【正文】 經(jīng)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(shù)據(jù)塊。它的權矢量迭代公式為 )](s g n[)(2)()1( nxnenwnw ???? (49) 頻域 自 適應算法 頻域自適應算法實際上是塊 LMS(Block LMS)自適應濾波算法在頻率域上的實現(xiàn)，其基本原理及框圖與時域的一樣，不過兩者的濾波器實現(xiàn)方式不同而已。極性 LMS自適應算法就是這種典型的算法。利用直擴信號的非高斯結構，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。而當面臨的噪聲是非髙斯噪聲時，為了獲得更好的性能，需要求助于某些非線性技術。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。要求 )() 00 nn ?? ?、（ 是相關，這樣才能進行噪抵消。 求自適應濾波是使均方誤差最小 )]((E 2 ne =min。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。 該算法的基本原理框圖如圖 42所示 圖 42 自適應干擾抵消的原理框圖 圖 42 中原始輸人為： )()( 0 nns ?? 。自適應濾波器自動調節(jié)其權值，使原始輸人與輸出的差值的均方誤差最小。 圖 41 自適應橫向濾波器原理框圖 用梯度 n? 表示為 )()()1( nnwnw ???? ?，當 ? 是多維的情況時， n? 可用矩陣表示為 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（ 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 ???? ?得自適應濾波器的權矢量遞推公式為)()(2)()1( nXnenwnw ???? (45) 一般，當一個寬帶信號既受到周期干擾的污染，又沒有外部參考輸人可以利用時，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。 令下一刻權矢量與現(xiàn)在的權矢量的關系為 )}({)]([)()1( 2 ndw nedEnwnw ??? ???? (43) 式中， ? 0 是一個控制穩(wěn)定性和收斂速度的參數(shù)。這兩個過程共同組成一個反饋環(huán)，如圖 41 所示。在濾波的過程中，自適應濾波器將 自 己的輸出與期望值相比較，估計出誤差信號。 時域線性自適應算法 時域線性自適應算法采用的是最小均方（ LMS)算法，它是一種線性自適應濾波算法。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。 信 源頻 率 合 成 器跳 頻 序 列擴 頻解 跳解 擴信 宿擴 頻 序 列擴 頻 同 步擴 頻 序 列調 制頻 率 合 成 器跳 頻 序 列跳 頻 同 步 圖 37 DS／ FH系統(tǒng)組成框圖 在發(fā)送端，原始信息首先用擴頻序列進行直接序列擴頻，然后用頻率合成器輸出的載波進行跳頻調制，頻率合成器輸出頻率受跳頻序列控制。它可以實現(xiàn)抗干擾、多址組網(wǎng)、定時定位 和抗多徑等功能。實際上跳頻通信系統(tǒng)在某一個時刻還是工作在一個固定頻點，因此它屬于一種“時間段上的擴頻”調制方式。圖 36（ b）中系統(tǒng)在跳頻調制之后，工作在四個頻點。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 。經(jīng)過混頻后可以得到一個固定的中頻，然后對這個中頻信號進行解調就可以獲得發(fā)送的原始信號。但與發(fā)送頻率相差一個固定中頻。 在接收端，接收到的信號（含噪聲和干擾）經(jīng)過高頻放大濾波后送至混頻器。跳頻系統(tǒng)組成框圖如圖 35所示。而跳頻系統(tǒng)則有幾個、幾十個、甚至上千個 的 頻率，由所傳 的 信息與擴頻碼的組合進行選擇控制，不斷 的 跳變。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）。從圖（ a）可看出基帶信號的頻寬為 1Hz，圖（ b）的信號帶寬約為 40Hz 左右，擴頻調制后，信號頻譜被大大擴展 了 。對解擴后的信號進行解調，恢復出原始信息。 信 源振 蕩 器高 放解 調偽 碼 發(fā) 生 器 載 波 同 步偽 碼 同 步偽 碼 發(fā) 生 器 圖 33 直擴系統(tǒng)組成框圖 首先對信源 的 原始數(shù)據(jù)進行直序擴頻調制、載波調制，然后送入信道。這種系統(tǒng)具有信號發(fā)射功率小、抗干擾強、抗多徑、多址能力強和抗跟蹤干擾及抑制遠近效應等一系列優(yōu)點。 擴頻通信的工作方式 按照擴展頻譜的方式不同，現(xiàn)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。圖 33中 擴頻通信系統(tǒng)中的同步包括捕獲 和 跟蹤兩部分，捕獲將相位差減小到二分之一 個 碼片內。但是即 使相同的 偽碼 ，當相位差大于一個碼片時 ， 也無法順利 進行 解擴。 ：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，否則就不能恢復出有用 的 信息，得到的只是一片噪聲。 在 接收端解擴時，將接收的信號與發(fā)端相同的偽碼 相乘 ，有用信號的頻譜寬度 就 被恢復，而信道引入的噪聲 和 干擾在解擴時與偽碼相乘，相當于被擴頻， 就 使得落入有用信號頻帶 鹽城工學院本科生畢業(yè)設計說明書（ 20xx） 7 中 的干擾功率大大降低。 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(shù)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。 擴頻通信原理 及工作 方式 擴頻通信 工作原理 擴頻通信系統(tǒng)結構如圖 32 所示，在發(fā)端輸入的信息先經(jīng) 過 信息調制形成數(shù)字信號，然后用擴頻碼發(fā)生器產生的偽碼展寬數(shù)字信號的頻譜，再進行載波調制發(fā)送出去。 跟 據(jù)的擴頻的方式，擴頻通信系統(tǒng)可以分為：直接序列擴頻（ DS），跳頻（ FH），跳時（ TH）幾種方法的組合。 是 數(shù)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 。 是 數(shù)字通信，特別適用于數(shù)字語音和數(shù)據(jù) 同時傳輸 ， 并且自身具有加密功能，保密性強 ，容易開展各種 通信服務。 ，各種窄帶通信系統(tǒng)的干擾是非常小的，由于在一個相對寬的頻帶的擴 展 信號，頻帶內的功率小， 信號湮沒在噪聲里 ，一般不易被發(fā)現(xiàn)， 并且 想進一步檢測信號的參數(shù)（如偽隨機編碼序列）比較困難，所以隱蔽性好。 在 充分利用多種不同的模式之間的擴頻碼序列的優(yōu)良的自相關性和互相關特性 的條件下 ，由于在擴展頻譜通信中 存在擴頻碼序列的擴頻調制 ，在接收器中使用相關檢測技術進行解擴，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，提取出有用信號。 擴頻通信提高了抗干擾性能 力，但是 占用頻率帶寬。 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。由于擴頻系統(tǒng)的優(yōu)良性能，誤比特率是非常低的，在正常條件下 可達到 1010? ，最惡劣的條件 可以達 106，較強的抗干擾性能 是 擴頻通信的最突出的優(yōu)點。擴頻通信的抗干擾如圖 31 所示。 的擴展頻譜通信的主要特點 ， 低 誤碼率 擴頻通信在傳輸 時 占用的空間帶寬是比較寬的， 在 接收端 采用相關 檢測的方法來解擴 ，將有用寬帶信號恢復成窄帶信號 ， 把不需要的信號擴展成寬帶信號，然后通過窄帶濾波提取 有用信號 。 容限 指 擴展頻譜通信系統(tǒng) 能在多大 干環(huán)境中工作的能力 ， 定義為： dBLNSGM sopj ])/[( ??? (33) 式中 jM 抗干擾容限 PG 處理增益 oNS )/( 信息數(shù)據(jù)被正確解調而 需 的最小輸出信噪比 sL 接收系統(tǒng)的工作損耗 因此，抗干擾 容限 jM 和擴頻處理增益 PG 成正比 的， 擴頻處理增益 PG 提高后 極大地提高 了 抗干擾 容限 ，甚至信號 可以在一定的 噪聲 湮沒下 正常通信。 G， 也稱為擴頻增益（ Spreading Gain） 定義為 頻譜擴展前的信息帶寬 DF 與頻帶擴展后的信號帶寬 W 之比： G＝ W／ DF （ 32） 擴頻通信 中 ， 接收機 擴頻解調后 ， 只提取 偽隨機編碼的 帶寬為 ?F 信息的相關處理， 而排除掉寬頻帶 W 中外部干擾、噪音和其 他 通信影響 。這是擴頻通信的基本思想和理論基礎。 換取較低的信噪比要求的擴頻，擴頻通信中的一個重要特性，在擴頻通信中的應用程序從而奠定了基礎。 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。在今天使用的廣播 、電話 系統(tǒng) 中，無論是采用調頻 ， 調幅 或脈碼調制格式 ， GP 值一般在 10 倍的范圍內，統(tǒng)稱為 “ 窄帶通信 ”而擴頻通信 Gp 值，高達數(shù)百 、 數(shù)千 ，稱為 為 “寬帶通信。 眾所周知， 信息 的 有效傳輸 都 需要一定的頻率寬度，如語音為 ，電視圖像 有 幾兆赫寬。為什么 要 使用寬 頻 帶信號發(fā)送信息？答案很簡單，主要是 為了通信 安全和可靠。 ， 用相關解調來解擴 。 這個定義包括了以下三個方面的含義： 。頻帶的擴展是 通過一個單獨的代碼序列是 完成 的， 用 編碼和調制 來實現(xiàn) ，與所傳輸?shù)?數(shù)據(jù)無關 。 Simulink 對擴頻 通信 的仿真研究 有一個非?，F(xiàn)實的實際意義，因為通過 C / VHDL 代碼生成工具，可以快速 將 驗證 之后的 算法在 DSP 芯片硬件實現(xiàn)，可以大大簡短通信產品的開發(fā)周期。 Simulink 是 MATLAB 中 一種可視化仿真工具， 是可實現(xiàn) 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(shù)字控制 ，數(shù)字信號處理的建模與仿真 中 。 可接到擴頻 調制解調器 的 設備 有 電腦， 網(wǎng)橋 ，路由器，語音 /數(shù)據(jù)復接設備 等。 擴頻 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。 擴頻 技術的優(yōu)勢，在通信行業(yè)已被 確認。 擴頻 通信的產品已經(jīng)越來越廣泛的應用，是因為它具有以下特點：防止阻塞能力 。 2 課題研究的背景與意義 課題研究的背景 擴 展