多信道互干扰的分析和处理方法研究

论文摘要

短波、超短波和微波频段等多种无线信道是战术通信的主要传输通道,它是一种开放式的自然资源,不会被消耗,不使用是浪费；但它具有与其它自然资源不同的属性,如果使用或设计不当将会造成电波秩序混乱,特别是当多信道传输设备聚集在一个有限的空间之内时,会引起严重的互干扰。互干扰是一种产生于自身系统内部或自身系统之间的、并有损于有用信号的电磁现象,即当己方的发射机正常工作时所产生的有用信号对其它接收机所造成的干扰。随着各种通信方式的不断涌现以及用户对不同业务需求的不断增加,使得频谱资源越来越紧张,互干扰问题越来越突出。在战术通信中,互干扰效应普遍存在,形式各异,严重影响通信效能,有时甚至导致严重阻塞而使系统失灵。所以互干扰已经成为战术通信技术发展道路上必须逾越的巨大障碍。本论文针对战术通信系统中所面临的己方电磁干扰问题,较为深入地研究了多信道互干扰的产生原因和处理方法。概括起来,本论文的主要研究内容有如下几个方面：1.针对战术通信的特点,提出了互干扰的概念和内涵,指出了目前在通信系统互干扰研究领域的某些局限性；分析了多信道的辐射模型及电磁场的组成状况,研究了近距条件下天线特性和辐射远场的接收机干扰效应：推导并建立了多信道互干扰的预测模型,归纳并给出了多信道互干扰的主要形式。2.从一般系统论的角度对多信道互干扰的层次和类型进行了划分；分析了多种类型互干扰的产生原因。通过引入多用户竞争下的通信博弈论观点,提出了多信道互干扰的三步处理策略：第一步,采用频率指配技术,实现对共区干扰的规避；第二步,采用多手段综合的缓解技术,实现对共址干扰的减缓；第三步,采用窄带陷波技术,实现对阻塞干扰的消除。3.针对共区系统的干扰问题,提出了基于频率指配的共区干扰规避方法。分析了频率指配与互干扰规避最优化的关系；建立了多信道频率指配的数学模型及干扰约束关系；综合分析和比较了各种指配算法的性能。提出了一种适于共区系统的频率指配两步综合法,该方法运用功率降级缩小了搜索空间,减少了计算量,提高了搜索速度,运用极小覆盖集准则优化了频率资源,论述并给出了算法模型及其实现步骤,同时通过应用实例说明了算法的有效性。4.针对多信道共址效应的问题,提出了基于多技术运用的共址干扰缓解方法。介绍了高隔离共址天线、共址滤波和多路耦合等针对共址减敏效应的干扰处理技术,阐述了多技术综合应用对干扰缓解的作用和效果。另一方面,着重针对战术通信中最常用的跳频码分组网所面临的频率碰撞问题,提出了一种基于低碰撞区（few-hit zone, FHZ）系列的干扰缓解方法,给出了该系列的概念和构造方法,证明了该序列在准同步条件下的良好性能,不仅能像零碰撞区（no-hit zoneNHZ）序列那样具有较小的互干扰特性,而且与NHZ相比又能提供更多的用户地址码,有效地缓解了共址干扰。5.针对多信道大功率窄带干扰问题,提出了一种适于宽带扩频通信的抗干扰陷波技术。分析了变换域方法的适用性和所存在的问题；研究了陷波点凹口的大小与干扰信号消除、以及对有用信号损失的相互关系,给出了以信号损失最小为准则的同轴线式陷波方法。通过对频率变换滤波器参数的描述和转换,建立了同轴线式窄带带阻滤波器的数学模型,论述了窄带陷波器的工程设计与实现方法。最后结合实际系统的制作和实验,证明了这种方法可有效地解决多信道中的阻塞干扰问题。综上所述,本论文在多信道的互干扰领域进行了较深入的探索和研究,相关成果和理论在当前战术通信的系统设计和建设中已经得到了应用,对互干扰领域的研究起到了一定的推动作用,同时可为无线通信技术的发展和创新提供有用的依据和参考。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1.1 引言
• §1.2 多信道互干扰的基本概念
• §1.3 战术通信多信道的编配和互干扰状况
• §1.3.1 多信道的网络结构及设备分布状况
• §1.3.2 多信道的互干扰问题
• §1.4 本文的研究背景和研究范畴
• §1.4.1 目前相关领域的存在问题和研究背景
• §1.4.2 多信道互干扰研究领域的涵盖范围
• §1.5 相关领域的研究发展状况
• §1.5.1 频率指配技术
• §1.5.2 共址技术
• §1.5.3 窄带干扰抑制技术
• §1.6 本文的研究思路和内容结构
• §1.6.1 本文的基本研究思路
• §1.6.2 本文的主要研究内容
• §1.6.3 本文的组成结构
• 参考文献
• 第二章 多信道互干扰的传播特性及其主要形式
• §2.1 引言
• §2.2 多信道互干扰的辐射模型及电磁场组成分析
• §2.2.1 互干扰的辐射模型
• §2.2.2 多信道的电磁场组成分析
• §2.3 互干扰的传播模型及其选择分析
• §2.3.1 无线电波的传播模型
• §2.3.2 各种传播模型的比较和选择
• §2.4 辐射场的干扰效应分析
• §2.4.1 近距条件下的天线特性及其隔离度模型
• §2.4.2 干扰传播路径的增益与损耗
• §2.4.3 到达接收机的干扰电平分析
• §2.5 互干扰的预测模型及主要形式
• §2.5.1 多信道互干扰的预测模型
• §2.5.2 压缩电平与减敏效应
• §2.5.3 多信道互干扰的十种主要形式
• §2.6 本章小结
• 参考文献
• 第三章 多信道互干扰的产生原因和处理策略
• §3.1 引言
• §3.2 多信道互干扰的层次和类型划分
• §3.2.1 一般系统论的有关概念和观点
• §3.2.2 多信道互干扰的层次分析和划分
• §3.2.3 多信道互干扰的类型分析和划分
• §3.3 多信道互干扰的产生原因分析
• §3.3.1 共区干扰的产生原因分析
• §3.3.2 共址干扰的产生原因分析
• §3.3.3 阻塞干扰的产生原因分析
• §3.4 多信道互干扰的处理策略
• §3.4.1 多用户竞争下的通信博弈论
• §3.4.2 策略的步骤和框架
• §3.4.3 策略的构成
• §3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 基于频率指配的共区干扰规避方法
• §4.1 引言
• §4.2 频率指配与互干扰规避最优化的关系
• §4.2.1 频率指配的系统应用模型
• §4.2.2 互干扰影响程度的测量及等级划分
• §4.2.3 频率指配与互干扰规避的优化关系
• §4.3 多信道频率指配的数学模型
• §4.3.1 基本概念和定理
• §4.3.2 频率指配的数学模型
• §4.3.3 频率指配的三种干扰约束
• §4.4 频率指配的算法比较和问题分析
• §4.4.1 各类算法的简述
• §4.4.2 各种算法的综合比较和问题分析
• §4.5 一种基于频率指配的互干扰规避两步综合法
• §4.5.1 两步综合法
• §4.5.2 两步综合法的特点
• §4.5.3 两步综合法的应用实例
• §4.5.4 两步综合法的性能比较和分析
• §4.6 本章小结
• 参考文献
• 第五章 基于多种技术运用的共址干扰缓解方法
• §5.1 引言
• §5.2 针对常规共址减敏的干扰缓解技术
• §5.2.1 高隔离共址天线
• §5.2.2 共址滤波
• §5.2.3 有源干扰抵消
• §5.2.4 多路耦合
• §5.2.5 多技术综合应用的干扰缓解实例
• §5.3 针对频率碰撞的干扰缓解技术
• §5.3.1 组网方式与频率碰撞的关系分析
• §5.3.2 跳频系列与汉明相关性分析
• §5.3.3 FHZ跳频系列的构造和分析
• §5.3.4 FHZ跳频系列的证明
• §5.3.5 FHZ与NHZ系列族的比较
• §5.3.6 应用实例
• §5.3.7 结论
• §5.4 本章小结
• 参考文献
• 第六章 基于窄带陷波的阻塞干扰消除方法
• §6.1 引言
• §6.2 宽带系统的窄带干扰问题
• §6.3 变换域方法的局限性分析
• §6.4 窄带陷波的关键问题分析
• §6.5 窄带陷波器的设计与实现
• §6.5.1 低通原型滤波器的一般概念
• §6.5.2 同轴线式陷波器的理论分析
• §6.5.3 可调谐方法的分析
• §6.5.4 偏心同轴线及有关参数的计算
• §6.5.5 陷波器制作和实验
• §6.6 基于窄带陷波的高频前端自适应抗干扰应用实例
• §6.6.1 高频前端自适应抗干扰陷波系统的组成
• §6.6.2 高频前端自适应抗干扰陷波系统的工作原理
• §6.6.3 高频前端自适应抗干扰陷波系统的测试结果
• §6.7 本章小结
• 参考文献
• 第七章 总结和展望
• §7.1 总结
• §7.2 展望
• 致谢
• 博士学习阶段（合作）撰写与发表的学术论文