是一个非确定性多项式时间 困难(NP-hard)问题，计算复杂度极高。因此转化为1-范数最小化问题求解[13]:
[0094]
[0095]式（13)可等价转化为：
[0096]
(14)
[0097] 其中，γ称为拉格朗日因子，若非负误差项ε已知，则n.WKV)。
[0098] 3)利用压缩感知凸优化方法最终重构出稀疏测距仪信号ξ，表示为：
[0099]
(15)
[0100] 其中，.r=0'^21g(rTV)，ε为非负误差项。
[0101]下面结合【附图说明】本发明的联合压缩感知与接收分集的测距仪干扰抑制系统的 效果。
[0102] 图3a和图3b给出压缩感知重构测距仪脉冲干扰时域波形对比图，图中横坐标代表 采样点，纵坐标表示信号幅值(实部），图3a的曲线代表原始的测距仪脉冲干扰信号波形，图 3b的曲线代表压缩感知重构出的测距仪脉冲干扰信号波形。曲线比较表明：利用压缩感知 方法可良好的重构测距仪脉冲干扰信号。
[0103] 图4给出了滤波后测距仪脉冲信号重构的归一化均方误差曲线，横坐标代表信噪 比，纵坐标代表滤波后测距仪脉冲信号重构的归一化均方误差(NMSE)。图4中包含3条曲线， 其中标有"的曲线分别代表信干比为-3dB、-5dB、-7dB时的NMSE曲线。曲线比 较表明：（1)随着信噪比的增加，滤波后测距仪脉冲信号重构的归一化均方误差呈线性降 低，说明接收机信噪比的增加有助于准确重构滤波后的测距仪脉冲干扰信号；（2)信噪比相 同情况下，随着滤波后测距仪脉冲信号功率的增加，压缩感知重构脉冲的精度增加。
[0104] 图5给出了压缩感知重构干扰后残留的测距仪脉冲干扰。从图5中可以看到：残留 的测距仪干扰呈现簇状，幅值大约在-0.3~0.3之间。数值仿真结果表明：残留的脉冲干扰 会直接恶化接收机的性能，降低L波段航空通信系统链路传输的可靠性。
[0105] 图6给出了 L波段航空通信系统在多径信道下的比特差错性能曲线，其中横坐标表 示信噪比，纵坐标表示比特差错概率。图6中包含有四条曲线，标有"〇"的曲线代表存在测 距仪脉冲干扰，但接收机不进行干扰消除的差错性能曲线;标有"□"的曲线代表接收机只 有一个支路并采用压缩感知方法进行干扰消除的差错性能曲线;标有"?"的曲线代表接收 机有两个支路并采用压缩感知方法进行干扰消除的差错性能曲线;标有"▽"的曲线代表接 收机有四个支路并采用压缩感知方法进行干扰消除的差错性能曲线。曲线对比表明：在多 径信道、采用正交相移键控调制方式的情况下，随着接收分集支路数的增加，利用压缩感知 进行干扰消除的方法可以有效的抑制测距仪脉冲干扰信号，提高L波段航空通信系统的可 靠性。
[0106] 图7给出了系统在多径信道下，添加信道编码(卷积编码)的比特差错性能曲线，其 中横坐标表示信噪比，纵坐标表示比特差错概率。图7中包含有五条曲线，标有"〇"的曲线 代表存在测距仪脉冲干扰，但接收机不进行干扰消除的差错性能曲线;标有"Λ"的曲线代 表接收机采用脉冲限幅的方法进行干扰消除的差错性能曲线;标有" □"的曲线代表接收机 只有一个支路并采用压缩感知方法进行干扰消除的差错性能曲线;标有的曲线代表接 收机有两个支路并采用压缩感知方法进行干扰消除的差错性能曲线;标有" ▽"的曲线代表 接收机有四个支路并采用压缩感知方法进行干扰消除的差错性能曲线。曲线对比表明：（1) 在多径信道、存在信道编码、采用正交相移调制方式的情况下，基于压缩感知的方法相比于 传统的脉冲限幅方法可以有效的抑制测距仪脉冲干扰；（2)随着接收分集支路数的增加，接 收机的性能越来越好，在信噪比为8dB时，采用四个接收分集支路的比特差错概率可以达到 1X10-6〇
[0107] 本发明在实际系统中的应用实例:在L波段航空通信系统的反向链路中，机载的发 射机发射正交频分复用信号，在传输过程中受到机载测距仪发射机发射的邻信道测距仪信 号干扰(频段相差±500kHz)。地面站有两个部分组成：第一部分是多个结构相同的地面站 接收前端，第二部分是地面站处理中心。
[0108] 在地面站接收前端部分，接收天线将接收到的信号(正交频分复用信号、测距仪干 扰信号、噪声)送入射频前端，通过模数转换器转化为数字基带信号，然后数字信号通过接 入设备由传输网络传输至地面站处理中心。
[0109] 在地面站处理中心部分，处理中心分别接收由传输网络通过接入设备处理的多路 信号，对接收到的每条支路定时同步以后使用压缩感知方法进行测距仪干扰重构并在时域 消除，接着转化到频域采用最大比值合并方法合并多路信号，最后通过均衡送入解调器中 解调出原始的发送信息。
【主权项】
1. 一种联合压缩感知与接收分集的测距仪干扰抑制系统，包括有依次串连连接的均衡 器(3)、下采样器(4)、解映射器巧)和解调器(6)，其特征在于，还设置有接收同一信号的R个 接收支路（1 )，连接在R个接收支路（1)的输出端用于将R个接收支路输出信号进行合并的最 大比值合并器(2)，其中，所述的R为大于1的整数，所述最大比值合并器(2)的输出端连接所 述均衡器(3)的输入端，所述解调器(6)的输出端为系统的输出端。2. 根据权利要求1所述的联合压缩感知与接收分集的测距仪干扰抑制系统，其特征在 于，所述的接收支路(1)包括有： 射频模块(11 )，用于将接收到的射频信号转换为模拟的基带信号； 模数转换器（12)，连接在所述射频模块（11)的输出端，用于将模拟的基带信号转换为 数字的基带信号； 循环前缀移除器（13)，连接在所述模数转换器（12)的输出端，用于删除信号的循环前 缀； 压缩感知重构模块（14)，连接在所述循环前缀移除器（13)的输出端，用于输出重构的 干扰信号； 干扰消除器（15)，分别连接在所述循环前缀移除器（13)的输出端和压缩感知重构模块 (14)的输出端，用于消除循环前缀移除器(13)输出的干扰信号； 快速傅里叶变换器（16)，连接在所述干扰消除器（15)的输出端，用于将时域信号转换 为频域信号，并分别输出给最大比值合并器(2)和信道估计器(17); 所述信道估计器(17)用于产生信道的频率响应输出给最大比值合并器(2)。3. 根据权利要求2所述的联合压缩感知与接收分集的测距仪干扰抑制系统，其特征在 于，所述的压缩感知重构模块(14)的重构方法包括如下步骤： 1) 首先通过离散傅立叶变换将接收信号矢量yr转换到频域： Yr = ^r (10) =八 rX〇v+Fir+Nr，r=l, . . .R 其中，Yr为频域信号矢量，Ar表示对角矩阵，X°v为频域上采样信号，ir表示第r个接收支 路接收到的测距仪干扰信号，Nr代表nr的傅里叶变换，nr表示第r个接收支路接收到的噪声， 2) 将频域信号矢量Yr中空符号子信道表示为： (Yr)Q=巧）Qir+(Nr)Q (Il) 其中，Q表示频域发射信号矢量Yr的空符号位置序号构成的集合，（?表示由集合Q 中序号对应的元素构成的子矩阵； 3) 利用压缩感知凸优化方法最终重构出稀疏巧鹏仪信号t，表示为：(1巧 其中，？^ = fp\g{VN)，6为非负误差项。4. 根据权利要求1所述的联合压缩感知与接收分集的测距仪干扰抑制系统，其特征在 于，所述的最大比值合并器(2)是采用下述公式进行合并： -./(7) y=2：(4.U Y为最大比值合并器(2)的输出信号，巧为快速傅里叶变换器输出的频域信号。
【专利摘要】一种联合压缩感知与接收分集的测距仪干扰抑制系统，包括有依次串连连接的均衡器、下采样器、解映射器和解调器，还设置有接收同一信号的R个接收支路，连接在R个接收支路的输出端用于将R个接收支路输出信号进行合并的最大比值合并器，其中，所述的R为大于1的整数，所述最大比值合并器的输出端连接所述均衡器的输入端，所述解调器的输出端为系统的输出端。本发明的联合压缩感知与接收分集的测距仪干扰抑制系统，在L频段航空通信系统反向链路中可有效抑制测距仪脉冲信号对正交频分复用接收机的干扰，显著提高L频段数字航空通信系统反向链路传输可靠性。
【IPC分类】H04J11/00
【公开号】CN105515711
【申请号】CN201510995600
【发明人】刘海涛, 张慧敏, 刘亚洲, 尹志胜, 李冬霞
【申请人】中国民航大学
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月25日