[发明专利]一种1090MHz ES ADS-B帧信号解调方法

说明书

本发明“一种1090MHz ES ADS‑B帧信号解调方法”是一种用于1090MHz ES ADS‑B接收机的数字信号处理方法，特别涉及一种基于模糊判决进行ADS‑B信号帧头捕获和根据输入信号幅度特征动态调整接收机门限参数以及基于多门限值的置信度判定数据位拾取的1090MHz ES ADS‑B帧信号解调方法。该方法实现对1090MHz ESADS‑B帧的自适应接收解调，具有无需人工进行接收机参数设定，抗干扰能力强等特点。

技术领域

本发明是一种用于1090MHz ES ADS-B接收机的数字信号处理方法，特别涉及一种基于模糊判决进行ADS-B信号帧头捕获和根据输入信号幅度特征动态调整接收机门限参数以及基于多门限值的置信度判定数据位拾取的1090MHz ES ADS-B帧信号解调方法。

背景技术

1090MHzESADS-B系统(以下简称ADS-B系统)工作于1090MHz频段，速率为1Mbps，一个信号帧的长度为120μs，其中前导脉冲占8μs。基带波形采用脉冲位置调制(PPM)，1个信息比特使用2个码片(chip)表示，若前一个码片为高、后一个码片为低则表示该信息比特为“1”，若前一个码片为低后一个码片为高则表示该信息比特为“0”。

如图1(a)所示，一般接收机的信号处理流程，是对天线26感应到的射频信号27经幅度检波器28进行幅度检波之后，由中频放大器29进行放大。为提高接收信号动态范围，中频放大器使用对数放大器对信号进行线性-对数幅度转换，经过A/D变换器30采样进入数字视频信号处理31，采样率为10MHz，1个码元对应10个采样点。如图1(b)所示。数字视频信号处理的目标，是在视频信号数据流中找到ADS-B数据帧前导脉冲，完成帧头同步，并对帧头后面的比特波形进行数据位拾取、纠错，还原成比特序列。

常用的帧头捕获方法，是基于动态最小触发门限(DMTL)的判别方法。首先需明确最小触发门限(MTL)的概念：ADS-B接收机为了保证消息有效接收，设置了一个功率值，当接收到满足标准要求的ADS-B消息时，不考虑干扰，且消息数量也没有超过系统处理能力时，MTL定义为有90％可能性成功接收消息的接收机功率门限，对于特定的接收机，该功率数值应一定。

为了抑制低功率的多径和反射干扰信号，ADS-B接收采用了动态最小触发门限(DMTL)机制。接收机处于侦听状态时，接收到一个持续时间大于300ns，幅度值为A的脉冲。若A大于MTL+8dB，接收机的最小触发门限应增加到A-6dB±1dB，门限的持续时间长度分两种情况：

1、如果没有接收到有效的ADS-B前导脉冲，从接收到脉冲的上升沿算起，保持该触发门限5μs(即一组有效前导脉冲持续时间)，且不超过8μs，超时则恢复原始MTL值。

2、如果检测到有效的ADS-B前导脉冲，脉冲的幅度为A，则DMTL应保持在A-6dB±1dB，持续时间至少为115μs，最大不超过120μs，超时则恢复原始MTL值。

对于接收到的脉冲持续时间少于0.3μs，或者脉冲幅度A不大于MTL+8dB时，DMTL则保持为MTL值不变。将A/D变换器输出数据波形依据DMTL进行二值化处理，得到的二值序列，与接收机本地预存的帧头序列进行比对，若二者吻合则判定出现帧头，进入后续波形处理。

帧头检测阶段还产生一个功率参考电平PowerRef，后续的数据位拾取需要用到该值。其产生的机制为选取帧头四个脉冲上升沿之后的3个采样，共12点，计算他们的平均值，作为功率参考电平PowerRef。如图2中的实心采样点所示。