B信号的空间信息，Ω(γ,η)表示ADS
‑
B信号的极化信息，θ∈[0,π)为信号俯仰角，为信号方位角，为辅助极化角，η∈[
‑
π,π)为极化相位差；
[0022]步骤3：根据接收信号的数学模型，构建达波信号的自相关矩阵；
[0023]步骤4：对达波信号的自相关矩阵进行奇异值分解，得到达波信号的空间谱数据，包括信号子空间和噪声子空间；
[0024]步骤5：根据达波信号中信号子空间和噪声子空间的正交性，采用角度测向的方法检测谱峰值，得到谱峰值对应的入射俯仰角信息；
[0025]步骤6：实时判断入射俯仰角是否发生变化，若发生变换，则进入步骤7，若未发生变化，则进入步骤8；
[0026]步骤7：根据入射俯仰角的大小计算增益补偿值A
Δ
，把增益补偿值A
Δ
传送到数字处理模块中，对A/D模块输出的ADS
‑
B数字信号进行增益补偿；返回步骤5继续检测谱峰值，重复步骤5至步骤6；
[0027]所述的增益补偿值计算公式为：
[0028]A
Δ
＝e
‑
j2πθ
[0029]式中，θ为入射俯仰角，j为虚数；
[0030]步骤8：保持增益补偿值A
Δ
不变，返回步骤5继续检测谱峰值，重复步骤5至步骤6。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的优势在于：
[0032]1)本专利技术通过对入射信号进行射频处理和数模转换，提取达波信号的空间谱数
据，根据空间谱的谱峰值与入射俯仰角的对应关系，能够根据达波信号的空间谱得到入射信号的俯仰角信息，根据俯仰角的大小可以判断入射信号的强度，从而补偿或衰减系统增益，调节波纹振幅，达到消除波纹振幅的效果；较小的波纹振幅更加有利于信号的解调和波形的识别，减小波纹干扰，降低接收机的误码率；简单方便，避免了以资源消耗为代价在数字端额外增加数字AGC补偿增益的问题，计算量小，功耗低。
[0033]2)本专利技术通过数字处理模块对射频处理模块的内部增益进行补偿，能够实现对前端射频处理模块中的低噪声放大器的增益进行调节，解决了在射频前端使用价格高昂的高性能低噪放的成本问题和系统复杂性问题，同时也避免了大量的干扰和噪声被带入数字处理模块中，减小信号整体的波纹振幅，降低了接收机的误码率。
附图说明
[0034]图1为本专利技术的基于EVS的ADS
‑
B接收机数字增益补偿系统框图；
[0035]图2为本专利技术的基于EVS的ADS
‑
B接收机数字增益补偿本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于EVS的ADS
‑
B接收机数字增益补偿系统，其特征在于，包括：EVS模块，其用于接收ADS
‑
B射频信号；射频处理模块，其用于从射频信号中提取得到中频、零频模拟信号；A/D模块，其用于实现模拟信号到数字信号的转换，得到ADS
‑
B数字信号，并构建达波信号的自相关矩阵；达波信号空间谱估计模块，其用于对达波信号的自相关矩阵进行奇异值分解，得到信号子空间和噪声子空间；多重信号分类谱峰搜索模块，其用于根据信号子空间和噪声子空间的正交性，以及达波信号的弱相关性，得到入射信号的俯仰角信息；数字处理模块，其根据接收到的ADS
‑
B数字信号，调节射频处理模块中低噪声放大器的增益；并且根据入射信号的俯仰角信息，对A/D模块输出的ADS
‑
B数字信号进行增益补偿；所述的EVS模块与射频处理模块连接；所述的射频处理模块与A/D模块的输入端连接，并且其内部的增益受到数字处理模块的调节；所述的A/D模块作为射频处理模块和数字处理模块之间的桥梁，其输出端与数字处理模块、达波信号空间谱估计模块连接，并且其内部的增益受到数字处理模块的调节；所述的达波信号空间谱估计模块接收来自A/D模块的信号，并将估计的空间谱数据传输至多重信号分类谱峰搜索模块；所述的多重信号分类谱峰搜索模块将得到的入射信号俯仰角信息传送到数字处理模块中进行数字增益补偿。2.如权利要求1所述的基于EVS的ADS
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B接收机数字增益补偿系统，其特征在于，所述的射频处理模块通过对射频信号进行一级滤波、低噪声放大、二级滤波、下变频操作，得到中频、零频模拟信号。3.如权利要求1所述的基于EVS的ADS
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B接收机数字增益补偿系统，其特征在于，所述的数字处理模块接收到ADS
‑
B数字信号后，对ADS
‑
B数字信号进行检波、帧同步、载波同步、定时同步、PPM解调，然后根据ADS
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B数字信号的信噪比、信号功率、频率、噪声幅度，得到射频处理模块中低噪声放大器的增益。4.一种基于权利要求1所述的补偿系统对ADS
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B接收机进行数字增益补偿的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：信号入射到EVS模块上，由射频处理模块进行滤波放大处理；步骤2：由A/D模块采集滤波放大处理后的信号并进行极化矢量表示：式中，A表示极化矢量，表示ADS
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B信号的空间信息，Ω(γ,η)表示ADS
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B信号的极化信息，θ∈[0,π)为信号俯仰角，为信号方位角，为辅助极化角，η∈[
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π,π)为极化相位差；步骤3：根据接收信号的数学模型，构建达波信号的自相关矩阵；步骤4：对达波信号的自相关矩阵进行奇异值分解，得到达波信...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗喜伶，罗亨，许乙付，
申请(专利权)人：北京航空航天大学杭州创新研究院，
类型：发明
国别省市：