航空数据链的认知抗干扰技术研究与fpga实现

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1、中文图书分类号：TN92密级：公开UDC：39学校代码：10005工程硕士学位论文M.E.DISSERTATION论文题目：航空数据链的认知抗干扰技术研究与FPGA实现论文作者：钱一名领域：电子与通信工程指导教师：黎海涛论文提交日期：2016年5月UDC：39学校代码：10005中文图书分类号：TN92学号：S201302183密级：公开题目：航空数据链的认知抗干扰技术研究与FPGA实现英文题目：TheResearchandFPGAImplementationofCognitiveAnti-jammingforAviati

2、onDatalink钱一名电子与通信工程航空认知抗干扰工程硕士专业学位黎海涛副教授电子信息与控制工程学院2016年6月北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：钱一名日期：20160603关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业

3、大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：钱一名导师签名：黎海涛日期：20160603摘要摘要随着空中战场日益复杂的电磁环境和愈加严重的干扰，航空无线电系统目前采用的盲抗干扰方式存在较大局限性。近年，基于认知无线电概念提出的认知抗干扰产生了很多新的技术途径。但国内外的研究尚处于初步阶段，还未建立完整的理论体系，工程应用中的诸多难题亟待解决。为此，结合航空电子系统

4、的实际应用需求，为增强复杂电磁环境中航空数据链（ADL）的抗干扰能力，本文提出了同时收发的航空认知抗干扰新体制，设计了干扰感知与通信协同的工作模式，分析了接收机IQ失衡、相位噪声、孔径抖动等射频损伤对ADL干扰感知性能的影响，提出了自适应阈值的干扰感知算法，并完成该算法的FPGA逻辑设计与实现。具体地，论文主要完成以下工作。首先，基于认知无线电和同时收发通信的技术思想，提出发送-感知-接收（T-S-R）的同时收发认知抗干扰（SCAJ）新体制，通过在感知/接收周期内自适应分配感知、接收时隙而缩短感知时间和实现实时抗干扰，研究

5、了不同衰落信道下基于传统能量检测（ED）的干扰感知性能，推导出ADL同时收发认知抗干扰的系统容量，这为定量评估同时收发认知抗干扰系统性能提供了理论基础。针对SCAJ系统中IQ通道失衡产生的镜像干扰降低ADL抗干扰能力问题，研究了IQ通道失衡的单/多频带SCAJ接收机干扰感知性能，推导出基于ED的IQ失衡接收机干扰检测概率和虚警概率，并据此提出了消除镜像干扰信号的有效方法。其次，研究了衰落信道中本振相位噪声对SCAJ接收机干扰感知性能的影响，分析了不同信道环境下含/不含相噪接收机的干扰信号噪声比，并据此推导出SCAJ接收机的

6、干扰检测概率和虚警概率及其理论上界。采用精确的相噪估计与补偿技术，则可提高SCAJ接收机的干扰检测概率并逼近其克拉美-罗界（BCRB）。然后，研究了模数转换器（ADC）孔径抖动对ADL同时收发认知抗干扰接收机性能的影响，分析了不同信道环境中计及孔径抖动的同频、非同频双工SCAJ接收机的有效干扰信号噪声比，为定量分析ADC孔径抖动对SCAJ接收机性能提供了理论依据。最后，基于传统能量检测方法，提出了T-S-R模式自适应阈值的SCAJ干扰感知算法，采用VerilogHDL硬件描述语言进行FPGA逻辑设计，并完成了该算法的FPG

7、A实现。FPGA验证结果表明，该算法既能自适应的缩短感知时间，又能实时抗干扰，且在干扰信号噪声比为-10dB时有效感知到干扰，这对于提高航空数据链的抗干扰能力，实现全时段、全频段和全空域的电磁干扰感知具有重要I北京工业大学工程硕士专业学位论文意义。关键词：航空数据链；认知抗干扰；发送-感知-接收；射频损伤；自适应干扰感知IIAbstractAbstractWiththeincreasingofseriouselectromagneticjamminginthemodernairbornebattlefield,therei

8、sagreatdealoflimitationforblindanti-jammingmethodsinaviationradiosystem.Recently,anovelanti-jammingtechnologybasedoncognitiveradio(CR)isproposed,butthes