扩频通信中窄带干扰抑制技术的研究
为什么扩频信号能够有效的抑制窄带干扰分析
为什么扩频信号能够有效的抑制窄带干扰？答：扩频信号对窄带干扰的抑制作用在于接收机对信号的解扩的同时，对干扰信号的扩频，这降低了干扰信号的功率谱密度。
扩频后的干扰和载波相乘、积分大大削弱了他对信号的干扰，因此在采样器的输出信号受干扰的影响将大大减小输出的采样只会比较稳定。
什么是同频干扰？是如何产生的？如何减少？答：同频干扰：是指相同载频电台之间的干扰如何产生的：蜂窝小区的结构产生的。
如何减少：合理的选定蜂窝结构与频率规划，表现为系统设计中队同频道干扰因子的选择。
若载波MHz f 8000=，移动台速度h km v /60=，求最大多普勒频移。
解：αλcos vf d =Hz c vf vf d 4.443600103108001060/8630max =⨯⨯⨯⨯⨯===∴λ 说明多径衰落对数字移动通信系统的主要影响。
答：①信息信号分散，信噪比低，传输语音和数据质量不佳；②可能引入尖锐的噪声，照成传输数据大量出错；③不同路径传来的信号互相相关，难以直接叠加。
增加接收电路单元的复杂度，从而提高系统的建设和运营成本。
多选题：请将下列每道题中包含正确答案的字母A 、B 、C 、D 填入题目相应的（ ）中。
错选、漏选、多选均不得分。
1、移动通信系统包括（ ABCD ）等。
A 、无绳电话B 、无线寻呼C 、陆地蜂窝移动通信D 、卫星移动通信2、电波传播环境中，以下哪些一般属于阴影衰落？（ AB ）A 、山地起伏B 、高低各异的建筑物C 、雷电雨雪等恶劣天气D 、茂密的林木等3、电波传播环境中，以下哪些一般属于多径衰落？（ AC ）A 、高大建筑B 、各种电磁干扰C 、通信体快速运动D 、发射功率不稳定4、目前移动通信中常见的微观分集的方式是哪三种？（ ABC ）A 、时间分集B 、频率分集C 、空间分集D 、以上都不是5、目前移动通信中应用的多址方式有（ ABC ）及它们的混合应用方式。
A 、FDMAB 、TDMAC 、CDMAD 、SDMA6、在FDMA 中主要的干扰有（ ABC ）。
扩频通信中窄带干扰抑制技术的研究与发展
干扰 更 接近 实际 情况 。推 导 了在一 阶 自回归模 型干
抑 制 方 法 。 基 于 状 态 空 间 的 Ｋ ｌ ｎＢ ｃ 方 法 【 ａｍａ － ｕ ｙ 】
扰条 件 下线性 预 测方 法 的窄带 干扰 抑 制性 能优 化 的
和抽 头延 迟 线 结 构 的ＦＲ（ 限 脉 冲 响应 ） Ｉ 有 线性 预 测
表 达 式 。 Ｍａ ｒ ｓｙ Ｅ在 Ｃ ｏ ｅ — ， ｎ ｌｔ ａ ｅ ｕｔ ｌｓ ｄ ｎ ｌ ａｙｉ ｌ ｒｓ ｌ ａ ｃ ｓ
ｆ ｒ ｔｅ ｒ ｅｔ ｎ ｏ ａｒｗ ａｄ ｉｔｒ Ｆｎ ｅ ｉ Ｎ ｏ ｈ ｅ ｃｉ ｆ ｎｒｏ ｂｎ ｎｅ ｅｅ， ｎ Ｐ ｊ ｏ ｆ ｃ
以便进 一 步促 进其 发展 与 应 用。 关 键词 高功 率 密度 ；窄带 干扰 ；通 信 系统 ；顽 存性
器 ［ 线 性 预测 方 法 的两 种 基本 结 构 。线 性 预 测方 ２ １ 是 法 抑制 直扩 系统 中窄带 干扰 的理论 依 据为 ：扩 频信
通 常情 况下 通信 的电磁 环境 十 分复 杂 。通 信条 件 比较 恶 劣 。 在模 式 繁多 和统计 特 性 时变 的干 扰 。 存 在 这些 干扰 中 ．高 功率 密度 的窄 带 干扰 已经 成 为破 坏通 信 系统 顽存 性 最 主要 的 因 素 之 一 。虽 然 ＤＳ Ｓ Ｓ （ 直接 序 列扩 频 ） 信 系统 自身具有 一 定 的窄带 干扰 通 抑制 能力 。 但ＤＳ Ｓ Ｓ 抑制 窄 带 干扰 的前 提 条件 是 假设 直扩 信号 功率 远 大于 窄带 干扰 的功 率 ．或 直扩 信号
闭 合 表 达 式 。Ｗａ ｇ Ｙ Ｃ等 在Ｒ ｊｃｉｎ ｏ ｌｐｅ ｎ ｅｅｔ ｆ ｍｕｔ ｌ ｏ ｉ
圜
直接序列扩频通信抗干扰性能分析
直接序列扩频通信抗干扰性能分析摘要简述了直接序列扩频通信基本原理，讨论了直接序列扩频通信的特点，对直接序列扩频通信系统的抗干扰能力进行研究，最后提出了几种用于提高该通信系统抗干扰能力的具体方法。
关键词直接序列扩频通信抗干扰通信对抗1 引言扩频通信即扩展频谱通信（spread spectrum communication），与光纤通信、卫星通信一同被誉为进入信息时代的三大高技术通信传输方式。
简单来说，扩频（调制）是这样一种通信技术：被发射的调制信号在发射到信道之前，被与传输信号无关的伪随机码进行频谱扩展，使之占有的带宽远远超过原有信息所需的带宽；而在接收端，接收信号则被本地伪随机码进行解扩处理，使其频带被缩小相同倍数。
在扩频通信中，信息已不再是决定调制信号带宽的一个重要因素，其调制信号的带宽主要由扩频信号来决定。
直接序列扩频通信具有很强的抗截获和抗干扰能力，近年来对该通信方式的研究也已成为通信对抗领域的重点。
本文在讨论直接序列扩频通信特点的基础上，分析直接序列扩频通信系统在不同干扰方式下的抗干扰性能，研究提高直接序列扩频通信系统抗干扰能力的具体措施。
2 直接序列通信系统2.1 直接序列的组成直接序列扩频系统是将要发送的信息用伪随机（pn）序列扩展到一个很宽的频带上去，在接收端，用与发端扩展相同的伪随机序列对接收到的扩频信号进行相关处理，恢复出原来的信息。
图1是直接序列系统的组成原理框图。
由信源输出的信号a（t）是码元持续时间为ta的信息流，伪随机码产生器产生的伪随机码为c（t），每一伪随机码码元宽度或切普（chip）宽度为tc。
将信息码a（t）和c（t）进行模2加产生一速率与伪随机码速率相同的扩频序列，然后再用扩频序列去调制载波，这样就得到已扩频调制的射频信号。
在接收端，接收到的扩频信号经高放和混频后，用与发端同步的伪随机序列对中频的扩频调制信号进行相关解扩，将信号的频带恢复为信息序列a（t）的频带，即为中频调制信号。
基于认知无线电的超宽带系统中窄带干扰抑制技术
2008年3月Journal on Communications March 2008 第29卷第3期通信学报V ol.29No.3基于认知无线电的超宽带系统中窄带干扰抑制技术周刘蕾1，朱洪波1，张乃通2（1. 南京邮电大学通信与信息工程学院，江苏南京210003；2.哈尔滨工业大学电子与信息技术研究院，黑龙江哈尔滨 150001）摘要：基于认知无线电的思想，在满足联邦通信委员会（FCC）频谱限制的基础上，提出一种能避开多个无线电台工作频段的UWB脉冲波形设计算法，从而达到抑制窄带干扰的目的。
仿真结果表明，提出的脉冲比通常使用的Scholtz脉冲的性能更优，抗干扰能力更强。
且此方法不需要在整个频段内降低UWB脉冲的功率谱密度，为提高UWB脉冲发射功率，增大UWB系统的通信距离，提供了一种灵活易行的方案。
关键词：认知超宽带无线电；频谱感知；脉冲波形设计；干扰抑制中图分类号：TN929.5 文献标识码：A 文章编号：1000-436X(2008)03-0135-06Narrowband interference suppression in UWB systembased on cognitive radio theoryZHOU Liu-lei1, ZHU Hong-bo1, ZHANG Nai-tong2(1. College of Telecommunications & Information Engineering, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210003, China;2. School of Electronic and Information Technology, Harbin Institute of Technology, Harbin 150001,China)Abstract: A novel adaptive UWB pulse shaping algorithm was presented for producing the expected spectral notches right in the frequency band occupied by the nearby wireless devices. Simulation results show that the proposed UWB waveform has a better single-link BER performance in AWGN channel, and stronger anti-jamming abilities than other conventional waveforms such as Scholtz’s monocycle, etc. Besides, the power spectral density of UWB pulse does not need to be reduced over the whole frequency band. Therefore, it is possible to expand the communication range of UWB systems by increasing the transmitted power of UWB pulse.Key words: cognitive ultra wideband; spectrum sensing; pulse waveform shaping; interference suppression1引言超宽带（UWB，ultra-wideband）技术正在成为无线通信领域的一个研究热点。
变换域窄带干扰抑制
绍几种常用的陷波算法的原理。
常用陷波算法分析
一阶矩法
这种算法的门限检测采用一阶矩的形式，门限 值定义为： Th
其中为门限优化系数，为均值，可以采用统
计的方法进行估算：
1 N
N
i
i 1
一阶矩法最大的特点就是简单，需要的计算量
小，然而单靠均值很难反应出干扰的强弱变化，
N 1
X (k) xL (n)e j2k S (k) I (k) N (k) n0
频域窄带干扰抑制算法研究
根据高斯白噪声的特性，其频谱仍为高斯随机过 程；另外当N足够大时，扩频信号的频谱近似为 高斯正态分布。因而扩频信号加高斯白噪声的频 谱，可以近似看成是高斯分布的。当施加干扰以 后，未被影响的频谱成分仍然是高斯分布的，但 存在干扰的频点上就不再是高斯分布，在这些频 点上信号的分布要高于期望信号分量，也就是说 频域内信号的方差增大了。干扰的强度越大，这 种影响越大，信号在偏离均值的地方出现的可能 性越大。这就说明，干扰门限的设置应当以信号 均值为基础，但是与信号方差有很大的关系。
频域窄带干扰抑制算法研究
设X (的k) 方差为 ，可2 得 的估 2计值 ： ˆ 2
ˆ 21 nBiblioteka n i 1Xi (k)
mX
2
其中 ， 为 个
mX
1 n
N i 1
Xi (k)
值N的算Xi术(k) 平均。
下面给出基于上述分析的干扰抑制算法原理图：
频域窄带干扰抑制算法研究
频域滤波器设计可作以下考虑： 其一是将频谱幅值高于门限的点置零而其它点的值保
SNRLoss
1 N
N
1
DSSS 系统窄带干扰抑制技术
摘要：本文分析直接序列扩频系统通信中的基于时域和变换域等传统干扰抑制方法存在的不足,提出一种基于离散傅立叶变换(D FT)的时域自适应陷波技术。
当干扰为时变窄带干扰时,基于D FT的时域陷波技术优于传统时域和变换域的窄带干扰抑制技术。
针对基于加窗离散傅里叶变换(DFT) 的直接序列扩频(DSSS) 系统窄带干扰抑制工程实现中的关键技术,分析了重叠相加法减小加窗对接收信号失真的效果, 并首次提出一种基于频域谱线的模平方服从指数分布假设条件下的干扰检测和处理算法——自适应多门限检测干扰抑制算法, 分析和仿真的结果表明, 该算法有较强的自适应性能, 可抑制扩频系统中存在的多种窄带干扰。
关键词：直接序列扩频；窄带干扰抑制；陷波器；自适应多门限检测；子带判决门限Abstract：This text analyzes the traditional interference suppression method shortcomings that based on time-domain and transform domain of the direct sequence spread spectrum system communication, as proposed Time-domain adaptive notch technology based on discrete Fourier transform (D FT). When the interference becomes narrow-band interference, the time-domain notch technology based on the D FT is superior to the narrowband interference suppression techniques of the traditional time-domain and transform domain technology. For key technologies of the direct sequence spread spectrum (DSSS) system narrow-band interference suppression project based on the windowed discrete Fourier transform (DFT) , the text analysis the effect of overlap-add and reduces windowed method to the received signal .For the first time proposed a method of Interference detection and processing algorithms under the assumption of Modulus square based on frequency domain spectrum obey exponential distribution- adaptive multi-threshold detection interference suppression algorithms, analysis and simulation results show that the algorithm has a strong adaptive properties, can inhibit a variety of narrow-band interference exist in the spread-spectrum systems .Keywords: direct sequence spread spectrum; narrowband interference suppression; notch filter; adaptive multi-threshold detection; sub-band Decision Threshold1 引言由于扩频通信具有抗干扰能力强、信息信号隐蔽、便于加密、任意选址、以及易于组网等独特优点，近几年来世界各国对扩频技术的研究已形成高潮，因而扩频通信作为一种新型通信方式得到了迅速发展和广泛应用。
扩频通信系统中chirp干扰的识别与抑制研究(1)
扩频通信系统中chirp干扰的识别与抑制研究摘要：扩频通信作为目前正在不断发展的先进通信技术，它的最大特点就是传输带宽比传统的通信方式要大几百倍以上。
由此具有抗干扰能力强，频谱功率低，保密性好，易实现码分多址等优点。
特别是其中的直接序列扩频通信方式，发展的最为成熟，应用最为广泛。
扩频通信系统对于平稳噪声有很好的抵抗力，但是对于非平稳的chirp噪声的干扰表现却不佳，而现在国内外也正在研究这方面的课题。
论文实现了一种基于在chirp基上展开的分数阶傅立叶变换来处理扩频通信系统中遇到的chirp干扰问题，利用分数阶傅立叶变换对于chirp信号良好的聚焦性，当chirp 干扰噪声的旋转角度在与其调频斜率一致时，分数阶傅立叶变换域便会呈现冲激，在适当的阈值下搜索并去除冲激后再进行反变换，从而来去除chirp干扰，并在此基础上做了计算机仿真实验。
仿真实验结果表明，该算法是有效可行的。
关键词：扩频通信；分数阶傅立叶变换；chirp信号；干扰识别；干扰抑制Research on the identification and suppression of chirp interference in spread spectrumcommunication systemsAbstract：Spread Spectrum communication is a continuous developing advanced communication technology, whose biggest character is that its transmission bandwidth is wider over hundreds times than the traditional means of communication. Spread Spectrum communication has many advantages such as good anti-interference, low spectrum power, good confidentiality, and easy to realize the CDMA. In particular, the direct sequence spread spectrum communication, is the most mature and the most widely used communication ways. The spread spectrum communication system has good resistance performance for the stationary noise, but for the non-stationary chirp noise, the performance is poor. Now the domestic and abroad are also looking into the issue. In this paper, the solution which is based on the chirp-launched on fractional Fourier transform to deal with the spread spectrum communication system encountered the chirp interference, using the good focus of the chirp signal in fractional Fourier transform, when rotate the chirp noise a appropriate angle corresponding with the chirp rate, fractional Fourier Transform representation will show a strong pulse .than search the pulse in the appropriate threshold and after the removal of the noise, transform the signal back. And all of those had been done in theform of computer simulation. The simulation results show that the method is feasible and effective.Keywords: Spread Spectrum communication; fractional Fourier transform; chirp signal; Interference identification; Interference suppression目录第一章绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 本课题目前的研究现状和研究意义 (1)1.3 论文研究的主要内容和组织结构 (2)第二章扩频通信 (4)2.1 扩频通信概述 (4)2.1.1 扩频通信的定义 (5)2.1.2 扩频通信的理论基础 (6)2.2 直接序列扩频工作方式 (8)2.3 其他工作方式 (15)第三章分数阶傅里叶变换 (18)3.1 分数阶傅里叶变换的研究与发展 (18)3.2 分数阶傅里叶变换定义及其性质 (19)3.2.1 分数阶傅里叶变换的定义 (20)3.2.2 分数阶傅里叶变换的性质 (22)第四章扩频通信系统中chirp干扰的识别与抑制的实现 (24)4.1 扩频通信中调制信号的仿真 (24)4.2 chirp干扰噪声的仿真 (26)4.3 分数阶傅里叶变换处理chirp噪声的基本原理 (27)4.3.1 chirp噪声的聚集性在分数阶傅里叶域的解释 (28)4.3.2 chirp噪声分数阶傅里叶域滤波的基本原理 (29)4.3.3 chirp噪声分数阶傅里叶域滤波模型 (30)4.4 chirp干扰识别与抑制的实验 (31)4.4.1 chirp干扰识别与抑制算法 (31)4.4.2 三种调制方式的chirp识别与抑制实验 (36)第五章总结 (45)致谢 (47)参考文献 (48)附录 (49)第一章绪论1.1 引言扩展频谱通信系统是在一个很宽的频带上，用于扩展基带信号(即信息)的频谱，然后再进行传输的一种系统。
直扩通信系统中的窄带干扰抑制及仿真
32科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N信 息 技 术直接序列扩频通信因本身所固有的扩频增益可以提供较强的抗干扰能力,因而在军事通信中被广泛运用;然而随着现代干扰技术的发展,干扰手段是越来越多。
在存在强窄带干扰的情况下,扩频通信系统性能会严重恶化,此时可用信号处理技术来弥补扩频处理增益的不足,通过信号处理的技术在不提高系统处理增益的情况下增强系统的干扰抑制能力。
本文主要讨论在解扩前采用时域自适应窄带干扰抑制技术进行抗强窄带干扰。
1 时域窄带干扰抑制技术基本原理时域窄带干扰抑制技术主要是利用自适应的算法来调整一个横向滤波器的系数,以达到抑制干扰的目的。
窄带干扰是非高斯的,样值间有很强的相关性,可以从过去取样值来估计当前样值;而扩频信号和噪声频谱平坦,以切普率取样的样值之间几乎不相关。
当接收信号同时包含宽带成分和窄带成分时,如果产生一个接收信号的预测值,那么预测值中将主要是窄带信号的预测值。
利用窄带信号和宽带信号在可预测性上的差异,得到一个窄带干扰的精确复制,然后在接收信号中消除复制出的信号,从而达到抑制窄带干扰的目的。
时域窄带干扰抑制技术的优点是不需要很多干扰信号的先验知识,就可以有效地抑制窄带干扰,且基于时域的抑制技术能更彻底的抑制干扰,但自适应算法需要迭代运算,需要收敛时间,使得实时性比较差,同时其收敛速度慢,往往只能处理平稳的窄带干扰。
基于最速下降法的L M S 算法的迭代公式如下:)()()()(n W n X n s n e T (1) (1)()2()()W n W n e n X n (2)其中μ为步长因子。
设x(k)包含正弦干扰信号和扩频信号b (k),以同频率的正弦信号作为理想参考信号,系统框图如图1所示。
2 时域自适应窄带干扰抑制技术在扩频通信系统中仿真及分析对于采用时域窄带干扰抑制方法进行仿真,系统仿真参数设置如下,码元速率256kbps,比特速率512kbps,调制方式采用BPS K,扩频序列采用m序列,序列阶数为3阶,扩频因子31,信干比-35dB,窄带干扰信号采用正弦信号,FIR滤波器的阶数N(即滤波器抽头个数)为128,自适应步长u=0.0002,输入信号抽样点数(即数据长度)为1024,采用LM S时域自适应算法进行滤波,滤波前后信号频谱图如图3、图4所示。
直扩通信系统的窄带干扰性能研究
1 引言
干扰是对有用信号有 害的各种波 形的总和 。 依据干扰的频谱带宽与扩频信号的频谱带宽相对 大小 , 扩频通信系统的干扰可以分为窄带干扰和宽 带干扰 。窄带干扰是指所占频带远远小于扩频信 号带宽的干扰信 号 , 包括音频干扰 、 自回归 ( A R ) 模型干扰以及其它可能的窄带数字信号 。宽带干 扰则是指那些所占频带与扩频信号可以比拟的干 扰信号 , 包括脉冲干扰 、 宽带高斯白噪声以及其它 的扩频信号 。本文主要是针对窄带干扰进行研究 。 目前 , 各国对直接序列扩频通信系统的窄带干 扰有了一定的研究
Pe rform ance A na lysis of DSSS w ith N arrow band Jamm ing
L iu Zh ihua L iu G uofang Y ang Y unsheng L iu Shufen g
( NO. 63888 T ro op s of PL A , J iyuan 454650 ) A b s tra c t M ode ls o f n arrow b an d jamm ing a re an alyzed an d s i m u la ted in th is p ap e r . T he fo r m u la o f D SSS d isp read in g p ro2 cess ion is d iscus sed. B ased on the ana lys is o f na rrow band jamm ing p e rfo r m ance in p rinc ip les, w e get the bes t jamm ing freq uen2 cy. Th e jamm in g effect is s im u lated us ing MA TLA B sof tw a re and th e res u lts p rov e th e co rrectnes s o f theo ry an alys is. Ke y w o rd s D SSS, na rrow band jamm in g, ou tp u t p ow e r o f jamm in g, b it e rro r ra te C la s s N um b e r TN 914. 42
扩频通信中自适应陷波对窄带干扰的抑制
应用 。近年来 ， 扩频通信 系统的侦察 、 干扰和抗干扰成
宽 的频带也为干扰提供 了更大的可能性 ， 使得系统更易 收到恒定窄带干扰、时变窄带干扰等多种干扰 的攻击 ， 同时 ， 当干扰功率过高 时 ， 由于当前技 术水平 难 以产生
ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｃ ｏ ｍｂ ｉ ｎ ａ ｉ ｔ ｏ ｎ ａ ｄ ａ ｐ ｔ ｉ ｖ ｅ ｎ ｏ ｔ ｃ ｈ ｃ ｈ ｓ ｐ ｒ ｅ ａ ｄ —ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｒ ｕ ｒ ｎ ｈ ａ ｓ ａ ｇ ｏ ｏ ｄ ｉ ｎ ｈ ｉ ｂ ｉ ｔ ｏ ｒ ｙ ｅ ｆｅ ｃ ｔ ｔ Ｏ ｎ ａ ｒ ｒ ｏ ｗｂ ａ ｎｄ
ｏ ｆ ｎａ ｒ ｒ ｏ ｗｂ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ｕ ｐ ｐｒ ｅ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ ． Ｂｕ ｔ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｏ ｆ ｎ ａ ｒ ｒ ｏ ｗｂａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎｃ ｅ ｉ ｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｓ ｅ ｓ ， ｔ ｈ ｅ
１ 引言
扩频通信 由于具有抗干扰能力强 、 信息隐蔽 、 便 于
加密 、 任意选址 和易 于组 网等 独特的优点 ， 得到 了广 泛
信号的频谱 ， 在接收端将包含干扰在 内的信号经相关运 算后扩展到直扩信号的整个频带 ， 使得干扰等效为一个 幅度较低频谱较平坦的噪声 ， 从而减小干扰对接收性能
Ｌ Ｉ Ｕ Ｃ ｈ ｕ ｎ — ｍａ ｏ ， Ｚ Ｈ ＡＮ Ｇ Ｗｕ ， Ｑ Ｉ Ｕ Ｂ ｉ ｎ ｇ － ｙ ｉ ， ＷＡ Ｎ Ｇ Ｙ ａ ｎ － ｑ ｉ ｎ ｇ
（ Ｕ ｎ ｉ ｔ ６ ３ ８ ８ ８ ｏ ｆＰ Ｌ Ａ ， Ｊ ｉ ｙ ｕ ａ ｎ Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ ４ ５ ９ ０ ０ ￣Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
直序扩频通信中窄带干扰抑制算法的研究 本科生毕业设计 精品
直序扩频通信中窄带干扰抑制算法研究专业学生姓名班级学号指导教师完成日期直序扩频通信中窄带干扰抑制算法研究直序扩频通信中窄带干扰抑制算法的研究摘要：扩频通信是指用于传输信号的信道带宽远远大于信号自身带宽的一种通信方式，它在抗噪声、抗干扰、抗多径衰落、码分多址、信号隐蔽性和保密性等方面具有较传统无线通信方式无可比拟的优势，从而与光纤通信、卫星通信一同被誉为信息时代三大主流通信传输方式。
由于扩频通信独具特色，自诞生之日起，就受到军方的极大重视。
近十年来，随着信息技术的迅猛发展与日益普及，扩频通信技术已在军用和民用通信领域得到广泛应用，并伴随GPS卫星定位、CDMA或3G手机等产品迅速进入大众生活。
介绍扩频通信的基本原理，主要特点和工作方式，重点讨论了直序扩频通信中窄带干扰抑制算法的研究，列举了4种干扰抑制方案，经过分析，最后采用FFT重叠变换干扰抑制算法，并用Matlab软件中的Simulink模块对其进行仿真，仿真中信息数码率为1Kb/s,扩频码率为255Kb/s，载波为510KHz,高斯白噪声信噪比为10dB,单音窄带干扰中心频率为510KHz,信干比为-2dB。
仿真结果表明，基于FFT的干扰抑制技术能够有效的抑制干扰，达到预期的效果。
关键词：扩频通信；窄带干扰；直序扩频；FFT重叠变换。
盐城工学院本科生毕业设计说明书（2013）Research of Narrowband Interference Suppression Algorithm in Direct Sequence Spread Spectrum CommunicationAbstract: The spread spectrum communication means that the channel bandwidth for transmitting signal is much greater than the bandwidth of the signal itself. It has unparalleled advantages for anti-noise, interference, resistance to multipath fading, code division multiple access, signal concealment and secrecy and so on compare with a traditional wireless communication, thus it is known as one of the three mainstream communications in the information age with the fiber optic communications and the satellite communications.Because the spread spectrum communication is unique, since the date of its birth, it was paid attention to by military. Over the past decade, with the rapid development of information technology and the increasing popularity, spread spectrum communication technology has been widely used in the field of military and civilian communication. and quickly come into public life accompanying the GPS satellite positioning, CDMA or 3G mobile phones and other products.The basic principles of spread spectrum communication, the main characteristics and working methods are introduced, narrowband interference suppression algorithm is discussed in the direct sequence spread spectrum communication. Four kinds of interference suppression schemes are listed, after analysis, and finally lapped transform interference suppression algorithm based on FFT is simulated using simulink of MATLAB. In simulation, speed of digital information is 1Kb/s, rate of spreading code is 255Kb/s, the frequency of carrier is 510KHz, SNR of Gaussian white noise communication channel is 10dB, frequency of interference is 510KHz, ratio of signal and interference is -2dB. Simulation results show that the interference suppression technique based on FFT can effectively suppress interference to achieve the desired results.Key words:Spread spectrum communication; narrowband interference; Direct Sequence Spread Spectrum; FFT lapped transform.直序扩频通信中窄带干扰抑制算法研究目录1 绪论 (1)2 课题研究的背景与意义 (2)2.1 课题研究的背景 (2)2.2 课题研究的意义 (2)3 扩频通信系统介绍 (3)3.1扩频的概念 (3)3.1.1扩频通信的理论基础 (3)3.1.2扩频通信的主要性能指标 (4)3.1.3扩频通信的主要特点 (4)3.2扩频通信原理及工作方式 (6)3.2.1扩频通信的工作原理 (6)3.2.2扩频通信的工作方式 (7)4直序扩频通信中窄带干扰抑制算法研究 (9)4.1时域线性自适应算法 (9)4.2时域非线性自适应算法 (11)4.3频域自适应算法 (12)4.4 FFT重叠变换干扰抑制算法 (14)5窄带干扰抑制算法的仿真 (18)5.1干扰信号的产生 (18)5.2 干扰抑制模块的仿真 (20)5.3 仿真结果分析 (29)结束语 (33)参考文献 (34)致谢 (35)盐城工学院本科生毕业设计说明书（2013）直序扩频通信中窄带干扰抑制算法的研究1 绪论随着人类社会进入信息社会，通信现代化是人类社会进入信息时代的重要标志。
卫星扩频通信中一种简化的窄带干扰抑制方法
2004 年 12 月 JOURNAL OF CIRCUITS AND SYSTEMS December ， 2004 文章编号：1007-0249 (2004) 06-0086-04卫星扩频通信中一种简化的窄带干扰抑制方法*梁继业1， 刘会杰1， 杨琳2， 梁旭文1， 杨根庆1（1. 中科院 上海微系统与信息技术研究所，上海 200050；2. 电子科技大学，四川 成都 610054）摘要：针对卫星扩频通信中的强窄带干扰，提出了一种基于频域处理的窄带干扰抑制技术。
该技术采用了简化的自适应方法估计接收信号中噪声的功率，确定窄带干扰与噪声之间的阈值。
通过降低高于阈值的干扰谱线的幅度同时保持这些谱线的相位信息，降低了处理后信号中的干扰能量，使接收信号信噪比大大提高。
该窄带干扰抑制算法的复杂度比较小，硬件实现占用的资源较少。
关键词：卫星扩频通信；窄带干扰抑制；DFT ；噪声估计中图分类号：TN927.2 文献标识码：A1 引言扩频通信通过在发送端将有用信号频谱扩宽，在接收端利用相关特性将有用信号能量加以集中，滤除了不相关的干扰和噪声，大大提高了信噪比，具有较强的抗干扰能力。
同时，扩频信号能在低功率、低信噪比下传输，有具有较强的防截获能力。
因此，基于扩频的CDMA 通信技术在卫星通信中得到广泛应用[1]。
由于卫星通信的路径损耗大、接收功率低，容易受到大功率窄带信号的干扰，从而使解扩后的干扰电平提高，系统性能下降。
因此，为了提高卫星扩频通信质量，从上世纪70年代开始，研究人员从时域、频域等不同角度提出了不同的窄带干扰抑制措施，其中采用频域抗窄带干扰的方法[2,3,4]主要基于以下思路：信号所包含的主要信息保留在频谱的相位谱中，幅度谱只是表征了信号的功率，只需保留信号的大部分相位信息，就可以有效的恢复信号[5,6]。
根据接收信号中的窄带干扰与宽带扩频信号和噪声具有不同带宽和功率分布特性，本文对窄带干扰严重的部分带宽限幅抑制了大部分的窄带干扰能量，同时保留扩频信号的大部分能量，使抗干扰后的接收信号能正确的同步和解扩。
卫星扩频信号抗窄带干扰性能限研究
收稿日期:2014-10-16基金项目:湖南省自然科学基金资助项目（09JJ5044）作者简介:王明（1986-），男，硕士研究生，主要研究方向：无线通信㊁传感网络㊂2015年12月宇航计测技术Dec.,2015第35卷 第6期Journa1of Astronautic Metro1ogy and MeasurementVo1.35，No.6文章编号:1000-7202（2015）06-0064-04 中图分类号:TN927文献标识码:A卫星扩频信号抗窄带干扰性能限研究王 明 李长庚(中南大学物理与电子学院,长沙410083)摘 要 卫星扩频信号的抗干扰性能关系到卫星链路系统的安全性㊂在高精度测距和有限星载处理能力约束下增加抗干扰环节会增加信号接收机复杂度并且引入测距误差，定量分析扩频测距中的天然抗窄带干扰能力可以为在什么条件下不需要采取抗干扰措施提供决策，对优化系统设计具有重要意义㊂本文对扩频测距的抗窄带干扰性能限进行了定量计算㊁分析，设计了实验测试方法和系统，达到了预期目的㊂关键词 卫星链路 抗干扰 窄带 性能Research on Performance Bound Against Narrowband Interferenceof Satellite Spread Spectrum SignalWANG Ming LI Chang-geng（Schoo1of Physica1Science and Techno1ogy，Centra1South University，Changsha 410083）Abstract The anti jamming performance of transceiver re1ations security of inter-sate11ite 1inks sys-tem，under high precision ranging and 1imited spaceborne processing capacity，increasing anti-interfer-ence part wi11increase the comp1exity of the transceiver and the introducing ranging error，so quantitative ana1ysing natura1abi1ity against narrowband interference of spread spectrum ranging can provide decision to not need to take anti-jamming measures，under what conditions.It is important for optimizing systemdesign.The paper takes the performance bound of against interference of inter sate11ite 1ink transceiver asthe research target.Researching on the key technica1issues by quantitative ca1cu1ation，ana1ysis，design experiment test method and system，achieved the desired purpose.Key words Inter-sate11ite 1inks Antijamming Narrowband Performance1 引 言普遍认为直扩系统的抗窄带干扰能力由其扩频处理增益决定[5~7]，很多文献中都用其扩频增益来表示抗干扰容限[8]，但是相关输出信噪比满足条件不一定能满足测量精度的要求㊂Betz 等人在文献[9]中基于谱分析综合考虑信号功率谱㊁前端带宽㊁超前减滞后码间隔㊁码环带宽㊁预检积分时间等因素，分析了窄带干扰对码跟踪精度的影响㊂针对干扰情况下的伪码跟踪精度的分析，传统分析假设干扰服从高斯分布，并忽略了伪码离散谱线的影响㊂Betz 基于窄带高斯干扰给出了非相干延迟锁相环的跟踪误差解析表达式[3]㊂国内外对抗窄带干扰性能限的研究主要是从扩频增益上得出干扰功率，对干扰对测距误差的影响的研究主要是在基于干扰为高斯假设㊁忽略伪码离散谱线时分析伪码跟踪精度，集中在接收机的某种实现方式上㊂而很少研究对测距误差影响最大时的窄带干扰的时域波形，给出在某个容许测距误差下扩频信号的天然理论抗窄带干扰能力㊂盲目增加抗干扰环节会增加收发信机复杂度并且引入测量误差㊂定量分析通信链路抗窄带干扰性能限可以为抗干扰的措施的选择与参数的选定提供理论支撑，具有重要的理论价值和实际应用价值㊂2 扩频信号抗窄带干扰性能限的定义2.1 测距原理测距通常通过测量时延实现㊂如图1所示，卫星A 在t 1时刻发送信号，卫星B 在t 2时刻接收到信号，则信号从A 到B 经过的时延为t 2-t 1，卫星之间的距离就是v （t 2-t 1），其中，v 是信号传输速度（3.0*108m ／s）㊂图1 卫星测距原理示意图2.2 时延量值测量模型由上可知，星间距离测量最终转化为对时延的测量，卫星间距离测量误差也可以转化为时延测量误差，此时时延成为被测量值，‘测量原理“中称其为时延量值㊂为了完成对时延量值的测量，需要对被测量值建立测量信号模型，称为时延量值测量信号模型[3，4]㊂对被测量值建立的测量信号模型如式（1）所示㊂x （t ）＝g （t，）+w （t）ɪa，[]b t ɪ[T a ，T b ]g （t，）＝s （t-{（{||||）（1）式中：x （t ） 实际测量信号;g （t，） 理论测量信号; 被测量值;[a，b] 量值的取值范围;[T a ，T b ] 测量信号的取样时间集;w （t ） 测量噪声㊂2.3 抗窄带干扰性能限的定义为了分析扩频测距的天然抗窄带干扰能力，本文用距离测量误差来衡量窄带干扰的影响㊂定义扩频测距的抗窄带干扰性能限如下：设定一个容许测距误差εu ，给定干扰信号的频率㊁带宽，能使e u max ȡεu 的最小干扰信号能量P u min ㊂考虑实际工程应用情况，可以研究给定频率㊁带宽和能量的干扰信号能够引起的测距误差的最大值与这些干扰参数之间的函数关系，即e u max ＝g （w u ，b u ，P u ）＝max（f （w u ，b u ，P u ））（2）由式（2）可知，当给定干扰信号频率㊁带宽时，干扰信号能量与测距误差上限具有准确的函数关系，当测距误差上限大于等于测距容许误差时，有P u min ＝min｛P u 1g （w u ，b u ，P u ）ȡεu }（3）如式（3）所示，此时对应的干扰信号能量P u min 就是能使e u max ȡεu 的最小干扰信号能量㊂所以，扩频测距的抗窄带干扰性能限就是P u min ㊂3 窄带干扰下测距误差上限的定量分析对于窄带干扰，为了与单频干扰相对应，在本文中，约定使用如下概念 窄带干扰的幅度Au （t ）＝A ㊃u 0（t ）（4）式中：u 0（t ） 能量归一化的干扰信号;u （t ） 窄带干扰信号㊂则干扰信号能量与幅度的关系如下P u ＝A 2（5）本文研究的目标是抗窄带干扰性能限㊂即假设给定测距容许误差ε，给定干扰中心频率w u ，带宽B，能使测距误差上限e u max ȡε的最小干扰能量，由式（5）可知能量与幅度是一一对应的关系，即最小干扰幅度A ε＝min｛A 1e u max ȡε}（6）一般情况下，抗窄带干扰性能限应该是某个干信比值㊂本质上进行定量分析的话，抗窄带干扰性㊃56㊃ 第6期 卫星扩频信号抗窄带干扰性能限研究能限应该是在中心频率为w u ㊁带宽为B 条件下，满足式（6）的干信比值㊂对抗单频干扰性能限的研究是对某一频率的单频信号进行相位㊁幅度的搜索得到最小干扰幅度㊂窄带干扰的函数形式多样，试想其中某一种函数形式的干扰信号干扰效果最好，那么可以找出这个信号，类似于对单频干扰的计算方法，对其在某一中心频率㊁带宽进行幅度㊁相位等参数的搜索，得到最小干扰幅度，这种函数形式窄带干扰的最小干扰幅度就是所有窄带干扰的最小干扰幅度㊂为了便于表述，在本文中约定使用如下概念 最佳干扰信号：所有有限长窄带序列中具有干扰效果最好的一种函数形式的窄带干扰㊂假设u 0（t ）为最佳干扰信号，则干扰信号经匹配滤波[7，9]输出r（）＝A ㊃r 0（）（7） 其中r 0（）＝u 0（t ）*h （t ）（8） 则匹配滤波输出y（）＝R s（）+A ㊃r 0（）（9） 假设对应的 平衡方程 如1y（x）1ȡ1y（）1（10）假设对应的干扰信号r 0（）具有明显的 脉冲特征 远离0点时近似为0，则可以借鉴单频干扰性能限的计算方法㊂用幅度搜索的方法，令变量A 从小到大递增，搜索最小幅度A ㊂以给定容许误差1x1＝ε0ɤT c 为例，可形成如下基本算法框架：（1）初值：设定一个初值A ;（2）计算：幅度A 对应的匹配滤波信号y（）;（3）搜索：y （）的最大值点x;（4）判断：若1x1＝ε0，则停止循环;（5）循环：若1x1＜ε0，则按步长增加幅度：A＝A +δA ，转向第（2）步㊂由上面的基本关系式和算法程序可以近似计算出抗窄带干扰性能限，对其计算结果分析如下：（1）性能限与频率成单调递增关系，频率越大，性能限越大㊂图2表示的是在带宽为0.001w c 的算例下性能限的计算结果，性能限整体上随着频率的增加逐渐增大，但是由于匹配滤波器的频谱特性，性能限在局部频率范围内上下波动明显，性能限的最小值如图中所示是11.8723dB㊂图2 带宽为时性能限的计算结果（2）性能限与带宽成单调递减关系，带宽越大，性能限越小㊂图3表示的是不同带宽下性能限的计算结果，性能限随着带宽的增加逐渐减小㊂为了清晰地对比带宽不同的效果，作图时频率采样间隔加大，因此性能限在局部范围内的波动特征不明显，其最小值也有可能取不到，此时带宽为0.001w c 的性能限如图中所示为15.2092dB，图中最差性能在带宽为0.024w c 时的性能限为3.5152dB㊂图3 性能限随带宽的变化关系4 实验测试实验测试系统的任务是：能够分别采用相干测试法和非相干测试法测试验证理论研究结果㊂实验测试系统主要包括信号源㊁信号处理模块㊁计算机系统三个部分㊂其总体结构图如图4所示㊂㊃66㊃宇航计测技术2015年图4 实验测试系统总体结构图实验测试系统的各分系统说明如下：（1）信号源信号源的任务主要是扩频信号和干扰信号的生成与叠加，针对相干测试方法和非相干测试方法其结构稍有不同㊂针对相干测试法的信号源结构如图5所示㊂图5 相干测试法信号源结构图其中扩频信号源与干扰信号源的时钟要同源，以保证其相位对准㊂针对非相干测试法的信号源结构如图6所示㊂图6 非相干测试法信号源结构图其中扩频信号源与干扰信号源的时钟是相互独立的，不需要相位对准㊂（2）数字信号处理模块数字信号处理模块的主要任务是采用匹配滤波器算子完成对时延量值的测量，并将时延量值的估计值传输给计算机系统㊂（3）计算机系统计算机系统的主要任务是接收数字信号处理模块上传的时延量值的估计值，并计算时延量值的测量误差，通过人机交互界面显示出来㊂5 结束语通过分析窄带干扰特征，找出了一个准最佳干扰信号，与单频信号类似，把准最佳干扰信号对测距误差的影响进行分析;抗窄带干扰性能限可以通过有限数值计算近似得到，本文给出的优化计算方法具有足够的近似程度，其偏差可定量得出;在全频率范围内匹配越界都可以出现;性能限随频率增加先增大后减小，在频带中心附近最小;性能限与测距容许误差呈单调递增关系;性能限与带宽成单调递减关系;在带宽为0.001w c ㊁测距容许误差ε＝0.1Tc时，抗干扰性能限是在中心频率为0.56f c 处的-0.71403dB㊂参考文献[1] 郭淑霞，胡占涛.窄带干扰下北斗卫星导航信号性能分析[J].计算机应用研究，2014，31（2）：507~510.[2] 寇艳红.GPS 原理与应用[M].北京：电子工业出版社，2012：181.[3] Betz J.W.Genera1ized Theory of Code Tracking with anEar1y-Late Discriminator Part I Lower Bound and Coher-ent Processing [J].IEEE TRANSACTIONS ON AERO-SPACE AND ELECTRONIC SYSTEMS.2009，45（4）：1538~1550.[4] 刘禹圻，胡修林等.卫星导航信号抗单频干扰性能研究[J].电子学报，2011，39（6）：1410~1416.[5] 曾兴雯，刘乃安，孙献璞.扩展频谱通信及其多址技术[M].西安：西安电子科技大学出版社，2004.[6] 胡波，胡修林，余晓园.不同频率位置的窄带干扰对通信性能的影响分析[J].信号处理，2005，21（5）：548~550.[7] Ho1mes J K.Coherent spread spectrum systems [M].New York：Wi1ey-Inter science，1982.[8] 张春海.直接序列扩频通信系统抗干扰技术研究[D].国防科技大学，博士论文集，2006.[9] Betz J W.Effect of Narrowband Interference on GPS CodeTracking Accuracy [C].in：Proeeedings of ION NTM 2000.Anaheim，CA，2000.16~27.㊃76㊃ 第6期 卫星扩频信号抗窄带干扰性能限研究卫星扩频信号抗窄带干扰性能限研究作者：王明， 李长庚， WANG Ming， LI Chang-geng作者单位：中南大学 物理与电子学院,长沙,410083刊名：宇航计测技术英文刊名：Journal of Astronautic Metrology and Measurement年，卷(期)：2015,35(6)引用本文格式：王明.李长庚.WANG Ming.LI Chang-geng卫星扩频信号抗窄带干扰性能限研究[期刊论文]-宇航计测技术 2015(6)。
一种改进的直扩系统频域抑制窄带干扰算法
其 中 ，（） 信 息 数 据 经 过 扩 频 和 Ｂ Ｓ 调 制 ｓ￡为 ＰＫ 得 到 的 发 射 信 号 ， 是 均 值 为零 ， 率 谱 密 度 为 （） 功 Ⅳ。２的加 性 高斯 白噪 声 ， （） 窄 带干 扰 信 号 。然 ／ Ｊ ｆ为
后 将 输入 的 时域 信号 进行 Ｆ Ｔ 变换 ， Ｆ 通过 下述 的 自
数分 布 的数 字特 征可 知 ：
Ｅ（ ） １， ａ （ 一 １ Ｘ ＝ ｖ ｔ Ｘ） ／ 。 （） ２
良好 的抑制 效果 。 文 引入 一种 切换 准则 ， 大 干信 本 在 比情 况 下 采 用 门 限抑 制 法 ， 在 小 于 信 比时切 换 到 而 扩频 系统 本 身进 行 干扰 抑制 。并 且 应用 该准 则 分别 对不 同强度 的正 弦单 音 干扰 抑制 进 行仿 真和 分 析 。
ｌ 基 于 快 速 傅 里 叶 变换 （ Ｆ 的 自适 Ｆ Ｔ）
应 多 门 限干 扰 抑 制 算 法
Ｆ Ｔ 是 常 用 的频 谱 估 计 方 法 之 一 ， 于 Ｆ Ｔ Ｆ 基 Ｆ 的频 域 自适 应 多 门限干 扰 抑制 算 法 ［ 的流程 图如 图 ９
１所 示 。
频域 自适应 多门限算法
一
种 改进 的直 扩 系统频 域 抑 制窄 带 干扰 算 法
邹 宁 ， 松 涛 ， 凯 ， 明 园 徐 刘 刘
（ 军工程大学工程学 院 ， 安 空 西 ７０３） １ ０ ８
摘
要： 提出了一种基于 比较变异系数统计平均 的自适应 多门限窄带干扰抑制算法 。该算法用变异系数 的统计平 均作 为
延 迟 线 构成 预 测 型滤 波 器 ， 一 种是 利 用 傅立 叶变 另 换 在 变换域 （ 域 ） 频 构成 带通 滤波 器 。这 两 类滤 波器
扩频通信系统的抗干扰研究
Ｖ０ ． ６ Ｎｏ ６ １２ ． Ｄｅ ． ２ １ ｃ ０ｌ
２１ ０ １年 １ ２月
文章编号 ：０４—１７ （ ０ １ ０ ０ ０ ０ １０ ４ ８ ２ １ ） ６— １７— ５
扩频通信 系统 的抗干扰研究
李 大军
（ 成都理 工 大学 信 息 工程 学 院 ， 四川 成都 ６ ０ ５ ） １０ ９
的用户数对扩频通信 也是一种 限制 ， 重叠越 多， 信 噪 比越低 ， 错 概 率 增 加 ， 就 需 要 通 过 分 配 频 带 差 这 或制定法规来提高频带 的利用率． 扩展频谱 通信技 术 只有在 克 服这 些 限制 的过 程 中才 能 不 断 成 熟 ， 得 以完 善 ． ２ １ 扩频 通信 的基 本原 理 ．
学 报 （自 然 科 学 版 ）
ＪＵ Ｎ Ｌ Ｆ Ｈ Ｎ Ｚ Ｏ ＮＶ Ｒ ＩＹＯ Ｇ ＴＩＤ ＳＲ （ ａ ｒ ｃｎｅ Ｏ Ｒ Ａ Ｅ Ｇ Ｈ ＵＵ ＩＥ Ｓ ＦＬ Ｈ ＵＴ Ｙ Ｎ ｔａ Ｓｉ ｃ） ＯＺ Ｔ Ｉ Ｎ ｕｌ ｅ
ｚｔ ｓ ｇＳ ａ ｎ ｎｆｒ ｌ ａ ｄｔｅｉ ｐｏｅ Ｆ （ Ｔ Ｄ ）ａ ｏｉ ｍ． ｒｍ ｔｅＲ － Ｆ ｇｒｈ ｓ ａｅ ｕｉ ｈ ｎ ｏ ｍｕａ ｎ ｈ ｍ ｒ ｄＤ Ｔ Ｒ — Ｆ ｄ ｎ ｏ ｖ Ｔ ｌ ｒｈ Ｆｏ ｈ ＴＤ ａ ｏｉ ｍ ｇ ｔ Ｔ ｌ ｔ
收 稿 日期 ：０ １ ０ ３ ２ １ — ３— １
被应 用 于民用 通信 领 域 ． 接 序 列 扩频 系统 抗 干 扰 直 的方 法通 常是 将要 发送 的信 息 用伪 随机 （ Ｎ）序 列 Ｐ 扩展 到一 个很 宽 的频 带 上 ＿ ， 接 收端 用相 同 的伪 １在 ｊ 随机 序列 对接 收到 的扩 展 信 号进 行 相 关 处 理 ， 复 恢 原来 的信 息 ． 于 干 扰 信 号 与 伪 随 机 序 列 不 相 关 ， 由
直扩系统中窄带干扰抑制技术
直扩系统中窄带干扰抑制技术郭文飞;郑建生;张提升;吕瀚【摘要】直扩系统中常常利用能量聚集度对窄带干扰进行定位,然后对干扰所在子带进行处理,从而达到抑制干扰的目的.当某次分解中左右节点中含有相近能量干扰时,将导致能量聚集度均匀而错误停止分解.为了解决这个问题,提出了一种利用多层分解对干扰进行定位的方法.当某节点的能量聚集度小于门限时,强迫子带算法继续分解并求取其子节点能量聚集度,对子节点进行递归操作,预订的多层能量聚集度均小于门限时,才最终断定节点频谱均匀,并将该节点合并.利用变步长自适应小波包变换对直扩系统中窄带干扰抑制进行了仿真.实验结果表明,在干扰处于滤波器组中央时,多层分解能量聚集度判决法仍能有效对窄带干扰进行准确定位.%Narrowband interferences in DSSS system used to be located by energy compaction measure, and suppressed in sub-bands. However, if two sub-bands include approximate interference energies, the decomposition will terminate mistakenly. In order to solve this problem, a multi-level decomposition method was proposed to accurately locate narrowband interference (NBI).A sub-band node was further decomposed even if the energy compact value at this sub-band didn't exceed the predefined threshold. Recursive operation was executed to the son-nod untill the predefined multi-level energy values were all lower than the threshold, then the node was regarded as spectrum evenness and combined. Simulations were carried out by using the variable step adaptive wavelet packet transform, with the results that the multi-level decomposition method could accurately locate the NBI even when it was just in the center of the filter-bank.【期刊名称】《解放军理工大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(012)005【总页数】6页(P425-430)【关键词】直接序列扩频;窄带干扰;小波包变换;多层分解;能量聚集度【作者】郭文飞;郑建生;张提升;吕瀚【作者单位】武汉大学电子信息学院,湖北武汉430079;武汉大学电子信息学院,湖北武汉430079;武汉大学电子信息学院,湖北武汉430079;武汉大学电子信息学院,湖北武汉430079【正文语种】中文【中图分类】TN914.42直扩系统中，时域自适应处理技术和变换域处理技术是当今被广泛研究的两类抗窄带干扰NBI（narrowband interference）技术。
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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 .1Feb .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)01-0006-04Study on Narrow -band Interference Rejecti on i n SpreadSpectru m Syste m sYU Ji a n-hua 1Z HANG Guo -j u n 2PAN Zh-i j u n1(1.Chang z hou R ad i o P l ant Co.,L td .,Changzhou 2130012.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 ydiscusses 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 ld0.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 00,00K 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 TY(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)sx ((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x I =x j -1x j,x Ò=xj x j +1(6)则它们的重叠变换公式为X Ñ=P T x Ñ,X Ò=P Tx Ò(7)其中X Ñ和X Ò是输入信号经重叠变换所得到的变换域系数矩阵。
P k [n ]=h [n ]2M cos[(n +M +12)(k +12)2M](8)其中0[n [2M -1,0[k [M -1h [n ]=-sin[(n +12)P2M](9) 利用(6)式将输入信号映射到变换域后,需要根据直接序列扩频信号以及窄带干扰信号谱的特点(即窄带干扰的谱比较集中,而期望信号的谱具有平坦的特性)来准确地分辨期望信号和窄带干扰,并抑制相应的窄带干扰,x ^j =P I X ^I +P ÒX ^Ò(10)其中P Ñ和P Ò分别表示变换矩阵P 的左半部分和右半部分,x ^j 为去干扰后的信号。
2.3 基于傅立叶变换(DFT)扩频技术利用具有良好特性的扩频码把窄带信号的能量扩散到一个很宽的频带中,在接收端再利用扩频码相关运算把信号能量集中起来。
由于扩频码的相关特性,扩频信号的频谱一个非常重要的特点是它在一个很宽的频带内是平坦的,当DS 扩频信号中有强的窄带干扰存在时,能在傅立叶域很容易地分辨出来。
利用这个特点,可以利用DFT 变换实现窄带干扰的抑制。
实现框图如图3所示。
图3 FFT 变换域窄带干扰抑制流程DFT 虽说有多干扰抑制、无需收敛过程、结构简单等优点,但是由于在做DFT 时的加窗处理,使得干扰的频谱发生泄漏,从而导致干扰抑制不彻底。
2.4 基于重叠加窗傅立叶变换(L WDFT)在上一小节中,利用DS 信号在频域的特点可以将干扰去除,但对数据段的截短操作造成了频谱泄漏,通常可以采用对分段数据进行加窗[4]的方法减小频谱泄漏。
从时域来看,加窗实质上是对输入数据进行加权,窗函数从中心向两端逐步衰减,保证了数据段两端的平滑,从而达到了减小频谱泄漏的目的。
加窗的目的在于准确估计信号的频谱,然而却会使输入信号在时域发生畸变,从而带来额外的信噪比损失。
利用重叠加窗的方法会改善这种损失,这种重叠类似于重叠变换。
图4为具体的基于加窗重叠的DFT 窄带干扰抑制流程图。
图4 基于重叠加窗FFT 变换域窄带干扰抑制流程(a)抑制单个单音干扰性能图(b)抑制频变单音干扰性能图图5 不同变换域窄带干扰抑制性能图3.性能仿真仿真环境:采用BPSK 的直扩模型,扩频码采用m 序列,KLT 、MLT 和FFT 变换的采用相同的数据块长度;加窗重叠FFT 变换采用和调制重叠变换相同的重叠因子,即重叠分段长度的1/2,窗函数选择B lackm an 窗;干扰检测和干扰陷波采用基于门限置零[5]的方法,使用MATLAB R2006a 软件进行仿真。
图5(a)是一个单音干扰下各种变换域去干扰的性能仿真图,干信比为20dB ,干扰频率在载频附近;图5(b)为E b /N 0=5dB 背景噪声下,干扰频率变换时各方法的干扰抑制鲁棒性效果仿真图。
8 常 州 信 息 职 业 技 术 学 院 学 报2009年2月由图5(a)可以看出:KLT变换得到的去干扰性能最好,但是复杂性最高,对实时系统而言不可行; LT变换效果次之,复杂性略高于FFT变换;FFT变换效果最差,由上一节的分析可知,这种性能的恶化是由于其截短引起的频谱泄漏较为严重造成的;基于加窗重叠变换的方法较FFT有明显改善,但相对于LT变换来说仍然不够好,且其复杂度和LT相当。
由5(b)可以看出,当干扰频率不断变化时, FFT变换的去干扰性能很差,而LT变换的性能很稳定。