CN111884673A - 一种基于逆窗补偿处理的频域滤波干扰抑制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于逆窗补偿处理的频域滤波干扰抑制方法，本发明为解决在频率抗干扰处理算法中时域加窗带来信号损伤的问题。时域加窗改变了信号的波形，对信号造成了损伤，即使在没有外部干扰情况下，也会带来一定的信号损失，影响整个通信系统的性能。为了尽量减小抗干扰损失，对抗干扰后的时域波形加入逆窗，补偿了绝大部分时域加窗造成的损失，使得抗干扰损失进一步减小。

Description

一种基于逆窗补偿处理的频域滤波干扰抑制方法

技术领域

本发明涉及通信系统技术领域，尤其涉及一种基于逆窗补偿处理的频域滤波干扰抑制方法。

背景技术

一般非强干扰情况下，扩频通信系统自身的固有扩频增益可抵抗外部干扰，但在外部强干扰环境下，需要采用专用信号处理方法，以实现干扰信号的高强度抑制，满足系统在干扰环境下的正常通信需求。

扩频通信系统的窄带抗干扰方法主要分为频率干扰抑制技术、时域干扰抑制技术。由于频域窄带干扰抑制技术无需迭代算法进行干扰信号的参数估计，仅在频域内进行陷波处理后即可滤除干扰信号，因此在普适性、复杂度、抑制能力等方面均优于时域干扰抑制技术。

现有的频域干扰抑制方法的基本原理为：由于有效信号与空间噪声在整体上呈现高斯白噪声特性，频谱平坦；在混入窄带干扰后，信号能量经过傅里叶频率域变换后将集中在少部分频点上，呈现出高而窄的脉冲形状。此时通过干扰检测方法对环境热噪声的频谱包络进行功率谱估计，即可分辨出干扰谱线，然后采用合适的零陷算法可将大部分干扰信号进行滤除。

在工程实现中，需要对输入信号分块后再进行FFT运算。为了减小频谱泄露，现有技术均是对输入信号经过时域加窗处理后，再进行FFT运算。为了补偿加窗带来的有效信号的损耗，频谱干扰抑制中采用重叠处理的方法，将原信号固定延迟N个码片后，多路分别干扰抑制处理，在接收端进行数据的重叠融合处理，实现整个信号的抗干扰处理。

现有频域干扰抑制技术中所采用的重叠处理技术虽然可降低加窗处理带来的原有信号损失，但综合起来仍存在大于0.6dB的信噪比损失，这种信噪比的硬损失会降低通信系统的链路可用度，当系统链路接受信噪比低于解调门限时，接收端解调数据将出现较多误码。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种基于逆窗补偿处理的频域滤波干扰抑制方法。

为了实现上述目的，本公开提供一种基于逆窗补偿处理的频域滤波干扰抑制方法，对抗干扰后的时域波形，进行逆窗处理。

可选地，包括以下内容：

将N点的接收信号进行时域加窗w，对时域加窗后的信号r_w进行N点FFT变换到频域信号R_w；

再对R_w进行频域干扰抑制处理，得干扰抑制后的频域信号R_wa；

接着对R_wa进行IFFT变换到时域，再重叠加窗后信号r_wa；

最后对r_wa加逆窗后得到最终的输出信号r_{wa_inv}。

本发明的有益效果在于：

本发明涉及的基于逆窗补偿处理的频域滤波干扰抑制方法，解决在频率抗干扰处理算法中时域加窗带来信号损伤的问题。时域加窗改变了信号的波形，对信号造成了损伤，即使在没有外部干扰情况下，也会带来一定的信号损失，影响整个通信系统的性能。为了尽量减小抗干扰损失，对抗干扰后的时域波形加入逆窗，补偿了绝大部分时域加窗造成的损失，使得抗干扰损失进一步减小。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是具体实施方式所述的加入逆窗前后时域波形图；

图2是具体实施方式所述的无干扰时逆窗前后误比特率曲线图；

图3是具体实施方式所述的干信比为60dB时逆窗前后误比特率曲线图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

本发明为解决在频率抗干扰处理算法中时域加窗带来信号损伤的问题。时域加窗改变了信号的波形，对信号造成了损伤，即使在没有外部干扰情况下，也会带来一定的信号损失，影响整个通信系统的性能。为了尽量减小抗干扰损失，对抗干扰后的时域波形加入逆窗，补偿了绝大部分时域加窗造成的损失，使得抗干扰损失进一步减小。具体步骤为：

下述各式子中，小写字母表示信号处于时域，大写字母表示信号处于频域，·表示乘积，*表示卷积。

接收信道带有干扰和噪声，如(1)所示；

r(k)＝s(k)+j(k)+n(k),k＝0,1,...N-1 (1)

将N点的接收信号进行时域加窗w，加窗后信号为r_w，如(2)式所示；

r_w(k)＝r(k).w(k)＝s(k).w(k)+j(k).w(k)+n(k).w(k),k＝0,1,...N-1 (2)

对时域加窗后的信号r_w进行N点FFT变换到频域信号R_w；

R_w(K)＝S(K)*W(K)+J(K)*W(K)+N(K)*W(K),K＝0,1,...N-1 (3)

然后再对R_w进行频域干扰抑制处理。由于抗干扰处理会对频谱进行陷波处理，会对频域信号和频域噪声带来一定的改变。设干扰抑制后干扰被完全消除，则干扰抑制后的频域信号R_wa，如式(4)所示：

R_wa(K)＝S'(K)*W(K)+N'(K)*W(K),K＝0,1,...N-1 (4)

接着对R_wa进行IFFT变换到时域，再重叠加窗后信号r_wa，如式(5)所示：

r_wa(k)＝s＇(k)·w(k)+n＇(k)·w(k)，k＝N/4，N/4+1，......3N/4-1 (5)

最后对r_wa加逆窗后得到最终的输出信号r_{wa_inv}，如式(6)所示：

对比式(5)和式(6)可知，信号r_wa不仅受到了干扰抑制时陷波处理带来的影响，而且还受到了窗函数的影响；信号r_{wa_inv}只受到了干扰抑制时陷波处理带来的影响，窗函数从理论上不会对信号产生影响。

由图1所示，加入逆窗前时域波形与原始波形有较大差异，加入逆窗后时域波形和原始波形相差较少。

在无干扰信号条件下分别对加入逆窗和不加入逆窗进行误比特率仿真，仿真结果见图2。由图2所示，在不加入逆窗时，抗干扰损失约为0.6dB，在加入逆窗后，误比特率无线与理论曲线基本重合，抗干扰损失为0dB。此时，逆窗的加入对可以带来0.6dB的性能提升。

在干信比为60dB条件下分别对加入逆窗和不加入逆窗进行误比特率仿真，仿真结果见图3。由图3所示，在不加入逆窗时，抗干扰损失约为1.3dB，在加入逆窗后，抗干扰损失约为0.8dB。此时，逆窗的加入对可以带来0.5dB的性能提升。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (2)

1.一种基于逆窗补偿处理的频域滤波干扰抑制方法，其特征在于：对抗干扰后的时域波形，进行逆窗处理。

2.根据权利要求1所述的一种基于逆窗补偿处理的频域滤波干扰抑制方法，其特征在于，包括以下内容：

将N点的接收信号进行时域加窗w，对时域加窗后的信号r_w进行N点FFT变换到频域信号R_w；

再对R_w进行频域干扰抑制处理，得干扰抑制后的频域信号R_wa；

接着对R_wa进行IFFT变换到时域，再重叠加窗后信号r_wa；

最后对r_wa加逆窗后得到最终的输出信号rw_{a_inv}。

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