【正文】 。 是 數字電路，設備高度集成，易于安裝 和 維護，而且還非常小，可靠，易于安裝，易于擴展，平均 無 故障 時間很長 。 擴頻通信的工作方式 按照擴展頻譜的方式不同，現有的擴頻通信系統(tǒng)可分為 以下幾種 ： （ Direct Sequence Spread Spectrum）工作 方式，簡稱直擴（ DS）方式 直接序列擴頻就是直接用高碼率的擴頻碼序列在發(fā)端擴展信號的頻譜。 在接收端，接收到的信號（含噪聲和干擾）經過高頻放大濾波后送至混頻器。得到一個中頻的直擴信號，再進行解擴，最后送至解調器將原始信息恢復出來。設定)()()( 10 nnns ?? 、 為零均值的平穩(wěn)隨機過程，且 )(ns 與 )()()( 10 nnns ?? 、 互不相關。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（ 20xx） 13 圖 43 塊自適應濾波器的原理框圖 經過串并變換 ,把輸人信號序列 )(nx 分為一個一個長度為 L的數據塊。 FFT 重疊變換干擾抑制算法不需要自適應算法，且其處理速度遠遠超過時域濾波的算法。加窗的目的在于準確地估計信號頻譜，然而卻會使輸入信號發(fā)生畸變，使進行 FFT 變換的數據段兩端嚴重衰減 ，從而帶來額外的信噪比損耗。其中 From File 模塊的作用是將 文件導 入 本系統(tǒng) ,使之作為本系統(tǒng)的輸人信號。圖 510中 FFT1 模塊為 FFT 變換器，用于對輸人 的采樣信號進行快速離散傅里葉變換。 此處 Switch 模塊的作用是：當控制端（中部的輸入端口）的值大于或等于0 時，多路開關接通上部的輸人端，即將超過門限的譜線值置零（因 Gain 模塊的增益值設置為 0)； 否則多路開 關接通下部的輸入端，即將未超過門限的譜線值保留。但是由于嗓聲的存在（干擾抑制算法無法抑制噪聲影響），干擾抑制后的信號波形還有一定的起伏。做論文設計時， 由于自己經驗的匱乏，難免有許多考慮不周的地方，如果沒有導師的督促指導和同學們的幫助， 是很難完成這個畢業(yè)設計的 。 我還要感謝和我一起做畢業(yè)設計的同學們。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（ 20xx） 31 圖 523 干擾抑制模塊輸出信號波形 圖 524 各支路抗窄帶干擾后的波形及 4 路疊加后信號波形 直序擴頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 32 圖 525 干擾抑制后信號頻譜圖 頻域陷波算法進行了加窗處理和 1/4 重疊變換，該措施使干擾的頻譜泄露大為降低，也使信號的損傷大為減少，這些因素促成了該算法良好的抗窄帶干擾性能。 MagnitudeAngle to Complex 模塊為幅值一相位合并器，其作用是使輸人的幅值和相位信息合并成復數輸出，其參數設置使用默認值。 由圖 514可見， Constant value 為“ 400”則表示此常數模塊將產生一個幅值為 400 的恒值。 圖 57中參數 List of signs 中有 4個“ +”號代表該模塊有 4個待求和的輸人端。將兩路時延差 1/2 幀的數據段出禮疊加就可以起到互為補充的作用，即每一路都只取其中間有用的 1/2幀。因此 ,在進行干擾抑制時 ,就造成干擾消除的不徹底，或者是增大了消除的帶寬范圍，從而加重了對有用信號的損傷。 TMkMd )]1( ?? （ 417） 定義響應的 1?M 維的誤差信號矢量為 ),1(),([)( ?? kMekMeke 這樣，塊自適應濾波器中的線性卷積和線性相關都可以利用 FFT 來快速實現，從而構成了塊 LMS 算法的快速算法。如果能利用更多有用信號的結構特點，對線性預測方法進行改進，就可以獲得更好的抑制效果。這兩個過程共同組成一個反饋環(huán)，如圖 41 所示。在這里，混頻器實際上是擔當了解跳器的角色，將接收的信號轉化為一個中頻信號 。對解擴后的信號進行解調，恢復出原始信息。 信源信道編碼擴頻調制解調信道譯碼信宿信 道干 擾噪 聲發(fā) 送 端 接 收 端同 步載波調制解擴偽 碼 同 步 圖 32 擴頻通信系統(tǒng)模型 和 普通的數字通信系統(tǒng)相比，擴頻通信系統(tǒng)增加了擴頻調制和解擴部分，相應的同步部分也 增 加 了 偽碼同步。 由于 擴頻通信 應用了相關接收 ，信號傳輸功率 極低 ，并 可工作于 該通道的噪聲和熱噪聲的背景 中 ，易于在同一地區(qū)重復使用相同的頻率工作，也可以共享相同的與今天的窄帶通信頻率資源。 信息容量信息論（香農）公式是： )/1(2 NPW L o gC ?? (31) 式 中 ： C 信道容量（ 用 傳輸速率 來 度量） W信號帶寬 P 信號功率 N 白噪聲的功率 式（ 31） 說明， 相同的條件下在給定的傳輸率 C 后 ，頻帶寬度 W 和 信噪比 P / N 可以互換。 Simulink 是 MATLAB 中 一種可視化仿真工具， 是可實現 動態(tài)系統(tǒng)建模，仿真和分析的集成環(huán)境，廣泛應用于線性系統(tǒng)，非線性系統(tǒng)，數字控制 ，數字信號處理的建模與仿真 中 。 。 擴頻 通信（ Spread Spectrum Communication）， 與 光纖通信，衛(wèi)星通信，一起被稱為 信息時代的 三大高科技通訊 方式。 介紹擴頻通信的基本原理，主要特點和工作方式，重點討論了直序擴頻通信中窄帶干擾抑制算法的研究，列舉了 4 種干擾抑制方案，經過分析，最后采用FFT 重疊變換干擾抑制算法，并用 Matlab 軟件中的 Simulink 模塊對其進行仿真，仿真中信息數碼率為 1Kb/s,擴頻碼率為 255Kb/s，載波為 510KHz,高斯白噪聲信噪比為 10dB,單音窄帶干擾中心頻率為 510KHz,信干比為 2dB。 序列的解擴和解調一般 不能逆轉，通常是 先 解擴 再 解調，這是，因為 在未解擴之前信噪比很低 ，一般的解調方法是難以實現。 擴頻 技術采用兩種方式：一種是直接序列 擴頻 技術，另一種是跳頻 擴頻 技術 ，前一種使用的比較多 。 來展寬 信號的 頻譜 。因此，處理增益 G 反映 了 擴展頻譜通信系統(tǒng)的 信噪 比的改善 程度 。 此外，由于擴頻信號功率譜密度 很低 ， 所以對 目前使用的各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾是小的。若 實現了收發(fā) 同步 ， 但不 能保持 同步 ，也無法準確可靠地獲取 到 所發(fā)送的信息數據。與直擴系統(tǒng)不同的是，跳頻系統(tǒng)的偽碼不是 用來 傳輸，而是用來選擇信道。 DS／ FH 系統(tǒng)組成框圖如圖 37所示。這樣，自適應濾波器的輸出應是對干擾的估計，在接收端的寬帶信 號是原始輸人減去干擾之后的值，即對有用信號的預測。 此處采用的是對輸人信號取符號的信號極性算法 SignData LMS,當輸人信號為正時置為 +1，當輸人信號為負時置為 1。塊數據運算可以取任意重疊比例，但以50%的重疊比例計算效率最高，算法實現的結構框圖如圖 44所示。 對超過門限值的譜線通常認為是含有干擾信號的譜線，對這些譜線置 0，將其徹底去掉。 圖 53 AWGN Channel 模塊參數設置 單音窄帶干擾參數設置如圖 54 所示。圖 510 中 Window Function 模塊是加窗模塊，以抑制由 FFT 變換所引起的頻譜泄露問題。 而 Frame Conversion 模塊和Unbuffer 模塊的作用是使一維數組信號變換為離散采樣信號，以便于后續(xù)的仿真處理，這兩個模塊的參數設置用默認值即可。 圖 521 干擾前的原始信號波形 雙擊 圖 55 中名為“ input”的示波器，即可觀察到干擾抑制模塊的輸人信號波形，如圖 522 所示 。 本 設計 給出了詳細的仿真模型，仿真參數設置，以及關鍵的仿真結果，從仿真結果可以看出， 干擾抑制后的圖像 達到了理論預期結果。這也讓我感受到了集體的溫暖！ 我也要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下牢固的專業(yè)知識基礎，才讓我們有能力完成這次畢業(yè)設計 。由于 FFT 對接收數據 的每一個記錄進行變換，因此實時 FFT 算法有能力對變化的干擾環(huán)境快速自適應。 圖 520 Integer Delay 模塊參數設置界面 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（ 20xx） 29 由圖 520可見該模塊使輸人信號延時了 6144 個采樣時鐘，即延時了 3/4幀。 圖 516 Gain 模塊參數設置界面 參數 Gain 為 表示輸出為輸人信號的 倍。 直序擴頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 22 圖 57 Add1 模塊參數設置界面 首先介紹圖 56 中的 firstroad 支路，其內部框圖如圖 58 所示 圖 58 firstroad 支路內部結構框圖 圖 58中的 Complex to MagnitudeAngle 模塊是一個轉換器，其功能是將一個復數的幅值及相位分別輸出處理，其參數設置情況如圖 59所示 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（ 20xx） 23 圖 59 Complex to MagnitudeAngle 模塊參數設置界面 參數 Sample time 為“ 1”表示該模塊的采樣時間與其輸人信號的采樣時間保持一致。 5 窄帶干擾抑制算法的仿真 干擾信號的產生 干擾抑制算法仿真參數主要包括： 數碼率為 lkb/s； 擴頻碼率為 255kb/s； 載波為 510kHz； 高斯白噪聲信噪比為 lOdB； 單音窄帶干擾中心頻率為 510kHz,信干比為 2dB。 為了保持門限確定的自適應性，通常根據當前一次或幾次 FFT 變換值來確定門限值。 , )()()]1( kykdMkMe T ???? （ 418） 將誤差信號變換到頻率域，有 ??????? )(0F F T)( kekE （ 419） 令 )]()([I F F T)( kEkXk T?? 的前 M個元素，則最后得到的濾波器矢量頻率域的更新式為 ????????? 0 )(FFT)()1( kkWkW ?? （ 420） 與基于 LMS 算法相比，塊 LMS 算法的快速算法復雜 度小，收斂速度較快。直擴序列是獨立同分布的二進制序列，非高斯的，所以即使窄帶干擾和背景噪聲假設是高斯的，這時的最優(yōu)濾波也應是非線性的。 LM S 算法的關鍵是尋找一個 ? 的遞推式，由 0??? ，起始值開始，沿著趨于 *? （ *? 是 )]([E 2 ne =rnin 時權矢量的值）的方向逐步遞推，直至 *??? 為止。如果敵方不知道跳頻序列，要 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（ 20xx） 9 跟蹤跳頻信號會變得十分困難。 （ Frequency Hopping）工作方式，簡稱跳頻（ FH）方式 所謂跳頻，即載波頻率在偽碼 的 控制下不斷隨機跳變 。經過帶通濾波器，噪聲和干擾對有用信號造成的影響被抑制，從而實現了抗干擾。如果許多用戶共享寬帶，就可以大大提高 頻帶 利用率。 總之，我們用 100 倍的，甚至是 1000 倍或更多的寬帶信號傳輸，以確保通 直序擴頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 4 信 的抗干擾能力 ，即 在 強干擾的條件下 ，能夠安全可靠的通信 。 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（ 20xx） 3 3 擴頻通信系統(tǒng)介紹 擴頻的概念 擴頻通信（ Spread Spectrum Communication），可簡單地表示如下： “ 擴頻通信技術是一種信息傳輸方法，信號的通頻帶寬度遠遠大于所需的最低限度的信息帶寬 。使