直接序列扩频通信系统中抗非平衡窄带干扰技术研究

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1、．．．占耋耋鎏查：堡主誊竺兰兰．．．．．．直接序列扩频通信系统中抗非平稳窄带干扰技术研究木摘要现代通信中扩频技术的地位越来越重要，广泛地应用于第三代移动通信、高速无线接入及卫星通信中，特别是军用卫星通信的首选技术。7但是，卫星通信很容易受到干扰，一方面是因为卫星通信的特殊环境，使其容易受到天气、地面窄带通信系统等的干扰，另一方面在战时容易受到各种恶意人为信号的干扰。这使得卫星通信系统中抗干扰问题显得尤_其迫切与重要。过去的研究重点放在直接序列扩频通信中抗平稳或近似乎稳干扰的技术上0本文在上述研究的基础上，主要考虑直接序列扩频通信中的抗非平稳窄带干扰技术，从正交变换、非平

2、稳和非高斯信号处理的角度进行深入研究。}相对时域抗干扰技术而言，变换域抗干扰技术具有独特的优点，如在时域中的卷积运算在变换域中可以用简单的相乘来实现。本文在对基于块变换和滤波器组的抗干扰技术进行了分析和比较后，采用重叠变换作为正交映射来抗窄带干扰，其中着重分析了两种形式的重叠变换：调制重叠变换和扩展重叠变换，包括它们的结构、性能和复杂度等。与传统的离散傅里叶变换和离散余弦变换相比，它们的滤波性能有了很大的提高，可以有效地提高抗窄带干扰接收机的性能。理论分析和计算机仿真表明，基于重叠变换的抗窄带干扰接收机可以有效地抑制窄带干扰，提高系统的误比特率性能。由于变换域抗干扰技术

3、只能处理平稳或缓慢变换的干扰的情况，而实际环境中的干扰往往性质变化较快，因此作者考虑用时频分析方法处理时变干扰。与传统的频率估计方法相比，对于变化较快的信号，利用时频分布估计瞬时频率的精度比较高。针对单频时变干扰，通过分析接收信号的时频分布估计出其瞬时频率，并且研究和设计了一个时变滤波器在时域滤掉干扰，理论分析和仿真结果表明了其良好的抗干扰性能。另外，实际上通信中遇到的干扰不一定都是单频干扰，有时是多分量干扰，这时利用时频分布就不一定能够正确地估计出干扰中每一个分量的瞬时频率，也就无法设计相应的抗干扰滤波器。为此，作者提出利用基于重叠变换的带通滤波器组，将接收信号分成一

4、组带宽很窄的子带信号，近似地可以看作单分量·本课题为国防科技重点实验室基金项目(编号：99JS63．3．IJW0301)信号，从而能够利用上面研究的抗单频干扰时变滤波技术来抑制掉干扰。计算机仿真表明这种方法对多分量干扰的抑制效果较好．传统的变换域抗干扰处理算法虽然具有计算简单、易于实现的优点，但是这些滤波算法都是线性的，而实际的通信环境通常是非线性的，这时只有非线性滤波器才能取得最优的性’能。因此作者在深入研究神经网络理论的基础上，提出了一种基于径向基函数网络的自适应滤波算法，其中基于归一化最小均方误差(NLMS)准则训练径向基函数网络，使系统输出与期待信号问的误差最小

5、．该方法与传统的基于多层感知器的方法相比，具有更好的非线性逼近能力，而且计算量也较小。计算机仿真结果表明，基于径向基函数网络的抗干扰滤波技术与传统的线性滤波技术相比，能有效地提高系统的性能。对于加性有色高斯噪声，二阶统计量不再有效，而高阶累积量对加性高斯信号不敏感，因此可以利用高阶累积量来设计抗窄带干扰接收机。在存在一个与干扰相关的参考源的情况下，作者深入研究了一个基于高阶累积量的干扰抵消系统，其中利用高阶累积量来训练自适应滤波器的权系数向量。该自适应滤波器用来估计与参考信号相关的窄带干扰，并从接收信-号中减去干扰估计，从而得到所需的期望信号。计算机仿真结果表明它的收敛

6、速度高于传统的基于二阶统计量的自适应滤波器，而且该系统对干扰的变化更加鲁棒。要使接收机具有良好的抗干扰性能，应使系统具有自动识别和处理多种干扰的能力。为此，作者提出了一个智能化抗干扰方案，该方案采用模块化设计思路，首先对接收信号进行谱分析，以判定干扰的类型．如果没有干扰存在，则直接对接收信号进行解扩处理：如果是平稳干扰，则用变换域抗干扰算法进行处理；如果是非平稳干扰，则用基于滤波器组和肘频分析的方法去滤除。这样，就使整个系统具有了所谓的自适应抗干扰能力，从而使系统的性能更加优良。在前期研究的基础上，作者以11公司的TMS320C54为核心，设计了一个DSP硬件仿真系统。

7、该系统可以实时处理速率为1000bps的数据流，在实际通信中有较好的应用前景。通过信号发生器产生的信号对系统进行的测试表明，系统的抗干扰性能优良，和计算机仿真的结果比较一致／关键词：扩频通信抗干扰，变换域处理，非线性滤波，时频分析，高阶累积量注：由于本课题属“秘密”级，故文中省略了有关算法和方案的具体细节，特此说明。Ⅱ上海交通大学博士学位论文ResearchonnonstationarynarrowbandinterferenceexcisiontechniquesinspreadspectrumcommunicationsystemsA