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1、扩频通信中滤除线性调频干扰的实现方法总第161期2007年第5期舰船电子工程ShipElectronicEngineeringV0】.27No.576扩频通信中滤除线性调频干扰的实现方法罗小宝(中国船舶重工集团公司第七二二研究所武汉430079)摘要针对扩频通信中存在线性调频干扰的影响,提出利用Wigner—Hough变换对线性调频干扰信号进行参数估计,获取干扰信号的起始频率和调频率两个参数,据此通过解线频和设计陷波器,可实现滤除扩频信号中的线性调频干扰,并对信号经过陷波器后可能造成的误码率进行分析.关键词线性调频;调频率;陷波器中图
2、分类号TN9141引言扩频通信是把基带信号的频谱扩展至很宽的频带上进行传输的一种系统,按工作方式可分为直接序列扩频,跳频,跳时和线性调频等四种方式.目前直接序列扩频的应用越来越广泛,相应的抗干扰的问题也倍受关注,特别是人为的线性调频干扰等,严重影响了通信系统的正常工作.本文主要讨论直接序列扩频中的去线性调频干扰问题.干扰可以分为窄带干扰,宽带干扰和白噪声干扰等.对于直接序列扩频系统,基带信号解扩后被恢复出来,而干扰信号由于与伪随机码不相关被分散到很宽的频带上,相对于输入端,其功率有不同程度的下降.这对于窄带干扰尤其有效,但对于如线性调
3、频之类的宽带干扰,则效果并不明显.由于事先无法准确获知线性调频干扰的信号参量,将其滤除造成一定困难,因此需要对线性调频信号进行参数估计.线性调频信号又称chirp信号,其主要参量为信号的起始频率和调频斜率,对其估计方法主要有最大似然估计法¨一,迭代估计法及离散多项式变换(DPT)分析法等.以上估计方法对信噪比的要求较高,应用受到一定的限制.而Wigner—Hough变换(WHT)对信噪比的要求不高,而且可对线性调频信号的参量做出准确有效的估计J.根据参量估计的结果,可通过解线频和设计陷波器,实现滤除线性调频干扰.2线性调频干扰信号的参
4、量估计在直接序列扩频系统中,信号可以表示为:(t)=e~sac(t)+~/Pd(t)+n(t)(1)其中,P为扩频信号的功率大小,为等概率发送的"+1""一1"码元符号(BPSK),c(t)为+1,一1构成的"最长码"扩频码序列;PJ为干扰信号功率,d(t)为形如"'的常幅度的线性调频干扰信号,其中:(t,0)=2+~rgt,0=(f,g)n(t)为服从N(0,2)分布的高斯白噪声.应用Wigner—Ville分布(WVD)对观测信号(t)进行分析,其表达式为:+∞Wx(t=l(t+÷)(一÷)e-J2..f~dT(2)二二将WVD用
5、于单个信号的分析,在时频平面上可以得到信号的能量分布,对于线性调频信号,其在时频平面就是一条能量集中的直线.WVD是一种双线性变换,用于多个信号分析时,信号之间存在着交叉项,将影响信号的识别和参数估计.把Hough变换应用于WVD的时频分析时,可以理解为是对信号的WVD分布在时频平面上的线积分,同时可把信号由时频域映射到参数域,将其称为Wigner—Hough变换(WHT),表达式为:收稿日期:2007年3月12日,修回日期:2007年4月13日作者简介:罗小宝,硕士研究生,研究方向:通信信号处理等.2007年第5期舰船电子工程WHx
6、ff,g)=(+号)(一号)e曲d砌(3)也可以写成如下的形式:删(f,g)=ffwx(f,)(一f—gt)dt@=I(t+gt)dt(4)WHT在积分的过程中,可以将WVD在(t,)平面上的直线积分在(/,g)平面上聚集成一个峰值点,也就是对自相进行相干累加,而交叉项则在直线积分的过程中被平滑掉,这大大减弱了对自相的影响.因此可通过WHT,找N(f,g)平面上的峰值点,其对应的参数即为调频信号的起始频率和调频率g0,从而估计出线性调频信号的参数.在实际数字化实现中,需要对(t)的进行采样,得到一组离散化的有限长数据(n),其中n=0
7、,1,…,N一1.选取t=nL,r=2,其中为采样周期,则离散WHT可以表示为:h/2-1WHx(f,g)=∑∑x(n+)(n一)e'n=0k=一N一1N～1一+∑∑x(n+)(n一)e(5)3消除线性调频干扰的实现可根据WHT所估计出的参数g.,产生一个本地调频信号",用于对原信号进行解线频,它的相位表达式如下:(t)=一7rgot(6)将此本地信号与原信号(t)相乘,则(t)中的扩频信号被调制成一个宽带信号,而线性调频干扰信号则变为一个单频点信号.同时根据已经获取的起始频率,可以设计出单频点二阶陷波器,实现对线性调频信号的完全滤除
8、.通过陷波器滤除干扰信号后,就要对扩频信号进行恢复.同样也是采用解线频的方法,将被调制成宽带信号后的扩频信号与反相后的本地信号即e"相乘,这样就可将原来的扩频信号恢复出来.基于此种构想,相应的消除线性调频干扰的实现框图如
