【正文】 。在語音段，線性調(diào)頻信號聽起來類似于鳥的“啾啾”聲即chirp。FSK數(shù)字調(diào)制信號的時域表達式如下 （42）上圖FSK數(shù)字調(diào)制信號的幅度恒為為1，由十位數(shù)字序列調(diào)制產(chǎn)生，調(diào)制信號的歸一化原始頻率=20，調(diào)制頻率為=10。FSK的保密性相對于PSK來說要差一些，對方有時在對信號平方之后可以得到信息。圖31 (t,ω)平面旋轉(zhuǎn)α角到(u, v)平面 分數(shù)階傅里葉變換的基本性質(zhì)（1）線性分數(shù)階傅里葉變換是線性變換，滿足疊加原理： （311）證明：證畢[11]。因為核函數(shù)中只在三角函數(shù)的參數(shù)位置上出現(xiàn)，所以，4為以p為參數(shù)的周期，因此只需考察區(qū)間p∈(2,2]即可。對頻率成分隨著時間的改變的不平穩(wěn)信號提出了時頻分析，信號隨時間變化的頻率分布特征被它全面反映，使二維的時頻平面由一維的時域信號映射而來。分數(shù)階傅里葉變換優(yōu)先在光信號處理中廣泛運用，是因為分數(shù)階傅里葉變換非常容易在光學(xué)設(shè)備中實現(xiàn)[11]。 分數(shù)階傅里葉變換的研究與發(fā)展在連續(xù)時間和離散時間信號處理中，分析和處理平穩(wěn)信號的有力工具是傅里葉變換，它占有主導(dǎo)的地位。但是對于一個系統(tǒng)要求多種功能，DS、FH、TH各自獨特的功能可以分別實現(xiàn)[1]。一般說來，在技術(shù)上采用混合方式看起來要復(fù)雜一些，也不太容易去實現(xiàn)。先把輸入的數(shù)據(jù)存儲到發(fā)端，通－斷開關(guān)是由擴頻碼發(fā)生器的擴頻碼序列去控制，經(jīng)二相或四相調(diào)制后，再經(jīng)過射頻調(diào)制，最后進行發(fā)射。在頻域上，在一寬頻帶內(nèi)所選擇的某些頻率之間，輸出頻譜會隨機地跳變。直接序列擴頻通信系統(tǒng)一般要進行三次調(diào)制和相應(yīng)的解調(diào)[1]。數(shù)字通信、碼分多址技術(shù)在直接序列擴頻通信中普遍使用，在計算機網(wǎng)絡(luò)方面適用，可被用作數(shù)據(jù)和圖象傳輸。能夠準確定時，也可使距離被準確測量。這樣一來，一個寬頻帶上可以多用戶無干擾地通話[7]。 圖22 擴頻系統(tǒng)抗脈沖干擾能力示意圖直接序列擴頻系統(tǒng)的誤碼率在正常條件下能達到l 010，誤碼率最高的時候也有約106，利用了這一超低誤碼率的優(yōu)良特性，在國內(nèi)相關(guān)系統(tǒng)要求對通道傳輸質(zhì)量要求的指標完全能達到[1]。誤碼率低，抗干擾性強。因此，在擴頻通信系統(tǒng)中，信噪比改善的程度由處理增益G的大小所反映[5]。偽隨機序列可表示為[6]： （26）式中偽隨機碼序列近似認為隨機產(chǎn)生，稱為切普(Chip)[6],是單位幅度、持續(xù)期為的矩形脈沖，切普率為，C遠遠大于B。 直接序列擴頻工作方式直接去求高碼率的擴頻碼序列和待傳輸序列的積，在發(fā)送端的信號的頻譜擴展，在接收端對擴展的信號頻譜解擴時使用相同的擴頻碼序列，并讓原始信息得到還原，這樣的通信方式叫做直接序列擴頻通信 (Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)[5]。其公式如下[1]： （22）式中：P 信號功率C 信道容量(用傳輸速率度量) N 噪聲功率 W信號頻帶寬度式(22)說明，頻帶寬度W和信號功率與噪聲功率之間的比值（信噪比）可以互換，其建立在傳輸速率C不被改變的條件下成立。在窄帶開始擴展到接收端的寬頻帶信號，并把它變成一個窄帶解擴信息處理這些信息，這會帶來很多好處。獲取擴頻信號可采用擴頻碼序列調(diào)制方式，其中采用了這種方法用于調(diào)制包括了直接序列擴頻系統(tǒng)。它們都被歸為窄帶通信[2]。隨著民用通信容量需求的日益增長，有效地利用頻譜資源顯得格外重要，未來的個人通信、衛(wèi)星移動通信和數(shù)字峰窩移動通信中采用擴頻技術(shù)被各國紛紛提出，目前擴頻技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用，在無繩電話、微波通信、遙測、蜂窩電話、監(jiān)控、無線數(shù)據(jù)通信、報警等系統(tǒng)中已經(jīng)普遍地使用[5]。 論文主要研究擴頻通信系統(tǒng)中chirp干擾的識別和抑制，在第四章中論文實現(xiàn)了通過分數(shù)階傅立葉變換對擴頻通信系統(tǒng)中chirp干擾的識別和抑制的處理方法，并且在Matlab中對三種數(shù)字調(diào)制方式都做了仿真，仿真實驗結(jié)果證明了這種方法的有效性。 論文的主要研究內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)本論文利用chirp 信號在分數(shù)階傅立葉變換域的特點，研究了擴頻通信系統(tǒng)中chirp干擾存在時的分數(shù)階傅立葉變換域的識別和抑制。但是受頻率資源的限制，各類擴頻系統(tǒng)的擴頻增益不可能無限制的提高，因此，在系統(tǒng)所能承受的最大干擾被外部干擾強度超過之前，就必須去抑制外部的干擾，這需要引入相應(yīng)的措施，來使系統(tǒng)的性能保持穩(wěn)定。 Interference suppression目錄第一章 緒論 1 引言 1 本課題目前的研究現(xiàn)狀和研究意義 1 論文研究的主要內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu) 2第二章 擴頻通信 4 擴頻通信概述 4 擴頻通信的定義 5 擴頻通信的理論基礎(chǔ) 6 直接序列擴頻工作方式 8 其他工作方式 15第三章 分數(shù)階傅里葉變換 18 分數(shù)階傅里葉變換的研究與發(fā)展 18 分數(shù)階傅里葉變換定義及其性質(zhì) 19 分數(shù)階傅里葉變換的定義 20 分數(shù)階傅里葉變換的性質(zhì) 22第四章 擴頻通信系統(tǒng)中chirp干擾的識別與抑制的實現(xiàn) 24 擴頻通信中調(diào)制信號的仿真 24 chirp干擾噪聲的仿真 26 分數(shù)階傅里葉變換處理chirp噪聲的基本原理 27 chirp噪聲的聚集性在分數(shù)階傅里葉域的解釋 28 chirp噪聲分數(shù)階傅里葉域濾波的基本原理 29 chirp噪聲分數(shù)階傅里葉域濾波模型 30 chirp干擾識別與抑制的實驗 31 chirp干擾識別與抑制算法 31 三種調(diào)制方式的chirp識別與抑制實驗 36第五章 總結(jié) 45致謝 47參考文獻 48附錄 49第一章 緒論 引言擴展頻譜通信系統(tǒng)是在一個很寬的頻帶上，用于擴展基帶信號(即信息)的頻譜，然后再進行傳輸?shù)囊环N系統(tǒng)。特別是其中的直接序列擴頻通信方式，發(fā)展的最為成熟，應(yīng)用最為廣泛。仿真實驗結(jié)果表明，該算法是有效可行的。 早在二十世紀五十年代末，：在工作頻帶變得愈來愈擁擠的情況下，相對于窄帶頻分系統(tǒng)而言，寬帶共用系統(tǒng)在解決問題方面上的合理性更強一些，同時寬帶共用系統(tǒng)的平均傳輸容量的潛力也得到了相應(yīng)的提高[1]。對于chirp干擾對直接序列擴頻通信系統(tǒng)的影響，要比單頻正弦波對它的影響更加敏感。搜索并濾除大于閾值的chirp干擾后再進行反變換，從而抑制干擾。擴頻通信的全名叫做擴展頻譜通信(Spread Spectrum Communication)，這種通信方式是用偽隨機編碼(擴頻序列：Spread Sequence)將待傳送的信息數(shù)據(jù)調(diào)制，實現(xiàn)頻譜擴展后再傳輸；接收端則是用來恢復(fù)原始信息數(shù)據(jù)的，它利用了相同的編碼進行解調(diào)及相關(guān)處理[5]。 任何信息的傳遞都不能沒有一定的帶寬，這又被叫做信息帶寬。 （2）展寬信號頻譜運用了擴頻碼序列調(diào)制的方式。這種序列僅僅是對擴展信號頻譜有一定的幫助。擴頻通信的傳輸信號所占用的頻帶寬度(W)比原始信息本身實際所需的最小(有效)帶寬(DF)高很多倍，這是它的基本特點，處理增益是它們之間的比值[1]: （21）有效地傳輸任何信息都需要一定的頻率寬度， ，電視圖像則可達到數(shù)兆赫。信息傳輸差錯概率的公式，被柯捷爾尼可夫提出，是另一個理論基礎(chǔ)關(guān)于擴頻通信可行性的，其表達式如下[6]： （23）式中：Powj 誤差幾率 E 信號能量 N。在不丟失數(shù)據(jù)的情況下，可以把信號能量降低到噪聲限度以下，是由于PN碼序列的帶寬很寬：直接序列擴頻系統(tǒng)的帶寬通常被認定為功率輸出頻譜主瓣的零值到零值（null to null）的帶寬(2Rc) (Rc是偽碼時鐘速率)。 （28）因為，則在接收端，假設(shè)沒有噪聲和其它的人為干擾，接收到的信號首先被同一個偽隨機序列相乘來解擴： （29）這里，再經(jīng)過PSK解調(diào)后，則接收到的信號和發(fā)射的信號完全相同。在窄帶通信中，波道劃分是防止信道之間發(fā)生干擾的主要方式。擴頻通信是在目前商用的通信系統(tǒng)中能夠在負信噪比條件下工作的唯一通信方式[5]。再者，功率譜密度在擴頻信號當中非常的低，所以目前使用的各種窄帶通信系統(tǒng)幾乎不會被它干擾。過去有兩種方法來提高窄帶通信抗多徑干擾的能力：一是采用梳狀濾波器的方法，把不同路徑來的信號來自于不同延遲、不同相位設(shè)法在接收端從時域上對齊相加，使較強的有用信號合并出來。在直接序列擴頻通信中，如果擴展頻譜越寬，則每個碼片占用時間越短，所采用的擴頻碼速率越高。直接序列擴頻通信的一般工作原理如圖23所示。還可以這樣解釋，頻移鍵控調(diào)制采用了擴頻碼序列，使載波頻率不斷地跳變，這樣的工作方式叫做跳頻。圖24跳變頻率工作方式原理圖（2）跳變時間(Time Hopping)工作方式跳時工作方式和跳頻相似，是使發(fā)射信號在時間軸上跳變。圖25 跳時工作方式原理圖跳時是按一定規(guī)律跳變位置的時片，它由擴頻碼序列控制，也可以被當做一種時分系統(tǒng)，但它不在一幀中把一定位置的時片固定分配。因此，采用DS/FH和單獨采用DS或FH相比，有時候前者能獲得更寬的頻譜擴展和更大的處理增益。直到二十世紀八十年代初，分數(shù)階傅里葉變換（Fractional Fourier Transform,FRFT），以純數(shù)學(xué)的方式提出這一觀點[8]。很早就有人提出了分數(shù)階傅里葉變換的概念，但是知道上個世紀的八十年代初Namis才將傳統(tǒng)傅里葉變換的分數(shù)冪的形式定義成分數(shù)階傅里葉變換，并揭示了一些分數(shù)階傅里葉變換的特征，分數(shù)階傅里葉變換在數(shù)學(xué)界中嚴格的定義也由此被推開[3]。分數(shù)階傅里葉變換的離散化過程被Ozaktas分解為離散卷積的運算，實現(xiàn)起來借助了FFT，使離散分數(shù)階傅里葉變換的計算與DFT的計算運算量相當[12]。 分數(shù)階傅里葉變換的基本定義一般地，函數(shù)f(u)的p階分數(shù)階傅里葉變換能夠這樣表示：或，算子作用于函數(shù)f (u)，其結(jié)果在u域上，即是后一種表達方式的解釋。上述事實用算子表述為[11]： （33） （34） （35） （36） （37） （38）其中n，n′為任意整數(shù)。（4）酉性 （314）（5）階數(shù)迭加性 （315）（6）結(jié)合性 （316）（7）Parseval準則 （317）該性質(zhì)也可寫作為 （318）此可推出其能量守恒關(guān)系： （319）這些基本的性質(zhì)對于信號的處理有很大好處[12]。下面是三種調(diào)制信號的仿真。論文以下的仿真實驗都將會以上述三種信號作為未加入噪聲的原始信號。圖44 chirp信號表達式是其中=10為信號的初始頻率，=50是信號的調(diào)頻率。而在整個時頻平面內(nèi)聚集了其他信號的能量平均分布，能量聚集的現(xiàn)象在所有分數(shù)階傅里葉域上都不出現(xiàn)。對chirp噪聲的分數(shù)階傅里葉變換，即為從時間軸旋轉(zhuǎn)角度的分數(shù)階傅里葉域上的表示。圖47對chirp信號分數(shù)階傅里葉域濾波的系統(tǒng)框圖 chirp干擾識別與抑制的仿真前文提到分數(shù)階傅立葉變換是一種在一組chirp基上展開的域變換，對于一定調(diào)頻率的chirp信號會且僅會在一定階次的分數(shù)階傅立葉變換中出現(xiàn)較強的沖激。從圖中可以再次看出，分數(shù)階傅里葉變換對于chirp信號的良好聚焦性。要將混入的chirp信號抑制，首先利用得到的參數(shù)p，對信號做p階次的分數(shù)階傅立葉變換，相當于將信號從時頻平面逆時針旋轉(zhuǎn)角度到u平面，其中。（1） ASK的chirp識別與抑制仿真首先使用圖412所示的ASK調(diào)制信號作為原始潔凈信號，t軸為時間軸，a軸表示信號幅度。通過程序檢測，得到合適的變換階次p，由分數(shù)階傅里葉變換變換到u域，如圖419所示。如圖425所示。比較傳統(tǒng)的自適應(yīng)濾波的方法而言，不會出現(xiàn)濾波器性能隨掃頻速率增加而下降和收斂時間緩慢的問題。 m=50。ask39。)。)。 end。u39。figure(4)。figure(5)。ask39。 Fs = 100。 z(:,k)=f。p39。f0=10。,2)。z=y+x。cache=[0,0]。end。),ylabel(39。plot(t,q)。plot(t,real(z))。,2)。x0=zeros(1,10)。 end。),ylabel(39。y=exp(j*(m*t.^2+t*f0))。figure(1)。figure(2)。for k=1:20。f=frft(z,cache(2))。a39。xlabel(39。xlabel(39。PSK3D調(diào)制代碼：t=::1。x= dmod(x0,Fc,Fd,Fs,39。 z=abs(z)。u39。figure。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)