擴頻通信中窄帶干擾抑制技術(shù)研究

系統(tǒng)的調(diào)制方式、擴頻通信的性能分析。本運用自適應(yīng)抵消濾波法和自適應(yīng)抵消法和算法的誤碼率都低，改進(jìn)的譜減法要比算法和自適應(yīng)抵關(guān)鍵字：Nowdays,Becausethespreadspectrumtechnologyistheproductofthecombinationwiththeexpansionalbandwithandcommunication,it esanextremlyimportantresearchbranchanddirectioninthecommunication.Firstly,thedevelopmentsituationsofspectrum-spreadcommunicationandnarrowbandinterference-prooftechnologyathomeandabroadarestudiedinthispaper.Thebasictheoriesofspectrum-spreadcommunicationsarestudied,includingthetheoreticalfoundations,spectrum-spreadclassifications,spectrum-spreadpseudo-randomcodes,spectrum-spreadmodulationsystem,performanceysisofspectrum-spreadcommunication.theusesofadaptiveoffsetfilteringandspectralsubtractionofnarrowbandinterferenceareadoptedtostudyspectrum-spreadcommunicationandnarrowbandinterference-proofsuppression.Secondly,thestudyofthenarrowbandinterference-prooftechnology,whichincludestime-predictiontechnology,frequency-narrowbandinterferencetechnology.Moreover,principlesofadaptiveoffsetfilteringandspectralsubtractionofnarrowbandinterferencemethodsarestudied.Withthesetwomethods,itrestrainsnarrowbandinterferencesignals.andadoptedsimulationtoolstosignalforbersimulation.Theerrorratehasbeencarriedonsimulationtoolwhichbasedon .withthesimilationresultswecanconcludethefollowingthings.WiththesameSNR,theimprovedmethodofspectralsubtractionhasalowererrorrateandhasabettereffectofinterferencesuppressionthanthemethodofadaptiveoffsetandthemethodofalgorithm. algorithm;NarrowbandInterference;Adaptiveoffset 研究背景及其意 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn) 擴頻通信的發(fā)展現(xiàn) 窄帶干擾技術(shù)的發(fā)展現(xiàn) 擴頻通信的理論基 擴頻系統(tǒng)分 擴頻偽隨機 M序 Gold序 M序列和Gold序列的產(chǎn) 相關(guān)性比 擴頻系統(tǒng)的調(diào)制方 擴頻通信的性能分 時域預(yù)測技 頻域窄帶干擾技 自適應(yīng)抵消濾波 譜減法的基本原理及其改 仿真工具簡 擴頻通信模 擴頻通信系統(tǒng)模 擴頻通信仿真模 仿真結(jié)果和性能分 不同幅度的正弦干擾信號的誤碼率仿真曲 信號經(jīng)M序列和Gold序列擴頻后的誤碼率仿真曲 經(jīng)過改進(jìn)的譜減法濾波后的誤碼率仿真曲 經(jīng)過自適應(yīng)抵消濾波后的誤碼率仿真曲 誤碼率仿真圖比 現(xiàn)狀，通信技術(shù)的發(fā)展越來越快，使得通信這一領(lǐng)域出現(xiàn)了多元化的壞境，所以必然會出現(xiàn)復(fù)雜多變的通信干擾。正是這樣才對民用通信系統(tǒng)和通信系統(tǒng)都會造成極大的和破壞。當(dāng)前，各地都在花費大量的人力和物力積極研究抵的通信系統(tǒng)和相關(guān)技術(shù)。例如，擴頻通信系統(tǒng)。擴頻通信系統(tǒng)擁有一些優(yōu)越的特點；如具有很好的抗普通干擾和抗多徑干擾能力、抗多徑、隱蔽性強和很好的抗偵察、、側(cè)向能力、具有很好的選址功能等，這些都是能很好的改善系統(tǒng)性能為我們所用由于擴頻通信系統(tǒng)在通信方面擁有這些的特點致使得許多研究人員喜歡把通信干擾抑制當(dāng)成通信研究的重點，這次 就是對窄帶干擾在擴頻通信中的干擾抑制技術(shù)的研究。來和防御敵人的干擾破壞。至今，擴頻技術(shù)在民用和通信方面仍處于不（N碼N碼相乘來進(jìn)行解調(diào)，這樣就可恢復(fù)出原來的信息數(shù)據(jù)。這種方法顯然與傳統(tǒng)的通信方式有所不同，于是便成為一種新型的通信方式，特別引人注意,因此擴頻通信技術(shù)的發(fā)展將是一場信息。隨后在軍事領(lǐng)域中備受關(guān)注。1983年，在通信開放了三個擴頻頻段，頻通信才開始應(yīng)用于民用的通信領(lǐng)域中，之后窄帶干擾抑制技術(shù)逐漸受關(guān)注。研1時域技時域技術(shù)利用窄帶信號的強相關(guān)性和擴頻信號的非相關(guān)性進(jìn)行抑制處理。在研究時域窄帶干擾抑制非線性自適應(yīng)算法時人們經(jīng)常采用歸一化算法相比的算法在一定的程度上減輕了梯度噪聲放大問題收斂速度也得到相應(yīng)提高。擴頻通信技術(shù)是將傳輸信息通過調(diào)制與偽隨機碼相乘后達(dá)到一定帶寬進(jìn)行發(fā)送，在接收端再與偽隨機碼相乘后經(jīng)過解調(diào)恢復(fù)出原來信號，從而達(dá)到傳輸信息目的。擴頻通信系統(tǒng)是根據(jù)定理為理論作為依據(jù)，然后用寬帶傳輸技術(shù)來換取信噪比上的好處。即：在白噪聲干擾條件下，信息傳輸速率(或稱信道容量)C=B

(1+S)b/

BSN直接序列擴頻系統(tǒng)是直接序列調(diào)制擴展頻譜通信系統(tǒng)的簡稱，其是用待傳輸KKK。了的目的。由于擴頻技術(shù)的種類繁多，本主要對直接序列擴頻進(jìn)行了(1)具有較強的能力；(2)具有多址和高的頻帶利用率；(3)起到頻分FH/DS、TH/DS、FH/THMGold序列碼[13]。MMM序列，它是最長線性移位寄存器2C0C0CDnDn2.1產(chǎn)生Mf(x

+cx1+cx2+cx3 xn1+c

n 這里系數(shù)Ci1表示通，0C01，Cn1M具有周期性，M序列的周期性可由寄存器的級數(shù)來確定，nM序列的周期為2n1平穩(wěn)特性；M011n1/2nR(

1),GoldGold不能滿足擴頻系統(tǒng)碼分多址的要求是因為M碼序列有的移位寄存序列的特MGold2.2所示：2.2GoldGold具有平衡性，Gold“1”的碼元數(shù)比“0”Gold“0”“0”GoldMGoldMM 2 f(x=1+x2x3x5為,則其反饋連接形式為[C,CC 2

MATLA編程產(chǎn)生了一個M序列M序列 M2.3--2.3MM序列。若輸入本原多項式的方程，就能在軟件中實現(xiàn)自己想要的的M序列。Gold因為2個M序列模2加得到生產(chǎn)Gold序列則本原多項式f(x)=1+x2+x3+x5和f(x)1x2x4x5生成M序列Gold序列以這兩個M序列做優(yōu)選對產(chǎn)生的。再把對應(yīng)的兩個連接反饋形式為和[C1,C2C3,C4,C5]=[0,1,0,1,1]運用 成Gold序列矩陣，這是一個31×31的矩陣，每一行都是Gold序列，列出第一行Gold序列碼和畫出圖2.4：00000000 0--02.4Gold我們可以用工具來求兩個偽隨機序列的互相關(guān)函數(shù)首先輸入為2.5所示2.52.6圖 m序列自相關(guān)性圖 gold序列自相關(guān)性Gold序列的自相關(guān)性要好很多，利于檢測。圖 m序列自相關(guān)性圖 gold序列自相關(guān)性2.82.9MGold序列互相關(guān)性的曲線作比較，那么可看出，M序列的互相關(guān)曲線相對一點，而Gold序列的互相關(guān)曲線則要更平緩一些，GoldMPN碼自相關(guān)性要好，互相關(guān)性要弱。因此本MBPSKBPSK0和來分l0。BFSK通過發(fā)射機輸出在兩個振蕩器之間的轉(zhuǎn)換求得發(fā)射信號,BFSK信號通過把二進(jìn)制數(shù)據(jù)送人到頻率調(diào)制器而產(chǎn)生的，表達(dá)式為ts(t)Accos[2fcDft

其中m(tfJ，BJfJBJB1NJGJ(w

f1oNJBNJoNJBc

JBJNJGc(wBcJJ0J0

S0/S/NJ

NiBcPJ Bd

Bc

方誤差準(zhǔn)則，時域窄帶干擾技術(shù)的原理就是利用窄帶信號和寬帶信號可預(yù)測性差異達(dá)到抑制干擾的目的。因窄帶干擾是非噪聲，又擁有很強的樣值相頻域窄帶干擾技術(shù)定義：由于時域處理過程中速度的影響，使得時域處理窄帶干擾具有一定的局限性。在次基礎(chǔ)上我們對它就行了頻域變換。頻域窄帶干擾抑制的原理就是時域帶噪信號在進(jìn)行除噪前先對帶噪信號進(jìn)行快速變換，將時域信號變換成為頻域信號后，在進(jìn)行除噪。濾除噪聲結(jié)束后，在進(jìn)行反變換恢復(fù)成時域信號的過程。由于自適應(yīng)抵消系統(tǒng)具有計算量小，易于實現(xiàn)等優(yōu)點才發(fā)展極為迅速，、得到了研究人員的普遍關(guān)注并而廣泛的應(yīng)用。運用其自適應(yīng)濾波器所構(gòu)成的自適應(yīng)噪聲干擾抵消系統(tǒng)我們可獲取自動捕捉噪聲干擾源與高信噪比的優(yōu)異性能若是在航空戰(zhàn)斗環(huán)境中使用自適應(yīng)噪聲抵消系統(tǒng)，那么則會增大改善航空通信質(zhì)量，在戰(zhàn)斗中起到積極有效的防御敵軍的破壞。要是在醫(yī)學(xué)方面，運用于抵消胎兒心電圖中母親的心音，將從母親腹部取得的信號加在參考輸入端，它是心音與母親心音的疊加，將從母親胸部取得的信號加在自適應(yīng)濾波輸入端，系統(tǒng)輸出的就是心音的最佳估計[15。3.1所示： (n1v'(n03.1設(shè)s(nv0nv1(nv0nv1(n具有相關(guān)性與s(n)信號不相關(guān)。由圖可以看出，信源信號s(n)經(jīng)過主信道受到噪聲v0n)擾，形成s(nv(n信號。與參考信號v(n通過自適應(yīng)濾波后形成的v'(n 信號是v0n的最佳估計。兩信號疊加后，便抵消掉主信道上的噪聲v0n。輸出誤差為e(n：e(n)s(n)E[e2(n)]E[(s(n)

(n)v'00(n)v'(n))2]00

0000E[s2(n)]0000

(n)v'(n))2]2E[s(n)(v(n)v'由于v(nv(ns(ns(n)與v'(n E[s(n)(v0n)v(n)]0'000E[e2(n)]E[s2(n)]0

(n)v'(n))2

0E[s2(n)]000E(e2(n))最小，等價于使E[(v v'(n))2]最小。再有，由(3.25)式，得到00000v(n)v'(n)e(n) 000

(nv'(n2最小時，E[(e(ns(n2也達(dá)到最小，e(n是設(shè)r(ts(t

n(t

r(ts(tn(tR(w)S(w)N(w

R(w)S(w)NR(w)2S(w)2N(w)22Re[S(w)N*

E(R(w)2)E(S(w)2)E(N(w)2)2E{Re[S(w)N*

由于s(t)和n(t)具有相對獨立的特性，則經(jīng)過變換后的S(w)和N(w)也N(wRe[S(w)N*w)]0，則上式變形為：E[R(w)2]=E[S(w)2]+E[N(w)2

R(w)2=S(w)2+N(w)

1S(w)(R(w)2N(w)2)

3.2所示：21()3.2S(w)(R(w)

1N(w)

1和2總體信號的完整性情況下考慮，對譜減法的被減項加系數(shù)（βN（w））進(jìn)稱為被減項權(quán)值處理，功率譜計算2改為計算（這里不一定為整數(shù)可以增加靈活性，這種方稱為功率譜修正處理。對（3.12）1S(w)=(R(w)α-βN(w)α)α

1R(w為帶噪信號r(tN(w為噪聲信號n(t為被減項大則殘留噪聲衰1r(tw3.3本章主要是在仿真環(huán)境下，對帶噪擴頻信號分別采用算法是目前流行的第四代計算機語言，基本主要應(yīng)用在科學(xué)計算、網(wǎng)絡(luò)學(xué)、物理學(xué)、通信系統(tǒng)、DSP處理系統(tǒng)、電子商務(wù)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用以及它自身所MonteCarlo是用來估計通信誤碼率的法，因為對通信系統(tǒng)來說不確定的時間。本MonteCarlo4.1為直接擴頻系統(tǒng)的系統(tǒng)簡化框圖。4.14.2s(ts(te( 4.2信源產(chǎn)生信號為s(t，信息數(shù)據(jù)碼元持續(xù)時間為Ts∞

=1TssTsbngs(t

偽隨機序列為a(t)Ra，帶寬為TaTaN

)a(tRaR

an為偽隨機碼碼元，取1s(t)和a(t)相乘，擴頻后Ra，擴展后序列d(t)s(t)a(t)，擴頻后的序列再去w(t)d(t)cosw0ts(t)a(t)exp[j(w0t0w0為載頻，0接收端接收信號中含有有用信號、噪聲信號n(t)、干擾信號J(t)(tr

r'(t)w(t)a(t)n(t)a(t)J

J(t)n(t)a(t)w(t)a(t)r;;(t)w(t)a(t)exp[j(wt)] n(t)a(t)exp[j(w0t1)J(t)a(t)exp[j(w0t4.3PN噪聲PN噪聲PN器4.3于每個信息所包含的偽碼片數(shù)，并與偽隨機碼PN02N/2的噪聲在解調(diào)端進(jìn)行與PN序列互相關(guān)運算并且對樣本求和，0A(0n)，01AA2，A6A=0每比片數(shù)Lc=31實驗次數(shù)0白噪聲的方差21.4.44.14,1可以清楚看出，對每一列，所對應(yīng)同增益不同正弦干擾幅度時，隨著干擾信號的幅度越大，誤碼率越高。對每一行，對于同一幅度的干擾信號，隨著增益的提高，誤碼率就越低。4.44.1 MGold既要在白噪聲信道下信號經(jīng)過M序列和Gold序列擴頻后的信號過擴頻的信號誤碼率曲線，如圖4.5所示其中相應(yīng)參數(shù)為：每比片數(shù)Lc=31，M序列為：[-111-11-1-111-1-1-1-1-1111-1-11-1-1-11-11-11111]，Gold序列為：[1-1-1-11111-11111-1-111111-11-1-11-11111傳送N=2000Asin(w0nA6w02

,白噪聲的方4.5MGold4.5多。在很大程度上提高了系統(tǒng)的性能，具有很好的能力。M序列具有GoldMGold的誤碼率低。在白噪聲信道下，帶噪信號用改進(jìn)的譜減法濾波后的誤碼率仿真曲線如列為：[-111-11-1-111-1-1-1-1-1111-1-11-1-1-11-11-11111]N=2000個數(shù)據(jù)，干擾信號Asin(w0n)的幅度A2、A6、A10,w01 噪聲的方差21.每比片數(shù)Lc=500。選取被減項權(quán)值0.3，2采hanningFs=1000Hz25610-10-10- 4 4.44.84.14.2采用譜減法的誤碼率明顯低于只經(jīng)過擴頻的信號的誤碼率，對于同一信噪比的帶噪信號，干擾小的誤碼率低，對于同一幅度的干擾信號，隨著信噪比的增加，誤碼率有所降低。因此用譜減法處理的不同幅度干擾的信號，誤碼率都有了明顯的改善，使得系統(tǒng)性能都有了很大的提高。A=6的干擾信號實驗次數(shù)作出調(diào)整，如N=1000，N=2000，N=50004.94.2 4.74.94.33d00.3420.09800.09750dB3dB0.098,7dB0.016。因此同一實驗次數(shù)，隨著信噪比的增加，誤碼率有所降低?？匆娞岣咴囼灤螖?shù)，能夠讓實驗結(jié)果更準(zhǔn)確。有利于提高系統(tǒng)性能。4.3 列為：[-111-11-1-111-1-1-1-1-1111-1-11-1-1-11-11-11111]N=2000Asin(w0nA2、A6、A10w01聲的方差21.Lc=500.并采用blackman窗函數(shù)，來減少頻譜泄漏，采樣頻率為10-10-10- 4 4.84.44.64.8可以看出，采用自適應(yīng)抵消濾波法處理的干擾信： 算法中濾波器長度N=5，收斂因子0.0002，M序列為：[-111-11-1-111-1-1-1-1-1111-1-11-1-1-11-11-11111]，：輸N=2000個數(shù)據(jù)，干擾信號Asin(w0n)的幅度A6w02

聲的方差10-10-10- 圖 算法和譜減法誤碼率仿真曲10-10-10- 4 4.104.11 4 圖 、自適應(yīng)抵消濾波法、譜減法誤碼率仿真曲表 自適 譜減 未作處 無干 4.114.43dB時，算法的誤碼率為由于目前的寬度干擾抑制技術(shù)的研究已經(jīng)比較成熟。所以本主要是針對與時域算法相比，改進(jìn)的譜減法抑制技術(shù)可采用快速算法(FFT)實時由于時間及作者能力有限，在本中僅僅完成上述工作量，還有許多工作本BPSKASK、FSK、MPSK、QAM等擴頻系統(tǒng)，需要的研究。本在擴頻系統(tǒng)中對于自適應(yīng)抵消濾波只考慮了參考信號一定要與待消 完成之際，首先要衷心感謝導(dǎo)師夏，感謝她在我讀學(xué)期間對我的關(guān)心與教誨。一開始從這選題再到文中的每一個重要成果，包括的撰寫工思想，都是夏老師無私提供的。要是沒有嚴(yán)格要求，耐心指導(dǎo)與熱情鼓勵，我是很難能完成工作的。夏老師做事嚴(yán)謹(jǐn)、很強的責(zé)任心、又很有耐心給我留下了難忘的印象；謝！ 陳健.CDMA移動通信技術(shù)的應(yīng)用[J].機械管理開發(fā).2010,3(25):96-吳言.CDMA.運營商運[J].通信世界.2006:35-張賢達(dá)著.現(xiàn)代信號處理[M].,2003,4:47-J.QProakis著.數(shù)字通信.張力軍,張宗橙,等譯.第四版[M].電子工業(yè)1:156-C.Carlemalm,H.V.Poor,andA.Logothetis.Suppressionofmultiplenarrowbandinterferersinaspread-spectrumcommunicationsystem[R].IEEEJ.Select.AreasCommun.2000:1365-1374.C.N.Li,GGR.Hu,andM.J.Liu.Narrow-bandinterferenceexcisioninspread-spectrumsystemsusingself-orthogonalizingtransform-adaptivefilters[R].IEEEJ.Select.AreasCommun.2000:403-406.M.Lops,GRicci,andA.M.Tulino.Narrow-band-interferencesuppresstioninultiuserCDMAsyst