基于AET的小波包变换抑制直扩系统中窄带干扰的性能研究

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1、http://www.paper.edu.cn基于AET的小波包变换抑制直扩系统中窄带干扰1的性能研究郭黎利，郑美薇，孙志国哈尔滨工程大学信息与通信工程学院（150001）E-mail：meiwei0525@sina.com摘要：为了进一步提高直接序列扩频通信系统抑制大功率窄带干扰的能力，根据信号特征选取适当的小波函数，利用二进制小波包变换（2-bandwaveletpackettransforms）分解信号，得到二叉树。由于小波变换具有多分辨率分析能力和良好的时频局部化特性，因此它能够迅速将窄带干扰定位在一定的频域范围，从而消除

2、窄带干扰。结合直扩信号频谱的特征，应用自适应能量判决门限AET（adaptiveenergythreshold）算法根据输入直扩信号的功率动态地设定各子带的判决阈值，并将二叉树上功率值大于相应阈值的终端结点系数置零。通过仿真证明，基于AET算法的小波包变换抑制直扩系统中窄带干扰的能力大大优于传统的固定门限窄带干扰抑制技术。关键词：小波包变换；自适应能量判决门限；直扩信号频谱；窄带干扰1.引言直接序列扩展频谱(directsequencespreadspectrum．DSSS)通信系统所固有的扩频增益可以抑制信道中有意或无意的干扰。

3、但频率资源是有限的，在遇到大功率干扰信号时，不能单纯依靠增大系统扩频增益的方法来抑制干扰。在强干扰出现特别是军事应用领域的强对抗环境下，要借助信号处理技术来提高系统的抗干扰能力。目前强窄带干扰抑制方法可以分为两[1]大类，即时域处理方法和变换域处理方法。时域处理方法需要干扰的先验知识，并且只对[2]平稳的干扰信号消除性能较好；而变换域处理方法不需要干扰的先验知识。相对于时域变[3]换，频域变换其各频率分量具有独立收敛的特性，利于对时变窄带干扰进行抑制。目前已经应用于扩频系统降噪的变换有快速傅立叶变换和传统的小波包变换。但由于傅立叶

4、变换是一种全局变换，无法表述信号的时域局部性质。于是人们提出了小波变换这种新的信号分析理论。小波变换是一种信号的时——频分析，具有多分辨率分析能力和良好的时频局部化特性，它能够迅速将窄带干扰定位在一定的频域范围，从而能够更好的消除窄带干扰。在实际的扩频系统中，由于接收机复杂度和信道带宽受限等原因，使得实际信道中直扩[4−5]信号的频谱不再是白色谱。在这种情况下，若各个频带内仍采用固定的门限数值显然是[6]不适当的，将严重影响系统抗窄带干扰的性能。因此在采用小波包变换的基础上结合自适应能量判决门限法AET(adaptiveenerg

5、ythreshold)算法，根据直扩信号的频谱特征动态设定各个子带的阈值，使各个子带的阈值与该子带直扩信号的能量值呈线性关系，以此来提高系统抑制窄带干扰的能力。2.二进制小波变换二进制小波不同于连续小波和离散小波，它只是对尺度参数进行了离散化，而且对时[7]域上的平移量保持连续变化，不破环信号在时间域上的平移变量。因此二进制小波具有在时域上的平移不变性，即不破坏被分析的信号。基于这种原因可以选择二进制小波进行信号消噪。1本课题得到教育部高等学校博士学科点专项基金(项目编号：20050217006)的资助。-1-http://www

6、.paper.edu.cn2.1信号的小波包变换分析2设平方可积函数空间L(R)上的一个多尺度分析是满足一定条件的闭子空间阵列2{V}，利用多尺度分析能够得到空间L(R)的正交分解。在给定{V}是一个多尺度jj∈Zjj∈Z分析的条件下，设ϕ(x)和ψ(x)是相应的尺度函数和小波函数，−j/2−j/2ϕ(x)=2ϕ(2x−k)（1）j,k−j/2−j/2ψ(x)=2ψ(2x−k)j,k∈Z（2）j,k对于给定的正交尺度函数ϕ(x)及其对应的小波函数ψ(x)，存在双尺度方程j,kj,kϕj,k(x)=2∑h(n)*ϕj,k(2x−n)

7、（3）nψj,k(x)=2∑g(n)*ϕj,k(2x−n)（4）n{h(n)}和{g(n)}为多分辨分析的中定义的共轭正交镜像滤波器。一个信号的小波分解可以采用多种小波函数，不同的小波函数对信号有不同的分解结果，其结果所能反映出信号特性的程度也不一样，因此要适当的选取小波函数，以便能最有效的表达信号的特征。通过小波包变换，把多分辨分析中的小波算法推广到小波包分解，其实质是让信号通过{h(n)}、{h(n)}这对高低通分解滤波器进行二抽取（将输入序列每隔一个输出一次）组01成长度缩短一半的新序列，同时把得到的近似系数和细节系数逐层分

8、解到不同的频段，经过处理后让信号通过{g(n)}、{g(n)}这对合成高低通滤波器将不同频段的信号合成。01各级低通滤波器H与高通滤波器H是一样的。这是因为前一级输出被二抽取，而滤01波器设计是根据归一化频率是0～π/2。例如，第一级H的真实频带是