【正文】 這也讓我感受到了集體的溫暖！ 我也要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為我們打下牢固的專業(yè)知識基礎(chǔ)，才讓我們有能力完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì) 。我相信這對我以后的工作和學(xué)習(xí)都有很大的幫助 。 首先，我要感謝我的指導(dǎo)老師劉老師。 本 設(shè)計(jì) 給出了詳細(xì)的仿真模型，仿真參數(shù)設(shè)置，以及關(guān)鍵的仿真結(jié)果，從仿真結(jié)果可以看出， 干擾抑制后的圖像 達(dá)到了理論預(yù)期結(jié)果。由于 FFT 對接收數(shù)據(jù) 的每一個(gè)記錄進(jìn)行變換，因此實(shí)時(shí) FFT 算法有能力對變化的干擾環(huán)境快速自適應(yīng)。 雙擊名為“ Spectrum Scope”的頻譜儀即可得到含窄帶干擾信號經(jīng)過重疊變換頻域陷波之后的信號頻譜圖，如圖 525 所示 。 圖 524是 1/4 重疊復(fù)用頻域陷波模塊各支路抗窄帶干擾后的波形及 4路對齊疊加之后的信號波形。 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 。 圖 520 Integer Delay 模塊參數(shù)設(shè)置界面 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 2020） 29 由圖 520 可見該模塊使輸人信號延時(shí)了 6144 個(gè)采樣時(shí)鐘，即延時(shí)了 3/4幀。 圖 519 Inverse_convertion 模塊內(nèi)部仿真框圖 圖 519中 In1 為原始信號 FFT 變換后的相位信息輸人端， In2為原始信號 FFT變換后且經(jīng)過干擾抑制處理后的幅值信息輸人端。 圖 517 Inteference_delieve 模塊內(nèi)部仿真框圖 圖 518 Swith 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 28 圖 517中 Bufferl 和 To Sample 模塊的作用是使離散采樣信號變換為一維數(shù)組信號，以便后續(xù)的 FFT 反變換順利進(jìn)行。 而 Frame Conversion 模塊和Unbuffer 模塊的作用是使一維數(shù)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(gè)模塊的參數(shù)設(shè)置用默認(rèn)值即可。 圖 516 Gain 模塊參數(shù)設(shè)置界面 參數(shù) Gain 為 表示輸出為輸人信號的 倍。 Constantl模塊即為門限生成公式中的 minThre ，其參數(shù)設(shè)置情況如圖 514 所示。其參數(shù)設(shè)置采用默認(rèn)值。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。 直序擴(kuò)頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 22 圖 57 Add1 模塊參數(shù)設(shè)置界面 首先介紹圖 56 中的 firstroad 支路，其內(nèi)部框圖如圖 58 所示 圖 58 firstroad 支路內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 圖 58中的 Complex to MagnitudeAngle模塊是一個(gè)轉(zhuǎn)換器，其功能是將一個(gè)復(fù)數(shù)的幅值及相位分別輸出處理，其參數(shù)設(shè)置情況如圖 59所示 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 2020） 23 圖 59 Complex to MagnitudeAngle 模塊參數(shù)設(shè)置界面 參數(shù) Sample time 為“ 1”表示該模塊的采樣時(shí)間與其輸人信號的采樣時(shí)間保持一致。 Addl 為加法器，功能是將時(shí)域?qū)R的 4條支路信號合并相加輸出，其參數(shù)設(shè)置情況如圖 44所示。 To File 模塊的作用是將本系統(tǒng)的輸出導(dǎo)人到 文件中 。 圖 53 AWGN Channel 模塊參數(shù)設(shè)置 單音窄帶干擾參數(shù)設(shè)置如圖 54 所示。 5 窄帶干擾抑制算法的仿真 干擾信號的產(chǎn)生 干擾抑制算法仿真參數(shù)主要包括： 數(shù)碼率為 lkb/s； 擴(kuò)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。將一幀分為 4份，任何一幀其主要受彩響的是前 1/4 幀與后 1/4幀 ，中間的 1/2 幀受影響最小，換句話說一幀的可靠部分是它中間的 1/2 幀 。 可以采用一定的措施來減小加窗損耗，通常的解決辦法是對數(shù)據(jù)進(jìn)行重疊加窗。 對超過門限值的譜線通常認(rèn)為是含有干擾信號的譜線，對這些譜線置 0，將其徹底去掉。 為了保持門限確定的自適應(yīng)性，通常根據(jù)當(dāng)前一次或幾次 FFT 變換值來確定門限值。從頻域來看 .整個(gè)信號頻域都被干擾污染了。 FFT 重疊變換干擾抑制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)學(xué)模型如圖 47所示。塊數(shù)據(jù)運(yùn)算可以取任意重疊比例，但以50%的重疊比例計(jì)算效率最高，算法實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 44所示。 , )()()]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(gè)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(fù)雜 度小，收斂速度較快。另一方面，數(shù)字信號處理中常用的重疊存儲法和重疊相加法為快速傅里葉的計(jì)算 直序擴(kuò)頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 14 提供了強(qiáng)有力的工具。然后，將這些 據(jù) 塊一次一塊的送入長 度為 M的 F1R 濾波器 ,并且一塊一塊地進(jìn)行自適應(yīng)迭代更新。 此處采用的是對輸人信號取符號的信號極性算法 SignData LMS,當(dāng)輸人信號為正時(shí)置為 +1，當(dāng)輸人信號為負(fù)時(shí)置為 1。直擴(kuò)序列是獨(dú)立同分布的二進(jìn)制序列，非高斯的，所以即使窄帶干擾和背景噪聲假設(shè)是高斯的，這時(shí)的最優(yōu)濾波也應(yīng)是非線性的。 時(shí)域非線性自適應(yīng)算法 線性預(yù)測方法是利用有用數(shù)據(jù)信號的寬帶特性抑制干擾，這樣的處 理只利用了擴(kuò)頻數(shù)據(jù)信號的譜結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 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))()(()()( 0020202 nnnsnnnsne ???? ?? ????? (47) ))]n()()(([2)]()([)([)]([E 0020202 ???? ?? ????? nnsEnnEnsEne (48) 因?yàn)?)()()( 10 nnns ?? 、 為零均值的平穩(wěn)隨機(jī)過程，所以 )(ns 與 )() 10 nn ?? 、（無關(guān)， 0))]())(([ 00 ?? nnnsE ?? ?（ 。這樣，自適應(yīng)濾波器的輸出應(yīng)是對干擾的估計(jì)，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(yù)測。 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。在自適應(yīng)過程中，濾波器根據(jù)估計(jì)出的誤差信號自動調(diào)整自身的參數(shù)。 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。 DS／ FH系統(tǒng)組成框圖如圖 37所示。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)說明書（ 2020） 9 跟蹤跳頻信號會變得十分困難。由于干擾和本振頻率不相關(guān)，因而被濾除，從而達(dá)到抗干擾的目的。接收機(jī)的本地載波也是一個(gè)頻率跳變信號，其變化規(guī)律和發(fā)送端一致。與直擴(kuò)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。 （ 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(jī)跳變 。接收機(jī)收到信號后，首先由本地偽碼產(chǎn)生器產(chǎn)生與發(fā)送端相同的本地偽碼 ，用此偽碼對混頻器的輸出信號進(jìn)行時(shí)域相乘，即所謂的解擴(kuò)。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)頻信號還原成原始的信息。若 實(shí)現(xiàn)了收發(fā) 同步 ， 但不 能保持 同步 ，也無法準(zhǔn)確可靠地獲取 到 所發(fā)送的信息數(shù)據(jù)。經(jīng)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(shí)現(xiàn)了抗干擾。接收端將收到的信號與本地偽碼進(jìn)行相關(guān) 的 解擴(kuò)，再經(jīng)過解調(diào)，恢復(fù)出原始的基帶信息。 ，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。 此外，由于擴(kuò)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。如果許多用戶共享寬帶，就可以大大提高 頻帶 利用率。 與同頻使用 ，提高無線頻譜的利用 率 用戶只能使用 申請到 的頻率，依靠信道劃分，以防信道之間的干擾。對各種干擾信號 由于在 接收端 的非相關(guān)性 ，窄帶信號解擴(kuò)后只有非常微弱 的成分 ，信號噪聲比 高 ， 因此 抗干擾能力強(qiáng)。因此，處理增益 G 反映 了 擴(kuò)展頻譜通信系統(tǒng)的 信噪 比的改善 程度 。 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(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 。 擴(kuò)展頻譜通信的可行性，是 來自于信息論和抗干擾理論的基本公式。 擴(kuò)頻通信的基本 特點(diǎn) ，所占用的傳輸信號的頻帶寬度（ W）要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原始信息實(shí)際所需的最?。ㄓ行В挘??F），該比率被稱為處理增益 Gp。 來展寬 信號的 頻譜 。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（ 2020） 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，信號的通頻帶寬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于所需的最低限度的信息帶寬 。 課題研 究的意義 MATLAB 是 Mathworks 公司推出 的 數(shù)學(xué)應(yīng)用軟件，經(jīng)過多年的發(fā)展，已開發(fā)出 包括 通信系統(tǒng) 的 多個(gè)工具箱， 并 成為目前的科學(xué)研究 、 工程應(yīng)用中最流行的軟件 包之一。 無論是在 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，見效快 ， 可靠性高，實(shí)用的方法。 擴(kuò)頻 技術(shù)采用兩種方式：一種是直接序列 擴(kuò)頻 技術(shù)，另一種是跳頻 擴(kuò)頻 技術(shù) ，前一種使用的比較多 。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 測距和定位。直接序列信號的頻譜很寬， 一小部分 衰落的影響不大。擴(kuò)展頻譜信號的譜密度非常低， 可使信號在噪聲中丟失 。 序列的解擴(kuò)和解調(diào)一般 不能逆轉(zhuǎn)，通常是 先 解擴(kuò) 再 解調(diào)，這是，因?yàn)?在未解擴(kuò)之前信噪比很低 ，一般的解調(diào)方法是難以實(shí)現(xiàn)。 偽隨機(jī)序列在擴(kuò)頻通信 中起著非常重要的作用。 擴(kuò)頻 通信是一種新的通信手段，在現(xiàn)代通信系統(tǒng)，其強(qiáng)大的抗干擾，抗衰落和 多徑衰落，頻譜利用率高，多址通信等諸多優(yōu)點(diǎn)越來越多的 被 人們 了解， 廣泛的 被應(yīng)用于軍事通信和民用通信的各個(gè)領(lǐng)域，從而推動電信行業(yè)的快速發(fā)展。 narrowband interference。 介紹擴(kuò)頻通信的基本原理，主要特點(diǎn)和工作方式，重點(diǎn)討論了直序擴(kuò)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(jīng)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(jìn)行仿真，仿真中信息數(shù)碼率為 1Kb/s,擴(kuò)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。