【正文】 最后謝謝母校四年來(lái)對(duì)我的培養(yǎng)！ 。如果沒(méi)有大家的幫助，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也不會(huì)進(jìn)行的那么順利。 我還要感謝和我一起做畢業(yè)設(shè)計(jì)的同學(xué)們。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。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。做論文設(shè)計(jì)時(shí)， 由于自己經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周的地方，如果沒(méi)有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)和同學(xué)們的幫助， 是很難完成這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)的 。 此方法只適用于中心頻率不變干擾及慢變干擾，不能適用于各類窄帶干擾，所以適用范圍有待提高。 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)。 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(kāi)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。它在設(shè)計(jì)干擾抑制算法時(shí)更自由，且能提供更大的動(dòng)態(tài)范圍，抑制干擾的數(shù)目?jī)H與 FFT 變換長(zhǎng)度有關(guān)，通過(guò)選擇合適的窗函數(shù)和抑制算法，陷波深度可以非常大。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（ 20xx） 31 圖 523 干擾抑制模塊輸出信號(hào)波形 圖 524 各支路抗窄帶干擾后的波形及 4 路疊加后信號(hào)波形 直序擴(kuò)頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 32 圖 525 干擾抑制后信號(hào)頻譜圖 頻域陷波算法進(jìn)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(hào)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。 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。該波形圖橫坐標(biāo)單位為“ s”，縱坐標(biāo)單位為“ V”。但是由于嗓聲的存在（干擾抑制算法無(wú)法抑制噪聲影響），干擾抑制后的信號(hào)波形還有一定的起伏。 直序擴(kuò)頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 30 圖 522 干擾抑制模塊輸入信號(hào)波形 雙擊 模塊中名為“ output”的示波器，可以觀察到輸出信號(hào)波形，如圖 523所示。 仿真結(jié)果分析 打開(kāi) Matlab 軟件，運(yùn)行 文件開(kāi)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。 至此 firstroad 支路模塊已全部介紹完畢。它的參數(shù)設(shè)置也可直接采用默認(rèn)值 Integer Delay 模塊為延時(shí)器 ,其作用是使該支路信息與其他 3路信息在時(shí)域上對(duì)齊，以便4 條支路最終的正確合并，其參數(shù)設(shè)置情況如圖 520所示。 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(fù)數(shù)輸出，其參數(shù)設(shè)置使用默認(rèn)值。該模塊的內(nèi)部仿真框圖如圖519 所示。 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。 此處 Switch 模塊的作用是：當(dāng)控制端（中部的輸入端口）的值大于或等于0 時(shí)，多路開(kāi)關(guān)接通上部的輸人端，即將超過(guò)門限的譜線值置零（因 Gain 模塊的增益值設(shè)置為 0)； 否則多路開(kāi) 關(guān)接通下部的輸入端，即將未超過(guò)門限的譜線值保留。 In2 模塊為門限值輸人端，使 In1輸人的 FFT 變換值能與門限值進(jìn)行比較，比較是通過(guò)減法器 Subtract 模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 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。 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 512 Windows Function 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(shuō)明書（ 20xx） 25 圖 513 Threshold 模塊內(nèi)部仿真圖 圖 514 Constant1 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 26 圖 515 Matrix Sum 模塊參數(shù)設(shè)置界面 圖 513 中 Gain 模塊為增益器，作用是將輸人信號(hào)進(jìn)行比例縮放，其參數(shù)設(shè)置情況如圖 516 所示。 由圖 514可見(jiàn)， Constant value 為“ 400”則表示此常數(shù)模塊將產(chǎn)生一個(gè)幅值為 400 的恒值。 圖 513 中 Constantl 模塊為常數(shù)模塊，表示一個(gè)確定的常數(shù)值。 圖 58中 Threshold 模塊的作用是確定該支路的處理門限。圖 510中 FFT1 模塊為 FFT 變換器，用于對(duì)輸人 的采樣信號(hào)進(jìn)行快速離散傅里葉變換。該模塊的參數(shù)設(shè)置情況如圖 512所示。 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 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。 下面將分別對(duì)各條支路的內(nèi)部仿真框圖及仿真參數(shù)設(shè)置進(jìn)行詳細(xì)介紹。 圖 57中參數(shù) List of signs 中有 4個(gè)“ +”號(hào)代表該模塊有 4個(gè)待求和的輸人端。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。 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。其中 From File 模塊的作用是將 文件導(dǎo) 入 本系統(tǒng) ,使之作為本系統(tǒng)的輸人信號(hào)。 直序擴(kuò)頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 20 圖 54 單音窄帶干擾模塊參數(shù)設(shè)置界面 干擾抑制模塊的仿真 以 FFT 重疊變換干擾抑制算法為例進(jìn)行仿真 ,仿真采用 Simulink 進(jìn)行。 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。 bpsk 信號(hào)的產(chǎn)生單元如圖 51 所示。 直序擴(kuò)頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 18 圖 49 1/4 重疊加窗和干擾抑制原理框圖 雖然基于 FFT 的干擾技術(shù)抑制技術(shù)可以對(duì)付多個(gè)干擾，并且可以通過(guò)自適應(yīng)措施進(jìn)行實(shí)時(shí)干擾估計(jì)，但干擾數(shù)目不能太多、干擾分布的寬度不能太寬（采用FFT 算法進(jìn)行寬帶干擾消除將會(huì)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的損傷，引起嚴(yán)重的信噪比損失），并且具有在濾波期間干擾的瞬時(shí)頻率保持不變的約束。將兩路時(shí)延差 1/2 幀的數(shù)據(jù)段出禮疊加就可以起到互為補(bǔ)充的作用，即每一路都只取其中間有用的 1/2幀。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。下面以 1/2 重疊加窗為例，其基本原理框圖如圖 48所示。加窗的目的在于準(zhǔn)確地估計(jì)信號(hào)頻譜，然而卻會(huì)使輸入信號(hào)發(fā)生畸變，使進(jìn)行 FFT 變換的數(shù)據(jù)段兩端嚴(yán)重衰減 ，從而帶來(lái)額外的信噪比損耗。 在 DSSS 通信系統(tǒng)頻域抗干擾算法中，通常對(duì)輸人數(shù)據(jù)分段進(jìn)行 N 點(diǎn) FFT 變換，分段數(shù)據(jù)周期延拓后的非連續(xù)性會(huì)導(dǎo)致頻請(qǐng)泄漏現(xiàn)象，通?？梢圆捎脤?duì)分段數(shù)據(jù)進(jìn)行加窗的方法減小頻譜泄漏。 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 。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 。在仿真中采用的窗函數(shù)是切比雪夫窗，該窗的第一旁瓣比主瓣低 80dB。因此 ,在進(jìn)行干擾抑制時(shí) ,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(duì)有用信號(hào)的損傷。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。 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。 FFT 重疊變換干擾抑制算法不需要自適應(yīng)算法，且其處理速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)時(shí)域?yàn)V波的算法。 FFT 重疊變換干擾抑制算法 重疊變換干擾抑制算 法的系統(tǒng)綜述 FFT 重疊變換干擾抑制算法的原理是窄帶干擾相對(duì)于擴(kuò)頻信號(hào)能量集中在 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（ 20xx） 15 很窄的頻帶內(nèi)，在頻域上就表現(xiàn)為很窄的尖峰 ,所以可先將混合信號(hào)變換到頻域，檢測(cè)出干擾的頻譜位置，將這些譜線去掉或進(jìn)行衰減，最后反變換還原成時(shí)域信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)。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。 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。 TMkMd )]1( ?? （ 417） 定義響應(yīng)的 1?M 維的誤差信號(hào)矢量為 ),1(),([)( ?? kMekMeke , )]()([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。 ))]}1( ?? MkMx (415) 將重疊存儲(chǔ)法應(yīng)用于求線卷積，得到 1?M 維矢量 )(kyT 后的 M 個(gè)元素。相應(yīng)的，設(shè)對(duì)輸入數(shù)據(jù)兩個(gè)相繼子塊進(jìn)行傅里葉變換得到 NN? 的對(duì)角矩陣為 )([F F T{)( MkMxdi agkX ?? ，這樣，塊自適應(yīng)濾波器中的線性卷積和線性相關(guān)都可以利用 FFT 來(lái)快速實(shí)現(xiàn)，從而構(gòu)成了塊 LMS 算法的快速算法。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)。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)。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（ 20xx） 13 圖 43 塊自適應(yīng)濾波器的原理框圖