擴(kuò)頻通信抗窄帶干擾濾波器仿真設(shè)計(jì)

◆韓麗君

(渭南師范學(xué)院 陜西 714099)

擴(kuò)頻通信抗窄帶干擾濾波器仿真設(shè)計(jì)

◆韓麗君

(渭南師范學(xué)院 陜西 714099)

本文研究了直擴(kuò)通信系統(tǒng)的原理，分析了自適應(yīng)濾波器器技術(shù)和FFT算法，最后，利用Matlab軟件建立擴(kuò)頻通信抗窄帶干擾濾波器仿真模型，分析了仿真結(jié)果驗(yàn)證理論濾波效果。

擴(kuò)頻系統(tǒng)；窄帶濾波；窄帶干擾；抑制技術(shù)

0 引言

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，擴(kuò)頻系統(tǒng)的理論和技術(shù)基本成熟。從系統(tǒng)的角度考慮總體性能，與這項(xiàng)技術(shù)以外的新技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)抑制是擴(kuò)頻技術(shù)成熟的強(qiáng)大動(dòng)力，以后的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)，如全球個(gè)人通信、移動(dòng)通信、無(wú)線局域網(wǎng)等，這項(xiàng)技術(shù)必定會(huì)發(fā)揮重要作用。擴(kuò)頻抗干擾技術(shù)具有很好的隱蔽性、抗干擾力強(qiáng)大。

1 直接序列擴(kuò)頻通信的原理

直接擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中的發(fā)射端增加擴(kuò)頻調(diào)制、接收端增加擴(kuò)頻解調(diào)的過(guò)程，擴(kuò)頻通信有很多不同的工作方式[1]。圖1為直接擴(kuò)頻系統(tǒng)的發(fā)射部分原理圖，圖2為直接擴(kuò)頻系統(tǒng)的接收部分原理圖。

2 自適應(yīng)濾波器器技術(shù)和FFT算法原理

2.1 自適應(yīng)濾波器技術(shù)

作為空間域的數(shù)字濾波器，根據(jù)干擾波的方向自適應(yīng)濾波器能變換加權(quán)系數(shù)來(lái)抑制干擾，得到準(zhǔn)確信息。一般情況下，不改變自適應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)。而自適應(yīng)濾波器的系數(shù)是由自適應(yīng)算法更新的時(shí)變系數(shù)。即其系數(shù)自動(dòng)連續(xù)地適應(yīng)于給定信號(hào)，以獲得期望響應(yīng)[2]。自適應(yīng)濾波器的最重要的特征就在于它能夠在未知環(huán)境中有效工作，并能夠跟蹤輸入信號(hào)的時(shí)變特征。本文采用的是自適應(yīng)濾波器。自適應(yīng)濾波存在于信號(hào)處理、控制、圖像處理等許多不同領(lǐng)域，它是一種智能更有針對(duì)性的濾波方法，通常用于去噪。

圖2 直接擴(kuò)頻接收部分

2.2 FFT的算法原理

計(jì)算DFT的快速算法是FFT[3]。

DFT的定義式為：

FFT的基本思想：運(yùn)算次數(shù)要少，減少運(yùn)算次數(shù)我們可以將

大點(diǎn)數(shù)的DFT分解為很多個(gè)小點(diǎn)數(shù)DFT的組合。

WN因子具有以下兩個(gè)特性：

利用這兩個(gè)性質(zhì)可以減少乘法次數(shù)。

FFT的算法形式可以分為兩大類：按時(shí)間抽?。―IT）和按頻率抽?。―IF）。

3 擴(kuò)頻通信抗窄帶干擾濾波器的仿真及分析

3.1 自適應(yīng)濾波器的建模

自適應(yīng)濾波器的結(jié)構(gòu)[4-5]如圖3所示：

圖3 橫向?yàn)V波器

上圖的橫向?yàn)V波器，它的輸出為：

3.2 窄帶濾波器的時(shí)域?qū)崿F(xiàn)

無(wú)線通信信號(hào)通常容易讓其他信號(hào)干擾，或者被人為的窄帶信號(hào)所干擾，所以我們要設(shè)計(jì)一個(gè)可以抑制窄帶信號(hào)的濾波器。設(shè)計(jì)的濾波器如圖4所示。圖5為窄帶濾波的時(shí)域?qū)崿F(xiàn)：

圖4 抑制窄帶干擾的自適應(yīng)濾波器

圖5 窄帶濾波的時(shí)域?qū)崿F(xiàn)

3.3 窄帶濾波器的頻域?qū)崿F(xiàn)

在使用FFT變換的過(guò)程中傳輸數(shù)據(jù)映射至頻域，去掉干擾所在頻率位數(shù)據(jù)來(lái)抑制強(qiáng)窄帶干擾?；贔FT的處理方式，我們先要干擾的頻點(diǎn)范圍做出判斷，然后對(duì)受干擾信號(hào)進(jìn)行消除影響處理。選擇門限自適應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)干擾的識(shí)別[6-7]。圖6為基于FFT抗干擾的基本原理圖：

圖6 基于FFT抗干擾的基本原理圖

我們?cè)趯?duì)頻域?yàn)V波器的性能進(jìn)行測(cè)試，假設(shè)頻率是 100KHz的單音干擾夾雜在1MHz偽碼速率的擴(kuò)頻信號(hào)中，信干比和信噪比分別為0dB和10dB。信號(hào)的頻域和時(shí)域的仿真如圖7所示：

圖7 頻域?yàn)V波前后的頻譜圖

通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果分析得到，濾波后，單音干擾曲線已經(jīng)完全消除，通過(guò)對(duì)圖8分析濾波后的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)整形后與輸入信號(hào)完全一致。而未經(jīng)過(guò)處理的明顯出現(xiàn)錯(cuò)誤。

圖8 頻域?yàn)V波前后的時(shí)域波形

[1]李向華，謝勝利．直擴(kuò)系統(tǒng)中抗窄帶干擾技術(shù)[J]．電子質(zhì)量，2003．

[2]梁紅，李志舜，王惠剛．一種變步長(zhǎng)自適應(yīng)格型IIR陷波器及其在混響抵消中的應(yīng)用研究[J]．電聲技術(shù)，2004．

[3]樊昌信．通信原理[M]．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2006．

[4]王彥平，彭海良，吳一戎等．合成孔徑雷達(dá)窄帶干擾抑制技術(shù)綜述[J]．現(xiàn)代防御技術(shù)，2003．

[5]張兆林，李路，姚如貴，王伶．基于LMS算法的窄帶干擾檢測(cè)技術(shù)[J]．西北工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016．

[6]范永全，張家樹(shù)．基于聯(lián)合估計(jì)的擴(kuò)頻通信窄帶干擾抑制濾波器[J]．系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2008．

[7]薛敦偉，周旭平．?dāng)U頻通信系統(tǒng)中自適應(yīng)陷波濾波器的性能仿真研究[J]．宇航學(xué)報(bào)，2012．

文章來(lái)源：陜西省軍民融合研究基金項(xiàng)目（17JMR27）；渭南師范學(xué)院特色學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目：光電檢測(cè)與秦東工業(yè)（14TCXK06）。