扩频通信中窄带干扰抑制技术的研究

第8卷 第1期2009年2月常 州 信 息 职 业 技 术 学 院 学 报Jou rnal of Changz hou V ocati on alC oll ege of In f or m ati on T echnology Vo.l 8N o .1

Feb .2009

收稿日期:2008-11-13

作者简介:虞建华(1958-),男,高级工程师,从事研究方向:通信技术、计算机应用注:2007年常州市第十三批科技计划项目(CE2007046)

扩频通信中窄带干扰抑制技术的研究

虞建华1

张国俊2

潘之俊

1

(1.常州无线电厂有限公司 江苏常州 213001 2.常州信息职业技术学院 江苏常州 213164)

摘 要:将常用的窄带干扰抑制技术进行了较为系统的研究,给出了基于时域预测滤波的窄带干扰抑制模型,重点讨论了变

换域窄带干扰各种常用方法的特点,并给出了性能仿真。

关键词:窄带干扰;线性预测;变换域;门限法

中图分类号:TN 914.42 文献标志码:A 文章编号:1672-2434(2009)01-0006-04

Study on Narrow -band Interference Rejecti on i n Spread

Spectru m Syste m s

YU Ji a n-hua 1

Z HANG Guo -j u n 2

PAN Zh-i j u n

1

(1.Chang z hou R ad i o P l ant Co.,L td .,Changzhou 213001

2.Changzhou College o f In f o r m ati on T echno l ogy ,Chang zhou 213164,Chi na)

Abstrac t:The paper g i ves a syste m atic study on N BI re j ection techno l ogy ,sho w s the m ode l o f NB I re jecti on i n ti m e doma i n ,ma i n l y

discusses the features of d ifferent m ethods o f NB I suppression i n transf o r m dom ai n ,and show s t he perfor m ance si m ulation .

K ey word s:narrowband i nter f e rence ;

li near prediction ;transfor m do m a i n ;m et hod o f t hresho ld

0.引言

虽然在许多情况下,扩频系统本身所固有的扩频增益可以提供足够的抗干扰能力,但在有些强干扰情况下,例如,对直接序列扩频系统,在其扩展频谱的中心频率附近,利用高功率电平的单音连续波

干扰或多音干扰,可以使系统性能严重恶化。从理论上讲,通过提高扩频系统的处理增益可以得到任意等级的抗干扰能力,但为此所付出的代价是传输带宽的增加。

在实际应用中,也不可能无限制地提高处理增益,许多因素诸如发送/接收机的复杂性以及可用带宽等都限制了处理增益的提高。因此,必须考虑用信号处理技术来弥补扩频处理增益的不足,在不增

加带宽的情况下提高系统处理增益,增强系统的干

扰抑制能力。

1.域窄带干扰抑制方法的研究

基于时域的窄带干扰抑制技术的基本思想就是利用窄带信号和宽带信号在可预测上的差异而达到抑制窄带干扰的目的。因为窄带干扰是非高斯的,样值间有很强的相关性,可以从过去样值来估计当前样值,而扩频信号频谱平坦,其样值之间几乎不相关。当接收信号同时包含宽带有用信号和窄带干扰时,对接收信号进行预测,预测值将主要是窄带信号的预测值。所以在解扩之前从当前信号中减去预测值,将大大减小接收信号中的窄带干扰。主要有两类结构

[1]

,如图1所示:

(a)

基于线性预测模型

(b)基于非线性预测模型

图1 时域窄带干扰抑制模型

基于时域的干扰抑制技术,需要进行复杂的干扰计算法,并且干扰估计算法的复杂度随着干扰个数的增加呈指数增长。若要抑制时变干扰时,则需

要利用自适应滤波器实现跟踪干扰的变化。对于快变化的干扰由于滤波器来不及收敛而无法抑制,所以,该方法在信道环境变换较快、干扰较多的情况下实用性差。

2.变换域窄带干扰抑制算法的研究

变换域窄带干扰相对于时域窄带干扰抑制算法来讲,具有以下几个优点:

¹时域很复杂的滤波过程可以在频域通过简单的相乘来完成;

º在时域无法实现的理想滤波器的传递函数,如矩形滤波器等,也可以很方便地在频域实现;

»时域去噪所采用的陷波滤波器往往需要一定次数的迭代以收敛到稳定状态,因而在处理速度上无法与变换域相比。如图2所示

:

图2 变换域去干扰流程

变换域窄带干扰抑制技术主要区别在于三个方面:

¹变换基的选取;º干扰检测算法;»陷波算法。

根据变换基的方法不同,主要分为离散卡洛变

换、重叠变换、傅立叶变换、离散余弦变换。下面对

这几种方法给出讨论:

2.1 基于离散卡洛变换

[2]

(KLT)

对于输入信号向量x ,设存在一个正交矩阵A ,使得正交变换后的矩阵Y 的协方差矩阵C y 为对角阵,即:

Y =AX (1)

C y =AC x A T

=

K 0

0,00K 1,0s s w s 0

,

K N-1

(2)

则称Y 为X 的K -L 变换。式中,Cx 为X 的协

方差矩阵,满足:

C x A i =K i A i

(3) 可以推出:

X =A T

Y

(4)

因此,K -L 变换可以看成是对信号向量x 做

K -L 展开,其基向量A 可以表示为:A 0,A 1,A 2,A n -1。K -L 变换可以完全去除原信号中的相关性,使信号向量的各分量不相关,并且K -L 变换是在最小均方误差原则下,失真最小的一种变换,因此也叫最佳变换。所以,将接收到的含有窄带干扰的扩频信号经过K -L 变换后,窄带干扰和具有噪声特性的信号在变换域具有明显的不同,通过滤波将窄带干扰滤除。但信号的K -L 变换需要计算其协方差矩阵的特征值和特征向量,该算法和变换没有快速算法,当n 很大时,计算量非常大,因此在工程中不易实现。

2.2 基于重叠变换[3]

(LT)

重叠变换有两种基本形式:调制重叠变换(M LT:M odulated Lapped Transf o r m )和扩展重叠变换(ELT :Extended Lapped T ransfor m )。实际上调制重叠变换是扩展重叠变换的特殊形式。由于其比较常用,本文只对其进行讨论。

首先将输入信号序列分成长度为M 数据块,相邻三个连续的数据块可以用x j -1,x j 和x j +1表示,定义x j 为 x j =

x (M l )x (M l +1)

s

x ((l +1)M -1)

,(j -1[l [j +1)(5)

假设当前数据块为x j ,定义重叠变换的输入数据为

7

第8卷 第1期虞建华等:扩频通信中窄带干扰抑制技术的研究