【正文】 一人遇到困難時(shí)，大家都一起討論一起修改，難題一會(huì)兒就解決了。 直序擴(kuò)頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 34 參考文獻(xiàn) [1] 紀(jì)國(guó)強(qiáng) ,潘楓春，黃東，楊愛(ài)霞 .擴(kuò)頻通信技術(shù)淺談 [J].論文選粹 ， 20xx（ 4） :2325. [2]郭琪 ， 李國(guó)明 .擴(kuò)頻測(cè)控中窄帶干擾抑制算法分析 [J].電訊 技術(shù)， 20xx（ 1） :1518. [3]李向華，謝 勝利 .直擴(kuò)系統(tǒng)中抗干擾技術(shù) [J].集成電路與元器件卷 ， 20xx（ 9） :813. [4] 孟藏珍，徐向東，湯子躍，陶松波 . DS 擴(kuò)頻系統(tǒng)多窄帶干擾方法研究 [J]. 雷達(dá)與對(duì)抗 .20xx（ 3） :1620. [5] 張春海，薛麗君 . 基于自適應(yīng)多門限算法的變換域窄帶干擾抑制 [J]. 電子與信息學(xué)報(bào) . 20xx（ 3） :3235. [6]王世棟，鄔書躍，路軍，張爾揚(yáng) .DS/FH 中窄帶干擾的變換域出禮方法研究 [J]. 國(guó)防科技大學(xué)學(xué)報(bào) ， 20xx（ 4):912. [7] 張玉恒，吳啟輝，王金龍 . DSSS 系統(tǒng)中基 于變換域限幅 LMS 算法的窄帶干擾研究 [J]. 導(dǎo)彈與制導(dǎo)學(xué)報(bào) ， 20xx (3):3133. [8] 朱麗平，胡光銳，朱義勝 . 一種新的重疊正交變換域窄帶干擾技術(shù) [J]. 上海交通大學(xué)學(xué)報(bào) ， 20xx年 (12):2627. [9]李承恕，趙榮黎 . 擴(kuò)展頻譜通信 [M]. 北京：人民郵電出版社， . [10]查長(zhǎng)軍，顧涓涓 . 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)中基于預(yù)處理的編碼捕獲方法 [J]. 通信技術(shù)， 20xx（ 5):2526. 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（ 20xx） 35 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在劉老 師的精心指導(dǎo)和幫助下完成的。在變換域干擾抑制技術(shù)中，基于 FFT 的干擾抑制技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是能夠處理多個(gè)干擾，并且可以快速跟蹤干擾的變化。 由圖 522和圖 523 可見(jiàn)，窄帶干擾基本被抑制了，圖 523 中已經(jīng)可以比較清晰地看到信號(hào)的相位翻轉(zhuǎn)情況。 IFFT 模塊為離散快速傅里 葉反變換模塊，其作用是將頻域信號(hào)反變換為時(shí)域信號(hào)。 Switch 模塊為多路開關(guān)，其參數(shù)設(shè)置情況如圖 518所示。 圖 513 中的 Matrix Sum 模塊為矩陣元素求和器，用于將一個(gè)矩陣中的所有元素相加求和，對(duì)應(yīng)于門限生成公式中的求和式部分，其參數(shù)設(shè)置情況如圖 515所示， 圖 515 中參數(shù) Sum over 為“ Columns”表示對(duì)矩陣的列求和，即對(duì)一次 FFT變換后各離散采樣點(diǎn)的求和。 由圖 512可見(jiàn)，加窗函數(shù)采用的是切比雪夫窗，阻帶衰減度為 80dB。 Sampletime 為“ — 1”表示該模塊的采樣時(shí)間將與其輸人信號(hào)的采樣時(shí)間保持一致。 干擾抑制模塊的總體框圖如圖 55 所示。 仿真中采用的是 1/4 重疊加窗，基本原理與 1/2 重疊加窗相同，只不過(guò)將疊加的路徑由 2路提升到 4路， 1/4 重疊加窗的基本原理框圖 如圖 49所示。從時(shí)域看，加窗實(shí)質(zhì)上是對(duì)輸人數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)，窗函數(shù)從中心向兩端逐步衰減，保證了數(shù)據(jù)段兩端的平滑，從而達(dá)到減小頻譜泄漏的目的。 為了減小干擾的頻譜泄漏，必須采用旁瓣比較低的窗函數(shù)。 其原理框圖如圖 45所示 ，頻譜示意圖如圖 46所示。其中 )1(),([)( ?? kMykMyky T , 依據(jù)重疊存儲(chǔ)法，將濾波器 M 個(gè)抽頭權(quán)值用相等數(shù)量的 0 來(lái)填補(bǔ) ,并采 用N=2M 點(diǎn) FFT 來(lái)進(jìn)行計(jì)算，有 1?N 維頻率域權(quán)矢量 FFT)(W ?k ?????? 0)(kw 式中， 0 是 1?M 維零矢量； FFT [.] 表示快速傅里葉變換。 塊自適應(yīng)濾波器的原理框圖如圖 43所示。當(dāng)背景噪聲是高斯白噪聲時(shí)，線性預(yù)測(cè)技術(shù)是最優(yōu)的。參考輸人為原始輸入的延遲，與噪聲)0n（? 相關(guān)的信號(hào) )()(), 001 nnn ??? 為（ ? 最佳估值，即兩者均方誤差最小 。 圖 41中， x(n） 為輸入信號(hào)其定義為 TMnxnxnxnx )]()1()([)( ??? ? (單輸入結(jié)構(gòu)） (41) 或 TM nxnxnxnxnx )]()()()([)( 210 ?? （多輸入結(jié)構(gòu)） y（ n)為自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)，表示為 )(ny = )()()()( TT nxnwnwnx ? (42) 自適應(yīng)濾波器的誤差信號(hào)為 )()()( nyndne ?? 。在接收端，首先進(jìn)行解跳。 圖 36（ a） 跳頻 調(diào)制前頻譜圖 圖 36（ b） 跳頻調(diào)制后頻譜圖 從圖 36（ a）中可以看出，跳頻調(diào)制之前，系統(tǒng)只工作在一個(gè)頻點(diǎn)。 信 源頻 率 合 成 器偽 碼 產(chǎn) 生 器調(diào) 制 高 放 混 頻 中 放頻 率 合 成 器偽 碼 產(chǎn) 生 器解 調(diào)載 波同 步偽 碼 同 步 圖 35 跳頻系統(tǒng)組成框圖 頻率合成器受偽碼控制產(chǎn)生一定規(guī)律變化的射頻頻率，用該跳變的頻率去調(diào)制基帶信號(hào)，得到載波頻率不斷變化 的射頻信號(hào)，發(fā)送到信道中去。 圖 34（ a） 直序擴(kuò)頻前頻譜圖 圖 34（ b） 直序擴(kuò)頻后頻譜圖 直序擴(kuò)頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 8 圖 34（ a）圖 34（ b）給出了直序擴(kuò)頻前后的頻譜圖。當(dāng) 同步系統(tǒng)完成捕獲后， 同步 系統(tǒng) 就 轉(zhuǎn)入跟蹤狀態(tài)，使 得 本地 偽碼 的相位與接收到的 偽碼 保持精確的 同步 。 和 解擴(kuò)：擴(kuò)頻 的 過(guò)程是將待傳輸信號(hào) 和 一個(gè) 高速率的偽碼 相乘 ，待傳輸信號(hào)的頻譜寬度 就 被大大展寬，功率譜密度 也 大大減小。 擴(kuò)頻 通信可以很方便地使用碼分多路訪問(wèn)，語(yǔ)音壓縮和其他新技術(shù)，更適合于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字語(yǔ)音，圖像信息的傳輸。 抗多徑干擾的無(wú)線通信一直難以解決的問(wèn)題，使用擴(kuò)頻碼之間的相關(guān)性，可以 在接收端將信號(hào)從湮沒(méi) 中提取出來(lái) ，在當(dāng)前的商業(yè)通信系統(tǒng)，擴(kuò)頻的通信是唯一能夠 工作于負(fù)信噪相關(guān)技術(shù) 提取和分離多徑信號(hào) 中 有用 信號(hào)的方法 ， 也可以把多條路徑的相同的碼序列的波形 相加從而 得到加強(qiáng)，以達(dá)到有效的抗多徑干擾。一般擴(kuò)頻設(shè)備總是擴(kuò)展用戶信息（要發(fā)送的信息） 數(shù)十倍 ， 上 百倍或一千倍的帶寬，以提高處理增益。 可通過(guò)增加頻帶寬度 ，在低信號(hào)噪 聲比（ S / N） P / N 的情況下，發(fā)送信息。 擴(kuò)頻通信的理論基礎(chǔ) 長(zhǎng)期以來(lái)，人們一直 認(rèn) 為 使 信號(hào)占用的頻譜盡可能窄的一個(gè) 充分利用寶貴的頻譜資源 的方法 。 Simulink 的主要功能，允許用戶通過(guò)簡(jiǎn)單的鼠標(biāo)點(diǎn)擊和復(fù)制命令建立直觀的系統(tǒng)框圖模型，用戶可以自由地改變模型中的參數(shù)，更改參數(shù)后，您可以立即看到結(jié)果，從而達(dá)到方便快速，輕松 地建模和仿真的目的?？垢蓴_性強(qiáng)，低誤碼率 ； 可與窄帶無(wú)線通信 共存； 實(shí)現(xiàn)有效利用頻譜 ； 適用于數(shù)字語(yǔ)音和數(shù)據(jù)傳輸 ； 安裝方便，成本低。 利用 偽隨機(jī)碼的相關(guān) 特性，只要多徑時(shí)延超過(guò)了偽隨機(jī)碼的一個(gè)切譜 ， 通過(guò)相關(guān)處理后可消除干擾影響 。這種能力的大小和處理增益 成正比 。 擴(kuò)頻通信是將要傳送 的信息數(shù)據(jù)被偽隨機(jī)碼調(diào)制，在傳輸之前的頻譜擴(kuò)展的頻譜擴(kuò)展通信，接收側(cè)使用相同的編碼解調(diào)和相關(guān)處理，以恢復(fù)原始信息數(shù)據(jù)。 關(guān)鍵詞： 擴(kuò)頻通信；窄帶干擾；直序擴(kuò)頻； FFT 重疊變換。近十年來(lái)，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展與日益普及，擴(kuò)頻通信技術(shù)已在軍用和民用通信領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，并伴隨 GPS 衛(wèi)星定位、CDMA 或 3G手機(jī)等產(chǎn)品迅速進(jìn)入大眾生活。如何 在 惡劣的環(huán)境條件下，有效，準(zhǔn)確，迅速 地溝通 ， 是 今天的通信工作者面臨的重大課題。 解擴(kuò)是在偽隨機(jī)碼同步的情況下，通過(guò)對(duì)接收信號(hào)的相關(guān)處理從而獲得處理增益， 以提高信號(hào)的信噪比，使系統(tǒng)的誤碼率性能 得到 改善。 ，特別是針對(duì)頻率選擇性。 2 課題研究的背景與意義 課題研究的背景 擴(kuò) 展 頻 譜 技術(shù)（ Spread Spectrum） 又叫擴(kuò)頻 技術(shù)， 是 最近開發(fā)了一種新的技術(shù)， 用來(lái) 提高無(wú)線信息傳輸效率，充分利用有限的頻譜資源。 可接到擴(kuò)頻 調(diào)制解調(diào)器 的 設(shè)備 有 電腦， 網(wǎng)橋 ，路由器，語(yǔ)音 /數(shù)據(jù)復(fù)接設(shè)備 等。 這個(gè)定義包括了以下三個(gè)方面的含義： 。在今天使用的廣播 、電話 系統(tǒng) 中，無(wú)論是采用調(diào)頻 ， 調(diào)幅 或脈碼調(diào)制格式 ， GP 值一般在 10 倍的范圍內(nèi)，統(tǒng)稱為 “ 窄帶通信 ”而擴(kuò)頻通信 Gp 值，高達(dá)數(shù)百 、 數(shù)千 ，稱為 為 “寬帶通信。 G， 也稱為擴(kuò)頻增益（ Spreading Gain） 定義為 頻譜擴(kuò)展前的信息帶寬 DF 與頻帶擴(kuò)展后的信號(hào)帶寬 W 之比： G＝ W／ DF （ 32） 擴(kuò)頻通信 中 ， 接收機(jī) 擴(kuò)頻解調(diào)后 ， 只提取 偽隨機(jī)編碼的 帶寬為 ?F 信息的相關(guān)處理， 而排除掉寬頻帶 W 中外部干擾、噪音和其 他 通信影響 。由于擴(kuò)頻系統(tǒng)的優(yōu)良性能，誤比特率是非常低的，在正常條件下 可達(dá)到 1010? ，最惡劣的條件 可以達(dá) 106，較強(qiáng)的抗干擾性能 是 擴(kuò)頻通信的最突出的優(yōu)點(diǎn)。 ，各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾是非常小的，由于在一個(gè)相對(duì)寬的頻帶的擴(kuò) 展 信號(hào)，頻帶內(nèi)的功率小， 信號(hào)湮沒(méi)在噪聲里 ，一般不易被發(fā)現(xiàn)， 并且 想進(jìn)一步檢測(cè)信號(hào)的參數(shù)（如偽隨機(jī)編碼序列）比較困難，所以隱蔽性好。 擴(kuò)頻通信原理 及工作 方式 擴(kuò)頻通信 工作原理 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖 32 所示，在發(fā)端輸入的信息先經(jīng) 過(guò) 信息調(diào)制形成數(shù)字信號(hào)，然后用擴(kuò)頻碼發(fā)生器產(chǎn)生的偽碼展寬數(shù)字信號(hào)的頻譜，再進(jìn)行載波調(diào)制發(fā)送出去。但是即 使相同的 偽碼 ，當(dāng)相位差大于一個(gè)碼片時(shí) ， 也無(wú)法順利 進(jìn)行 解擴(kuò)。 信 源振 蕩 器高 放解 調(diào)偽 碼 發(fā) 生 器 載 波 同 步偽 碼 同 步偽 碼 發(fā) 生 器 圖 33 直擴(kuò)系統(tǒng)組成框圖 首先對(duì)信源 的 原始數(shù)據(jù)進(jìn)行直序擴(kuò)頻調(diào)制、載波調(diào)制，然后送入信道。而跳頻系統(tǒng)則有幾個(gè)、幾十個(gè)、甚至上千個(gè) 的 頻率，由所傳 的 信息與擴(kuò)頻碼的組合進(jìn)行選擇控制，不斷 的 跳變。經(jīng)過(guò)混頻后可以得到一個(gè)固定的中頻，然后對(duì)這個(gè)中頻信號(hào)進(jìn)行解調(diào)就可以獲得發(fā)送的原始信號(hào)。它可以實(shí)現(xiàn)抗干擾、多址組網(wǎng)、定時(shí)定位 和抗多徑等功能。在濾波的過(guò)程中，自適應(yīng)濾波器將 自 己的輸出與期望值相比較，估計(jì)出誤差信號(hào)。自適應(yīng)濾波器自動(dòng)調(diào)節(jié)其權(quán)值，使原始輸人與輸出的差值的均方誤差最小。要求 )() 00 nn ?? ?、（ 是相關(guān)，這樣才能進(jìn)行噪抵消。極性 LMS自適應(yīng)算法就是這種典型的算法。根據(jù)數(shù)宇信號(hào)處理理論可知，線性卷積和線性相關(guān)均可以采用快速傅里葉變換 FFT 來(lái)快速實(shí)現(xiàn)。也可以用重疊相加法來(lái)計(jì)算，但這種箅法與重疊保留法相比，計(jì)算量更大。如果不加窗 ,進(jìn)行 N點(diǎn) FFT 運(yùn)算就相當(dāng)于對(duì)時(shí)域信號(hào)加一個(gè) N 點(diǎn)矩形窗，矩形窗的第一旁辧只比主瓣低 ,對(duì)于比有用信號(hào)大幾十分貝的干擾來(lái)說(shuō)，它的旁瓣也比信 號(hào)大得多，這樣就造成了干擾信號(hào)的頻譜泄漏。 miu, 是輸入信號(hào) )(nx 和窗函數(shù) W(n)相乘之后的 FFT 變換的值，即 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（ 20xx） 17 FFTNnNnmjm mennxu FFT FFT N...1)()(1/2 ，?? ??? ?? （ 422） 仿真中 M設(shè)為 1， FFTN 設(shè)為 8192， ?設(shè)為 。在 )(nx 連續(xù)的碼流中，由于一幀的邊緣部分受到的影響最大 ,所以對(duì)于每個(gè) FFT 幀，只取其中間的部分 ,而丟掉邊緣部分。 圖 52 高斯白噪聲和單音干擾加入模塊 高斯白噪聲信道參數(shù)設(shè)置如圖 53 所示。由信道過(guò)來(lái)的含高斯白噪聲和窄帶干擾的信號(hào)由In1 輸人頻域陷波算法模塊，消除窄帶干擾后的信號(hào)由 Outl 輸出。