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。
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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。