自適應干擾技術在民航地空通信中的運用

魏煜暉

（中國民用航空華北地區空中交通管理局，北京，100011）

0 引言

民航空中交通管制包涵諸多的內容，如：空中交通服務、空域管理、空中交通流量管理等，在我國民航飛行流量不斷增大的趨勢之下，民航地空通信成為重要的管控內容，為了更好地保證民航飛行安全，要加強地空通信，使之具有較高的通信質量，并具有更為穩定和可靠的通信性能。然而，電信業務不斷擴張的狀態在較大的程度上干擾了民航地空通信，顯現出民航地空通信中的電磁干擾持續增長的現象和問題。為此，要采用有效的自適應干擾技術，更好地維護空中電波秩序，凈化電磁環境，確保航空安全與穩定。

1 民航VHF地空通信干擾問題分析

1.1 民航VHF電臺信號特點

我國現有的民航VHF地空話音通信主要是采用模擬式和數字式的VHF電臺，它們主要是以軟件無線電技術為支撐和依托，在低中頻位置實現模數的轉換和數字信號的處理。其主要構件主要有：發射機模塊（TX）、接收機模塊（RX）、指令與控制模塊（C/C）、電源模塊（PWR）、檢測模塊（BIT）等，在帶載波雙邊帶幅度調制、半雙工通信的工作方式之下，民航VHF地空話音通信的工作頻率為118MHz-136.975MHz，頻道的間隔為25kHz或8.33kHz，并最多可以高達2200個的通信信道。

1.2 民航VHF干擾源及干擾產生機理分析

由于我國廣播、移動通信的發展與普及，市場上出現一些劣質發射機，無線電頻率資源顯現出日趨緊張的態勢，而民航空管VHF電臺的帶載波雙邊帶幅度調制工作方式，受到較為嚴重的電磁干擾，如：噪聲干擾、話音干擾、電流聲、卡阻、寬頻段干擾、機組反映弱信號、通信失效、發報聲干擾等，通過調查發現，民航VHF干擾源主要來自于以下方面：（1）大功率無繩電話。這是允許用戶進入到公用電話網的通信設備，然而，大多數為非法大功率無繩電話，它擅自加大發射功率、非法占用無線電頻率，極大地干擾了民航飛行安全。（2）調頻廣播電臺。廣播發射機的發射功率較大，通常都會超過1KW之上，它與民航VHF通信頻段相鄰，對民航通信難免產生干擾，加上廣播發射機的濾波器容易因設備老化而出現問題，極大地干擾了民航通信。（3）有線電視設備。有線電視增補頻道會占用民航通信專用頻率，當其出現傳輸線路屏蔽不良或異常故障的狀態時，就會對民航通信產生同頻干擾。（4）大型非無線電電子設備。這主要是指工、科、醫、農等大型電子設備，這些無線電信號的頻段極寬、強度較大，也會在一定程度上干擾民航通信頻率。（5）個人用電子設備。人們隨身攜帶的手機、電腦、游戲機、PDA等設備會在工作狀態下向外輻射電磁波，在一定程度上產生噪音影響民航通信質量和精度。（6）無線尋呼發射機。這個單頻單向的傳輸系統的工作頻段較雜，通常是采用頻移鍵控（FSK）的數字信號調制方式，他們也會成為民航專用頻段的干擾源。

從民航通信的干擾源的產生機理來看，主要有以下內容：（1）同頻干擾。在無線通信信道之中有各種不同的干擾信號，它們具有相差不大的不同頻率，也會產生同頻道干擾，頻率范圍通常為fc±B/2（fc為載波頻率、B為接收機的中頻帶寬）。（2）互調干擾。它主要源于傳輸信道中的非線性電路，包括有接收機互調、發射機互調、外部互調等，民航VHF接收機對于非線性電路表現得極其敏感，在多個干擾信號同時饋入接收機時，會出現互調干擾的現象。（3）阻塞干擾。民航地空通信的視距范圍內有障礙物阻擋時，通常會設置中繼站，然而還有其他業務的發射機，會對民航通信產生阻塞干擾。（4）雜散輻射。它是發射機內頻率源的各種寄生振蕩和輻射，由于存在濾波器輸出輸入阻抗偏離設計值或屏蔽接地不良的現象，這就會出現雜波射頻分量過大的干擾現象，形成對民航VHF通信的干擾。

2 民航地空通信中的自適應干擾技術的運用分析

對于民航地空通信中存在的干擾現象和問題，可以采用改頻、監測、清查等非技術性的手段，然而成本較高并且難以從根本上清除干擾，為此，應當采用盲自適應信號處理的技術，以實現對民航地空通信中的干擾抑制，并根據不同的干擾源采用不同的干擾抑制技術方案。通常來說，對于具有恒定包絡的民航VHF地空通信常見干擾，可以采用單通道恒模干擾抑制技術、多通道恒模干擾抑制技術；對于一般的非恒模干擾信號，則可以采用多通道非恒模干擾抑制技術。

2.1 單通道最優恒模干擾抑制技術

它主要應用于對民航地空通信信號的分離和估計，無須訓練序列，而只是以信號恒模特征為前提，采用時域濾波的方式，對通信信號進行恢復的半盲信號處理技術，可以在這一技術中采用基于信號恒模特性的盲自適應算法，以解決具有恒定包絡的通信信號在多徑衰落環境下的變化問題。

2.2 雙通道恒模干擾抑制技術

在雙通道恒模干擾抑制技術之中，采用恒模陣列的算法，它無須發射訓練序列或已知信號的波達方向，僅是利用原始信號的恒模特性恢復恒模信號，考慮到恒模算法輸出的恒模信號為干擾信號，為此要由對消器對消掉接收信號中的恒模信號，使之轉化為有用信號進行輸出。同時，這種自適應技術要先載波抑制之后再進行恒模信號的提取，采用基于信號屬性判斷的誤捕獲解決方案，可以有效地避免恒模陣列誤捕獲的調幅信號，從而增強民航地空通信系統的抗干擾能力。

2.3 雙通道非恒模干擾抑制技術

這一技術主要適用于針對非恒模干擾的現象和問題，是基于高階累積量和信息論的視角，采用全盲信號處理技術，較好地將干擾信號和有用信號進行分離。該技術主要是利用基于高階累積量的盲信號提取算法，提取代價函數，實現算法的簡化，然后再針對獨立性的等變性自適應分解算法收斂性問題進行分析，采用EASI算法以提高其收斂性能。

3 結語

針對民航地空通信中的干擾問題要采用不同類型的自適應干擾技術，以較好地避免其他信號對民航地空通信的干擾，較好地轉變原有的自適應波束形成干擾抑制技術的缺陷和不足，采用盲自適應信號處理技術，以有效地實現干擾信號與源信號的分離，確保民航飛行安全。

[1]王純.衛星導航接收機自適應抗干擾方法研究[D].西安電子科技大學.2011.

[2]盧丹.穩健的全球衛星導航系統抗干擾技術研究[D].西安電子科技大學.2013.