干扰链路计算中频率相关抑制算法研究＊

武戈，鲁黎

（1 重庆邮电大学通信网与测试技术重点实验室，重庆 400065; 2 重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室，重庆 400065）

干扰链路计算中频率相关抑制算法研究＊

武戈1，鲁黎2

（1 重庆邮电大学通信网与测试技术重点实验室，重庆 400065; 2 重庆邮电大学工业物联网与网络化控制教育部重点实验室，重庆 400065）

本文对WLAN与雷达系统之间干扰链路计算中的频率相关抑制算法（FDR）进行研究，通过使用OoB域内频点序列，采用离散方法得到频率相关抑制FDR，得出两系统共存时FDR与干扰限值和干扰隔离之间的关系，为WLAN和雷达系统间共存提供必要的理论支持。

频率相关抑制；干扰计算；干扰隔离

确定性计算是基于链路预算，通过数值计算，得出系统共存所需的隔离度。其中FDR作为干扰源与接收机间的干扰耦合机制的衡量尺度，是衡量由接收机的选择性曲线产生的对无用发射机发射频谱的抑制程度，可以解决许多干扰评估的问题，为WLAN和雷达系统间干扰共存提供理论支持。因此本文对频率相关抑制FDR进行了研究，给出了频率相关抑制FDR的基本原理，通过对发射频谱掩膜的计算，得出雷达对WLAN的频率相关抑制，进而得出FDR与保护间隔之间的关系，为WLAN与雷达系统共存提供理论支持。

1 频率相关抑制基本原理

FDR是干扰源与接收机间的干扰耦合机制的衡量尺度[1]，可以表示为：

其中，P（f）为干扰信号等效中频的功率谱密度，H（f）为接收机的频率响应，△f=ft-fr，ft为干扰源的即时频率，fr为接收机的调谐频率。

FDR可以分为调谐抑制（OTR）和频率失调抑制（OFR）两项，当频率间隔为0时，即干扰发射机与被干扰接收机同频时，FDR可近似表示为：

其中，BR为被干扰接收机3 dB带宽，BT为干扰发射机3 dB带宽。

2 频率相关抑制算法

2.1 参考带宽选取

每个特定的雷达系统应计算特定的杂散域发射电平所需的参考带宽。对于固定频率、非脉冲编码雷达，参考带宽为脉冲长度的倒数；对于固定频率、相位编码脉冲雷达，参考带宽为相位脉冲串长度的倒数；对于调频或线性调频雷达，参考带宽为雷达带宽除以脉冲长度所得值的平方根。

对于使用上述方法确定其带宽大于1 MHz的雷达，应使用1 MHz的参考带宽。

2.2 发射波形频谱40 dB带宽算法

对于雷达系统，建立一个通用的OoB域发射限值的主要难度在于系统和发射波形的多样性。OoB域发射限值是以发射波形频谱的40 dB带宽（用B-40表示）为基础的。

对于非调频非脉冲编码雷达、非调频相位编码脉冲雷达，发射机B-40dB带宽可表示为：

其中，t为脉冲宽度，tr脉冲上升时间。对于输出功率大于100 kW的雷达，K为6.2；对于低功率雷达和工作于2 900～3 100 MHz以及9 200～9 500 MHz两个频段内的雷达，K为7.6。公式（3）中之K选择二者中较小者。

对于调频脉冲雷达，发射机B-40dB带宽可由公式（4）表示：

其中，Brise用于上升时间，Bfall用于下降时间，Brise&fall用于上升和下降时间的组合；τ为包括上升和下降时间的脉冲长度； Bc为脉冲生成过程中的总频偏；Bs为载频发生偏移的最大范围，在非跳频的情况下等于0。

公式（4）成立需满足Bc`Minimum(tr，tf)大于等于0.1且Bc`τ必须大于10。否则，在其它情况下，使用公式（5）如下：

其中，当K=6.2时，A=0.105，当K=7.6时，A= 0.065。

对于未调制的CW雷达， B-40dB的带宽为：

B-40=0.000 3F (6)

其中FC为载频。

对于频率调制的连续波雷达，B-40dB带宽表示为：

式中BR为总频偏且T为脉冲期。对于使用跳频的FMCW雷达，需在B-40dB带宽公式内加入Bs。

2.3 OoB掩膜算法

根据《无线电规则》，OoB掩膜是从发射波形频谱40 dB带宽衰减到所规定的杂散电平[2]。杂散电平选取43+10lg（PEP）和60 dB之中较宽松者，PEP为峰分组功率。

对于非调频非脉冲编码雷达、调频脉冲雷达、调频脉冲跳频雷达，掩膜每10倍频衰减30 dB，结果如图1所示。

对于非调频相位编码脉冲雷达、频率调制连续波雷达、频率调制连续波跳频雷达，掩膜每10倍频衰减20 dB，结果如图2所示。

采用离散的方法通过选取频谱模版上的频点序列来求FDR。

首先选取雷达与WLAN台站之间的中心频率间隔△f为中心，选取f1=△f-Bw/2，f2=△f+Bw/2。然后分别拿f1和f2与频谱模版的边界edge1和edge2进行比较，负半轴方向选取f1和edge1之间较大的，设为起始点f1；正半轴方向选取f2和edge2之间较小的，设为结束点f2，序列点之间以参考带宽为间隔。

图1 非调频非脉冲编码雷达、调频脉冲雷达、调频脉冲跳频雷达OoB掩膜

图2 非调频相位编码脉冲雷达、频率调制连续波雷达、频率调制连续波跳频雷达OoB掩膜

但是，需要做一个分辨滤波器带宽一半的调节来排除邻频段外能量所包含的成分。所以功率总和需要从f1+Bref/2开始。

采用离散方法，对于n个序列点，得出落到发射机频谱掩膜内的掩膜，其中G（f）为OoB掩膜函数。

采用离散方法，对于N个频点序列，得到发射功率为：

最后把公式（8）和公式（9）得到的值带入公式（1）得出频率相关抑制FDR。

3 频率相关抑制结果分析

根据ITU-R SM.337建议书，采用光滑地球表面绕射传播模型[4]，路径损耗L和FDR的关系用公式（10）表示：

其中，Pt为干扰发射机功率，Gt、Gr分别为发射和接收天线增益。

采用I/N=-6 dB干扰保护准则[5]，以ITU-R M.1638建议书中雷达A为例，表1给出了雷达和WLAN台站在不同的频率间隔的情况下，得到的理论干扰限值和干扰隔离。FDR与干扰限值和干扰隔离的关系分别由图3和图4表示。

采用光滑地球表面绕射传播模型，在雷达主瓣正对的条件下，雷达与WLAN频率间隔越大，频率相关抑制越强，得到的干扰限值越小，所需的干扰保护距离也越小。当干扰保护距离小于视距边界时，即WLAN台站处于雷达视距范围内，FDR对干扰隔离影响显著，如图6所示。在实际场景中，受实际地形地貌以及雷达方向等多方面因素的影响，雷达主瓣基本上不能与WLAN天线正对，所需的隔离距离将会更小。

表1 FDR与雷达和WLAN台站干扰隔离的关系

图3 FDR与干扰限值的关系

图4 FDR与隔离距离的关系

5 结论

本文对WLAN与雷达系统之间干扰链路计算中的频率相关抑制算法进行研究，得出WLAN和雷达之间的频率间隔的越大，接收机的选择性曲线对无用发射机发射频谱的抑制程度越强，所需的隔离距离越小，FDR可广泛用于系统共存研究。

[1] ITU-R，Frequency and Distance Separations，Recommendation ITU-R SM.337-6[S]. 2008.10.

[2] ITU-R，Unwanted Emissions in the Out-of-Band Domain，Recommendation ITU-R SM[S]. 1541-4，2011.9.

[3] ITU-R，Characteristics of and Protection Criteria for Sharing Studies for Radiolocation, Aeronautical Radionavigation and Meteorological Radars Operating in the Frequency Bands between 5 250 and 5 850 MHz ，Recommendation ITU-RM[S]. 1638，2003.

[4] ITU-R，Propagation by Diffraction，Recommendation ITU-R[S]. 2009. P.526-11.

[5] ITU-R，Procedures for Determining the Potential for Interference between Radars Operating in the Radiodetermination Service and Systems in Other Services, Recommendation ITU-RM[S]. 2003.1461-1.

Study of frequency dependent rejection in interference link

WU Ge1, LU Li2
(1 Engineering Research Center on Communication Networks Testing Technology, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China; 2 Key Lab of Industrial Wireless Network and Networked Control, Ministry of Education, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China)

The algorithm of frequency dependent rejection between WLAN and meteorological radar system is studied by using frequency sequence in the method of discrete to get the relationships between FDR and the distance separations. The results provide theoretical support for coexistence between WLAN system and meteorological radar system.

FDR; interference calculations; distance separations

TN955

A

1008-5599（2013）12-0081-05

2013-09-03

国家科技重大专项资助项目（2012ZX03001021-004）；重庆市科委自然科学基金（重点）项目（cstc2013jjB0136）。