基于时频域线性估计的dsss窄带干扰抑制技术

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1、http://www.paper.edu.cn1基于时频域线性估计的DSSS窄带干扰抑制技术1,212魏安全，沈连丰，张立冬1东南大学移动通信国家重点实验室，南京（210096）2解放军理工大学通信工程学院，南京（210007)E-mail：weianquan@126.com摘要：传统的基于时域估计/相减的直接序列扩频（DSSS）系统窄带干扰抑制技术在对干扰陷波的同时，也将干扰频率处的信号分量陷去，不可避免地对有用信号产生损伤。本文提出一种利用干扰的循环平稳特性对干扰进行时频域线性估计的DSSS系统窄带干扰抑制方法，对其性能进

2、行了理论分析和仿真。结果表明，同传统时域线性预测滤波器相比，这种干扰抑制方法能够更精确地估计和消除窄带干扰，具有更加优良的干扰抑制性能，特别在干扰较强或干扰带宽较宽时。关键词：循环平稳，谱相关，频移滤波器，直接序列扩频，干扰抑制，窄带干扰中图分类号：TN911.71引言直接序列扩频（DSSS,DirectSequenceSpreadSpectrum）技术具有许多优越性，已经被广泛应用在军事和民用通信中。尽管DSSS本身具有一定的抗干扰能力，但是当干扰强度过大时，很容易超出其干扰容限而无法正常工作，必须采用其他途经对干扰进行抑制

3、，以进一[1,2]步提高系统的抗干扰性能。时域估计/相减是传统的抑制窄带干扰方法，其中时域线性预测/相减技术利用窄带干扰和宽带DSSS信号的时域相关性的差别对窄带干扰进行估计，再从接收信号中将估计的干扰减去以进行干扰抑制。然而，该方法相当于一个频率陷波器，在对干扰陷波的同时，也将干扰频率处的信号分量陷去，不可避免地对有用信号产生损伤，干扰带宽越宽，对信号的损伤也越严重，性能也越差，只能对相对带宽很窄的干扰进行抑制。在实际应用中，DSSS系统经常会遇到人为产生的合法或非法的窄带调制干扰，这种类[3,4]型的干扰频谱具有相关性，这

4、种特性可以用来提高DSSS系统抑制这类窄带干扰的性能[5-7]。本文提出了一种利用干扰循环平稳特性进行时频域线性估计的窄带干扰抑制方法，这种在时频域对干扰估计的方法不仅利用了干扰的时域相关性，同时也利用了干扰的频谱相关性，能够更加精确地对干扰进行估计和消除，减小对有用信号的损伤，从而提升系统性能。从对该方法性能的理论分析和仿真结果发现，该方法具有较强的干扰抑制能力，性能明显优于传统的基于时域线性预测/相减的干扰抑制技术。2系统模型及算法本文采用的DSSS系统接收模型如图1所示。1本课题得到国家自然科学基金（60472053），

5、江苏省自然科学基金（BK2003055）和高等学校博士点专项科研基金（20030286017）的资助。-1-http://www.paper.edu.cnr(t)chip匹r(n)+rˆ(n)解扩输出判决配滤波解调-iˆ(n)FRESH滤波器图1系统模型由于窄带数字调制干扰既具有时域相关性，又具有频域相关性，因而可以利用干扰的这些特性来进行更准确的干扰估计和消除。时频域线性干扰估计/相减（简称TF-LE）干扰抑制方法的基本思想是：通过频移滤波器（FRESH，FrequencyShiftFilter），充分利用窄带干扰的时间相关

6、性和频谱相关性，精确估计干扰信号，然后将其从接收信号中减去，得到带有噪声和残余干扰的DSSS信号，再对其进行解扩解调处理。考虑到大部分实际应用情况，本文假设信号及窄带干扰均为BPSK调制方式，且通过检测手段已知干扰的波特率R和载频if。iFRESH滤波器模型如图2所示，其中α∈S和β∈S分别为干扰的循环频率和共轭pαβ循环频率。r(n)FIRej2πα1nFIR共轭ej2πα2n∑iˆ(n)MMFIR-+r(n)ej2πβ1nFIRej2πβ2nMM自适应算法图2FRESH滤波器模型设FRESH滤波器的输入信号为r()()n=

7、sn+i(n)+w(n)（1）其中，s(n)为扩频信号，i(n)为窄带干扰，w(n)是高斯白噪声，假定它们相互独立。FRESH滤波器输出的干扰估计可以表示为PQiˆ(n)=∑hαp(n)⊗[r(n)ej2παpn]+∑hβq(n)⊗[r∗(n)ej2πβqn]p=1q=1（2）αpβq式中：⊗表示卷积，r(n)为接收信号的抽样形式，h(n)和h(n)表示频移滤波器FRESH的频移和共轭频移支路FIR滤波器的冲激响应。P和Q为频移和共轭频移支路数。（2）式可进一步表示为-2-http://www.paper.edu.cnPLp−

8、1QMqiˆ(n)=∑∑hαp()(krn−k)ej2παp()n−k+∑∑hβq()(kr*n−k)ej2πβq()n−kp=1k=0q==10k（3）式中L和M为频移和共轭频移支路FIR滤波器冲激响应的长度。pq将FRESH滤波器输出的干扰估计从接收信号中减去，得到经干扰