擴頻通信抗窄帶干擾濾波器仿真設計

◆韓麗君

(渭南師范學院 陜西 714099)

擴頻通信抗窄帶干擾濾波器仿真設計

◆韓麗君

(渭南師范學院 陜西 714099)

本文研究了直擴通信系統的原理，分析了自適應濾波器器技術和FFT算法，最后，利用Matlab軟件建立擴頻通信抗窄帶干擾濾波器仿真模型，分析了仿真結果驗證理論濾波效果。

擴頻系統；窄帶濾波；窄帶干擾；抑制技術

0 引言

隨著移動通信技術的迅猛發展，擴頻系統的理論和技術基本成熟。從系統的角度考慮總體性能，與這項技術以外的新技術聯合應用，應用的驅動抑制是擴頻技術成熟的強大動力，以后的無線網絡通信系統，如全球個人通信、移動通信、無線局域網等，這項技術必定會發揮重要作用。擴頻抗干擾技術具有很好的隱蔽性、抗干擾力強大。

1 直接序列擴頻通信的原理

直接擴頻通信系統中的發射端增加擴頻調制、接收端增加擴頻解調的過程，擴頻通信有很多不同的工作方式[1]。圖1為直接擴頻系統的發射部分原理圖，圖2為直接擴頻系統的接收部分原理圖。

2 自適應濾波器器技術和FFT算法原理

2.1 自適應濾波器技術

作為空間域的數字濾波器，根據干擾波的方向自適應濾波器能變換加權系數來抑制干擾，得到準確信息。一般情況下，不改變自適應濾波器的結構。而自適應濾波器的系數是由自適應算法更新的時變系數。即其系數自動連續地適應于給定信號，以獲得期望響應[2]。自適應濾波器的最重要的特征就在于它能夠在未知環境中有效工作，并能夠跟蹤輸入信號的時變特征。本文采用的是自適應濾波器。自適應濾波存在于信號處理、控制、圖像處理等許多不同領域，它是一種智能更有針對性的濾波方法，通常用于去噪。

圖2 直接擴頻接收部分

2.2 FFT的算法原理

計算DFT的快速算法是FFT[3]。

DFT的定義式為：

FFT的基本思想：運算次數要少，減少運算次數我們可以將

大點數的DFT分解為很多個小點數DFT的組合。

WN因子具有以下兩個特性：

利用這兩個性質可以減少乘法次數。

FFT的算法形式可以分為兩大類：按時間抽取（DIT）和按頻率抽取（DIF）。

3 擴頻通信抗窄帶干擾濾波器的仿真及分析

3.1 自適應濾波器的建模

自適應濾波器的結構[4-5]如圖3所示：

圖3 橫向濾波器

上圖的橫向濾波器，它的輸出為：

3.2 窄帶濾波器的時域實現

無線通信信號通常容易讓其他信號干擾，或者被人為的窄帶信號所干擾，所以我們要設計一個可以抑制窄帶信號的濾波器。設計的濾波器如圖4所示。圖5為窄帶濾波的時域實現：

圖4 抑制窄帶干擾的自適應濾波器

圖5 窄帶濾波的時域實現

3.3 窄帶濾波器的頻域實現

在使用FFT變換的過程中傳輸數據映射至頻域，去掉干擾所在頻率位數據來抑制強窄帶干擾。基于FFT的處理方式，我們先要干擾的頻點范圍做出判斷，然后對受干擾信號進行消除影響處理。選擇門限自適應算法實現來實現干擾的識別[6-7]。圖6為基于FFT抗干擾的基本原理圖：

圖6 基于FFT抗干擾的基本原理圖

我們在對頻域濾波器的性能進行測試，假設頻率是 100KHz的單音干擾夾雜在1MHz偽碼速率的擴頻信號中，信干比和信噪比分別為0dB和10dB。信號的頻域和時域的仿真如圖7所示：

圖7 頻域濾波前后的頻譜圖

通過對仿真結果分析得到，濾波后，單音干擾曲線已經完全消除，通過對圖8分析濾波后的數據經過整形后與輸入信號完全一致。而未經過處理的明顯出現錯誤。

圖8 頻域濾波前后的時域波形

[1]李向華，謝勝利．直擴系統中抗窄帶干擾技術[J]．電子質量，2003．

[2]梁紅，李志舜，王惠剛．一種變步長自適應格型IIR陷波器及其在混響抵消中的應用研究[J]．電聲技術，2004．

[3]樊昌信．通信原理[M]．北京：國防工業出版社，2006．

[4]王彥平，彭海良，吳一戎等．合成孔徑雷達窄帶干擾抑制技術綜述[J]．現代防御技術，2003．

[5]張兆林，李路，姚如貴，王伶．基于LMS算法的窄帶干擾檢測技術[J]．西北工業大學學報，2016．

[6]范永全，張家樹．基于聯合估計的擴頻通信窄帶干擾抑制濾波器[J]．系統工程與電子技術，2008．

[7]薛敦偉，周旭平．擴頻通信系統中自適應陷波濾波器的性能仿真研究[J]．宇航學報，2012．

文章來源：陜西省軍民融合研究基金項目（17JMR27）；渭南師范學院特色學科建設項目：光電檢測與秦東工業（14TCXK06）。