基于数字域重构的共平台射频干扰对消技术研究

In modern military platforms, the co-site radio frequency（RF）interference has become a significant problem due to the intensive deployment of RF systems. As an important technology for the interference suppression in co-site RF systems, interference cancellation has the advantage of high spectrum efficiency (SE). However, with the development of broad bandwidth, high speed and high power RF systems, the traditional analog cancellation schemes are challenged by the problems such as cancellation bandwidth, speed and complexity. To deal with those challenges, this project proposes a digital-domain reconstruction based RF interference cancellation technique，and researches on the three key issues in using the technique. Firstly, the digital models will be established for the complicated interference coupling characteristics in the co-site RF systems. Secondly, the accurate, fast and low-complexity coefficients identification algorithms will be proposed for the established models. Finally, the impact of imperfect factors on the performance will be analyzed from the perspective of SE improvement. The findings of this project will offer new technologies and theory foundation for the electromagnetic compatibility (EMC) design in the military co-site RF systems.

在现代军用平台上，大量射频系统的密集部署使得共平台射频干扰问题日益严重。作为共平台射频系统干扰抑制的一种重要技术，干扰对消技术具有频谱效率高的优点。然而随着射频系统宽带化、高速化和高功率化发展，传统的模拟域射频干扰对消方法面临着的对消带宽、速度和复杂度的多重挑战。为了有效应对这些挑战，本项目提出了基于数字域重构的共平台射频干扰对消方法，并对该方法面临的三个关键问题展开研究。首先，针对共平台射频干扰复杂的耦合特性，建立精确的数字化模型；其次，针对所建立的模型，提出快速、精确和低复杂度的参数辨识算法；最后，从频谱效率提升的角度定量分析工程中的非理想因素对于系统性能的影响。本项目研究成果可以为军用共平台射频系统电磁兼容设计提供新的思路和理论依据。

大量射频系统的密集部署使得大量军用平台上射频干扰问题日益严重。干扰对消技术是解决共址干扰问题的有效手段。本项目就共平台射频干扰耦合特性数字化建模、快速精确低复杂度的参数辨识算法和非理想因素对于系统对消性能影响分析三个方面开展了研究。该项目主要创新成果有：（1）针对传统数字对消和模拟对消存在的缺点，提出了一种基于数字域重构模拟域对消的干扰对消方案来消除共址宽带非线性干扰，并采用基于块的非线性模型用来描述发射链路特性。实际实验验证了所提出算法的合理性和优越性。（2）提供一种应用在零中频接收机的双阶段干扰对消方案。利用一个单抽头全模拟对消装置消除直射分量,采用基于简化的观测链路的数字域干扰对消多径干扰分量。仿真和试验结果表明该方案能在多径、非线性和IQ不平衡条件下有效消除共平台干扰。（3）基于FPGA设计并实现了基带数字对消器，采用复数转置重定时LMS滤波器结构实现了高速低时延自适应干扰对消算法。结果表明对消器对于5MHz和10MHz带宽信号可以获得31dB和27dB对消性能。（4）为了提高对消速度，提出了基于一种二维正交化的自适应权值跟踪算法。通过在采样序列和非线性基函数两个维度开展正交化降低了输入信号的相关性。仿真和试验结果表明，所提出的算法具有更好的收敛误差和更快的收敛速度。（5）推导出了ADC、DAC量化噪声与干扰对消比之间的解析关系表达式，得到了可指导对消系统设计的规律性结论。.本项目取得的标志性成果有：（1）发表了论文14篇，其中SCI检索7篇，EI检索7篇；（2）授权了9项国家发明专利；（3）研制了数字式干扰对消原理样机，有效提高了原模拟对消装置的对消带宽、对消速度和对消比等性能指标。 .本项目的研究成果为实现公平台干扰抑制提供新的思路和理论依据，为新型干扰对消装置的设计和实现提供理论和技术支撑。