【正文】 圖 511 Buffer1 模塊參數(shù)設(shè)置界面 直序擴(kuò)頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 24 圖 511 中的參數(shù) Output buffer size 為“ 8192”表示一次 FFT 變換的采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)是 8192。 圖 513 中 Constantl 模塊為常數(shù)模塊，表示一個(gè)確定的常數(shù)值。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（ 20xx） 27 圖 517 中 In1 模塊為 FFT 變換值輸入端。該模塊的內(nèi)部仿真框圖如圖519 所示。 仿真結(jié)果分析 打開 Matlab 軟件，運(yùn)行 文件開始仿真， 仿真結(jié)束后， 雙擊 bpsk模塊中的“ output”示波器，即可觀察干擾前的原是信號(hào)波形，如圖 521 所示。 由圖 524 可見(jiàn)，經(jīng) firstroad? fourthroad 4 條支路抗干擾后的信號(hào)conbine，其喊信號(hào)兩端的衰減在對(duì)齊合并之后消失了。 采用 FFT 重疊變換干擾抑制算法，先將信號(hào)變換到頻域，經(jīng)過(guò)降噪處理再變換 到時(shí)域進(jìn)行解擴(kuò)。劉老師那淵博精深的知識(shí)，務(wù)實(shí)嚴(yán)謹(jǐn)、精益求精的治學(xué)態(tài)度和一絲不茍的工作作風(fēng)，深深的感染了我，也讓我改變了粗心大意，做事馬馬乎乎的壞毛病。 最后謝謝母校四年來(lái)對(duì)我的培養(yǎng)！ 。半年來(lái)，劉老師對(duì)我的學(xué)業(yè)傾注了大量的心血，使我在獲取知識(shí)的同時(shí)，綜合能力得到較大的提高。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（ 20xx） 33 結(jié) 束 語(yǔ) 本 設(shè)計(jì) 用 MATLAB 中 Simulink 進(jìn)行開發(fā)，對(duì) 直序擴(kuò)頻通信中窄帶干擾抑制進(jìn)行 仿真研究，通過(guò) Simulink 對(duì) bpsk 信號(hào)進(jìn)行高斯白噪聲和單音干擾加噪再采用FFT 重疊干擾抑制算法進(jìn)行干擾抑制，并進(jìn)行仿真。該波形圖橫坐標(biāo)單位為“ s”，縱坐標(biāo)單位為“ V”。 至此 firstroad 支路模塊已全部介紹完畢。 To Sample 模塊的參數(shù)設(shè)置可直接用默認(rèn)值， Buffer 模塊的參數(shù)設(shè)置情況與圖 511— 樣。 圖 513 中的 imeference_delieve 模塊為該支路的大譜線處理模塊，其作用是對(duì)超過(guò)門限值的信號(hào)進(jìn)行過(guò)門限處理。 圖 58中 Threshold 模塊的作用是確定該支路的處理門限。圖 58中 ffttrans 模塊的作用是對(duì)信號(hào)進(jìn)行加窗 FFT 變換，其內(nèi)部仿真框圖如圖 510 所示。 圖 55 FFT 重疊變換干擾抑制算法的 Simulink 仿真圖 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（ 20xx） 21 anti_interference 模塊為 FFT 陷波模塊，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 56所示 圖 56 FFT 重疊變換干擾抑制模塊 圖 56中的 firstroad? fonrthroad 對(duì)應(yīng)圖 49中的 4條支路。 bpsk 信號(hào)的產(chǎn)生單元如圖 51 所示。下面以 1/2 重疊加窗為例，其基本原理框圖如圖 48所示。門限的確定可以用下式表示 )(1 1 1 ,m i n ? ?? ???MiNm miFFTFFT uabsMNT hr eT hr e ? （ 421） 式中， minThre 是最小的門限值，通常是沒(méi)有干擾時(shí)信號(hào)的幅度值 。 圖 47 中， )(Wn 是 窗函數(shù)， )(uabs 和 )(uangle 兩個(gè)函數(shù)分別求離散傅里葉變換后的幅度和角度 (相位 )值， )(T uhre 函數(shù)確定譜線的門限值 , )(uP 函數(shù)是對(duì)譜線進(jìn)行處理。 LMS 算法的原理框圖 Fast Block LMS 算法將時(shí)域數(shù)據(jù)分成長(zhǎng)度為 n 的數(shù)據(jù)塊，且每塊的濾波權(quán)系數(shù)保持不變。 , )]()([I F F T)]1( kWkXmkMy ??? （ 416） 在上式中，只保留 )()( kWkX 后的 M個(gè)元素，這是因?yàn)榍?M個(gè)元素是循環(huán)卷積的結(jié)果。設(shè) n 時(shí)刻輸入信號(hào)矢量為 )([)( nxnX ? )1( ?nx ? TMnx )]1( ?? (410) 相應(yīng)的，設(shè) n時(shí)刻自適應(yīng)濾波器的 權(quán)系數(shù)矢量為 )([)( 0 nnw ?? )1 n（? ? Tn)](1M?? (411) 令 k表示塊下標(biāo)，且 k與 n的關(guān)系為 ,1,0, ??? iikLn ?， ,2,1, ?kL ? 式中， L 表示塊長(zhǎng)。利用直擴(kuò)信號(hào)的非高斯結(jié)構(gòu)，可以獲得非線性濾波器，這種濾波器在非高斯成分占主要地位的情況，可以獲得比線性濾波器更好的窄帶干擾抑制效果。 求自適應(yīng)濾波是使均方誤差最小 )]((E 2 ne =min。 圖 41 自適應(yīng)橫向?yàn)V波器原理框圖 用梯度 n? 表示為 )()()1( nnwnw ???? ?，當(dāng) ? 是多維的情況時(shí)， n? 可用矩陣表示為 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（ 20xx） 11 n? = TNdnedEd nedEd nedE ?????? ??? )]([,)]([,)]([ 22212 ? n? =TnNdnedEd nedEd nedE)(22212 )([,)([,)([????? ????????? ? = TnNdnded nded ndene)(21)(,)(,)()(2????? ??????? ? (44) 又 )()()( nxwndne T?? ，得 )()(,)(,)(21nXd nded nded nde TN???????? ??? ?，故 n? = )()(2 nXne? ，帶入 )()()1( nnwnw ???? ?得自適應(yīng)濾波器的權(quán)矢量遞推公式為)()(2)()1( nXnenwnw ???? (45) 一般，當(dāng)一個(gè)寬帶信號(hào)既受到周期干擾的污染，又沒(méi)有外部參考輸人可以利用時(shí)，可以直接從原始輸人引出，接人一具有固定延遲的延遲線，從而得到類似的參考輸人。 時(shí)域線性自適應(yīng)算法 時(shí)域線性自適應(yīng)算法采用的是最小均方（ LMS)算法，它是一種線性自適應(yīng)濾波算法。實(shí)際上跳頻通信系統(tǒng)在某一個(gè)時(shí)刻還是工作在一個(gè)固定頻點(diǎn)，因此它屬于一種“時(shí)間段上的擴(kuò)頻”調(diào)制方式。但與發(fā)送頻率相差一個(gè)固定中頻。跳頻可看作是載波按照一定規(guī)律變化的多頻頻移鍵控（ MFSK）。這種系統(tǒng)具有信號(hào)發(fā)射功率小、抗干擾強(qiáng)、抗多徑、多址能力強(qiáng)和抗跟蹤干擾及抑制遠(yuǎn)近效應(yīng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。 ：偽碼同步是指接收端 的 本地偽碼 和 接收信息的偽碼 要 在碼型、碼率和相位上基本 保持 一致，否則就不能恢復(fù)出有用 的 信息，得到的只是一片噪聲。 跟 據(jù)的擴(kuò)頻的方式，擴(kuò)頻通信系統(tǒng)可以分為：直接序列擴(kuò)頻（ DS），跳頻（ FH），跳時(shí)（ TH）幾種方法的組合。 在 充分利用多種不同的模式之間的擴(kuò)頻碼序列的優(yōu)良的自相關(guān)性和互相關(guān)特性 的條件下 ，由于在擴(kuò)展頻譜通信中 存在擴(kuò)頻碼序列的擴(kuò)頻調(diào)制 ，在接收器中使用相關(guān)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行解擴(kuò)，分配給不同的用戶 碼型的情況下 ， 可以區(qū)分不同用戶的信號(hào)，提取出有用信號(hào)。擴(kuò)頻通信的抗干擾如圖 31 所示。這是擴(kuò)頻通信的基本思想和理論基礎(chǔ)。 眾所周知， 信息 的 有效傳輸 都 需要一定的頻率寬度，如語(yǔ)音為 ，電視圖像 有 幾兆赫寬。頻帶的擴(kuò)展是 通過(guò)一個(gè)單獨(dú)的代碼序列是 完成 的， 用 編碼和調(diào)制 來(lái)實(shí)現(xiàn) ，與所傳輸?shù)?數(shù)據(jù)無(wú)關(guān) 。 擴(kuò)頻 通信 廣泛適用于 話音，數(shù)據(jù)，圖像，高速文件傳輸，視頻等用途。 正 是因?yàn)?擴(kuò)頻 通信技術(shù)具有上述優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于軍事通信，電子對(duì)抗，導(dǎo)航，測(cè)量等領(lǐng)域，直到 20 世紀(jì) 80 年代初， 才 用于民用通信領(lǐng)域。 能力，可以實(shí)現(xiàn) 碼分多址 。 直擴(kuò) 系統(tǒng)中， 用偽隨機(jī)序列將傳輸信息擴(kuò)展，在接收時(shí)又用它將信號(hào)壓縮，并使干擾信號(hào)功率擴(kuò)散，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力；偽隨機(jī)序列性能的好壞直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)性能的好壞，是一個(gè)至關(guān)重要的問(wèn)題。 Direct Sequence Spread Spectrum。 直序擴(kuò)頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 專業(yè) 學(xué)生姓名 班級(jí) 學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師 完成日期 直序擴(kuò)頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 直序擴(kuò)頻通信中窄帶干擾抑制算法的研究 摘 要： 擴(kuò)頻通信是指用于傳輸信號(hào)的信道帶寬遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于信號(hào)自身帶寬的一種通信方式，它在抗噪聲、抗干擾、抗多徑衰落、碼分多址、信號(hào)隱蔽性和保密性等方面具有較傳統(tǒng)無(wú)線通信方式無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，從而與光纖通信、衛(wèi)星通信一同被譽(yù)為信息時(shí)代三大主流通信傳輸方式。 narrowband interference。 偽隨機(jī)序列在擴(kuò)頻通信 中起著非常重要的作用。擴(kuò)展頻譜信號(hào)的譜密度非常低， 可使信號(hào)在噪聲中丟失 。使用 直擴(kuò) 系統(tǒng)中的偽隨機(jī)碼的相關(guān)特性，可以完成 高精度的 直序擴(kuò)頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 2 測(cè)距和定位。 無(wú)論是在 城市地 區(qū)，如證券，金融，商業(yè)零售網(wǎng)點(diǎn)，信息傳輸 ， 信用卡網(wǎng)絡(luò)，或公安網(wǎng)，工業(yè)區(qū)， 或者 偏遠(yuǎn)的農(nóng)村地區(qū)，油田，山區(qū)，建立 擴(kuò)頻 數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)投資小，安裝方便，見(jiàn)效快 ， 可靠性高，實(shí)用的方法。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（ 20xx） 3 3 擴(kuò)頻通信系統(tǒng)介紹 擴(kuò)頻的概念 擴(kuò)頻通信（ Spread Spectrum Communication），可簡(jiǎn)單地表示如下： “ 擴(kuò)頻通信技術(shù)是一種信息傳輸方法，信號(hào)的通頻帶寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需的最低限度的信息帶寬 。 擴(kuò)頻通信的基本 特點(diǎn) ，所占用的傳輸信號(hào)的頻帶寬度（ W）要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原始信息實(shí)際所需的最小（有效）帶寬（ ?F），該比率被稱為處理增益 Gp。 總之，我們用 100 倍的，甚至是 1000 倍或更多的寬帶信號(hào)傳輸，以確保通 直序擴(kuò)頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 4 信 的抗干擾能力 ，即 在 強(qiáng)干擾的條件下 ，能夠安全可靠的通信 。對(duì)各種干擾信號(hào) 由于在 接收端 的非相關(guān)性 ，窄帶信號(hào)解擴(kuò)后只有非常微弱 的成分 ，信號(hào)噪聲比 高 ， 因此 抗干擾能力強(qiáng)。如果許多用戶共享寬帶，就可以大大提高 頻帶 利用率。 ，組網(wǎng)方式靈活，便于統(tǒng)一規(guī)劃，分期實(shí)施，有利于擴(kuò)大。經(jīng)過(guò)帶通濾波器，噪聲和干擾對(duì)有用信號(hào)造成的影響被抑制，從而實(shí)現(xiàn)了抗干擾。而在收端，用相同擴(kuò)頻碼序列進(jìn)行解擴(kuò)，把展寬的擴(kuò)頻信號(hào)還原成原始的信息。 （ Frequency Hopping）工作方式，簡(jiǎn)稱跳頻（ FH）方式 所謂跳頻，即載波頻率在偽碼 的 控制下不斷隨機(jī)跳變 。接收機(jī)的本地載波也是一個(gè)頻率跳變信號(hào)，其變化規(guī)律和發(fā)送端一致。如果敵方不知道跳頻序列，要 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（ 20xx） 9 跟蹤跳頻信號(hào)會(huì)變得十分困難。 圖 38 DS／ FH調(diào)制后頻譜圖 直序擴(kuò)頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 10 圖 38與圖 34（ b）、圖 36（ b）比較，可以看出混合擴(kuò)頻通信系統(tǒng)比單一的擴(kuò)頻通信系統(tǒng)擁有 更寬的頻帶。 LM S 算法的關(guān)鍵是尋找一個(gè) ? 的遞推式，由 0??? ，起始值開始，沿著趨于 *? （ *? 是 )]([E 2 ne =rnin 時(shí)權(quán)矢量的值）的方向逐步遞推，直至 *??? 為止。 自適應(yīng)噪聲抵消器的輸出 )()()()( 00 nnnsne ?? ???? (46) 直序擴(kuò)頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 12 ))()()((2))()(()()( 0020xx2 nnnsnnnsne ???? ?? ????? (47) ))]n()()(([2)]()([)([)]([E 0020xx2 ???? ?? ????? nnsEnnEnsEne (48) 因?yàn)?)()()( 10 nnns ?? 、 為零均值的平穩(wěn)隨機(jī)過(guò)程，所以 )(ns