直接序列扩频通信系统抗干扰技术研究(6)

2019-03-03 15:17

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算当前样值;而扩频信号频谱平坦,以切普率取样之间几乎不相关。当接收信号同时包含宽带成分、窄带成分时,如果产生了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。所以在解扩之前从当前信号中减去预测值,将显著减小接收信号中的窄带成分。

线性预测干扰抑制滤波器有两种基本结构,干扰基于状态空间的Kalman-Bucy预测器和抽头延迟线结构的有限脉冲响应(FIR)线性预测器线性内插滤波器可看作是对线性预测滤波器的改进形式。

非线性预测干扰抑制滤波器是针对非高斯噪声提出的,主要有:自适应非线性预测滤波器、最小冗余非线性预测滤波器、双非线性滤波器和带判决反馈的单边预测器。当窄带干扰随机的消失,自适应预测滤波器不能回到常态而导致有用信号能量损失情况,采用HMM(hiddenMarkovmodel)滤波器可以较好地解决这一问题。

(2)基于变换域的窄带干扰抑制技术:变换域滤波技术最早采用快速傅立叶变换以及声表面波器件。近年来,变换域抗干扰技术的最新研究主要集中在进一步发展基于滤波器组和子带变换的抗干扰技术方面。Jones在1992年首先提出基于多分辨滤波器组的变换域抗干扰技术的基本框架。由于滤波器组的精确重构特性,该方法可以保证在没有干扰存在时,不使有用信号失真,消除了以往加窗运算所带来的副作用。此外,由于可以自由设计滤波器的滤波特性,此方法在很大程度上改善了不加窗FFT处理带来的频谱泄漏问题。

基于变换域的另一种方案是采用小波变换以及相应的滤波器组来实现变换域滤波,一种抑制噪声的方法是利用正交镜像滤波器

(quandraturemir-rorfilter,QMF)组所构成的二进子带分解树型结构来实现离散小波变换或离散小波包变换。Taze- bay等介绍了一种新的变换域抗干扰算法—自适应时频去噪声器(ATF),该算法可以针对不同的输入信号产生不同层次结构的子带分解树,每一次分解采用两个子带或三个子带的原形FIR滤波器组。在子带分解树的形成过程中,只有当一个节点上的变换域能量的紧密度超过时域的紧密度以及一个预先给定的阈值时,该节点才会被继续分解,因此该算法避免了不必要的分解,大大减少了加法和乘法的计算量。同具有固定结构的滤波器相比,ATF的一个最具有发展前景的突破在于它可以自适应地改变子带滤波器组的层次结构,减少了变换域的分割并能更准确地定位干扰信号的频域分布,因而减少了对干扰的敏感程度,是一种稳健的抑制扰的技术。

变换域抗干扰方法由于具有许多优点,被认为是一种极具潜力的抗干扰策略,在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,而且时域无法实现的理想的滤波器传递函数,如矩形滤波器等,也可以很方便地在频域实现。

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在扩频通信领域,变换域处理技术可以有效的抑制干扰。

(3)码辅助技术:多用户检测技术可抑制数字窄带干扰,Vin2centPoorH等提出了一种称为码辅助技术(code-aidedteconiques)的数字窄带干扰抑制方法。并提出固定的和自适应的MMSE检测器,其性能优于预测技术。这是因为预测技术仅利用了窄带干扰的可预测性,而码辅助技术不仅利用了窄带干扰的可预测性,还利用了扩频信号的可预测性(通过抑制的扩展码)。

(4) 自适应模糊窄带干扰抑制技术:一个Sugeno模糊推理系统可以从任意精度上一致逼近任意定义在致密集上的非线性函数,因此具有反向传播学习算法的模糊推理系统可以作为任意非线性动态系统的辨识器,进而组成非线性自适应滤波器。自适应模糊窄带干扰抑制器或自适应线性增强器(ALE)可以解决非线性技术所面临的问题,尤其是对非常窄的干扰。无论信噪比是多大,这种方法对窄带干扰的抑制能力都优于所有其它的非线性方法。模糊自适应线性增强器还可以加快捕获时间,更适合于非固定信道。自适应模糊窄带干扰抑制技术是一个研究方向。

6 结束语

扩频通信技术本身的优越性,使其成为未来通信方式的主流。而直接序列扩频通信系统是扩频通信系统应用广泛的一种方式,本文主要分析了直接序列扩频通信系统的基本通信原理,说明其抗干扰的性能,并根据数学分析模型建立MATLAB仿真模型进行系统性能分析。

本文首先主说明了扩频通信的发展和其通信的理论基础,并逐条说明了扩频通信系统的优越性。

其次,本文在一般直接序列扩频通信的组成框图上,通过定量和定性分析来说明直接序列扩频通信系统的抗干扰性能原理。随后建立了直接序列扩频系统抗各种干扰的仿真模型,并运行仿真程序得出直接序列系统在抗干扰方面的有效性的曲线图,并对应进行结果分析。

虽然扩频系统自身处理增益的存在,使其具有较好的抗干扰性能。但是,随着现代通信的发展及其通信环境的变化,使得处理增益已不能满足现在通信的需要。这样,在本文的后半部分,我们概括介绍了几种扩频系统的抗干扰技术,具体包括:混合式扩展频谱系统、自适应天线抑制干扰技术、自适应滤波器抑制窄带干扰等技术来提高其抗干扰能力。

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