CN112039556A - 一种适用于扩频系统的抗窄带干扰频域陷波方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于扩频系统的抗窄带干扰频域陷波方法，属于卫星通信技术领域。本发明针对扩频系统中的窄带干扰抑制问题，提出了一种选择性陷波方法，能够有效抑制扩频系统中的窄带干扰，可使链路达到了更好的误码性能。该方法通过对信号进行子带划分，并对子带信号进行比较及排序，根据切除不同子带时的不同误码率，得出误码性能最低时的陷波方式。该方法避开了门限阈值设置难的问题，克服了阈值设置不当对干扰抑制效果的影响。该方法适用于不同的窄带干扰情况，具有一定的普适性。

Description

一种适用于扩频系统的抗窄带干扰频域陷波方法

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，特别是指一种适用于扩频系统的抗窄带干扰频域陷波方法。

背景技术

直接序列扩频通信技术由于具有低功率谱密度、宽频谱、抗干扰、抗多径、低截获概率、能实现多址通信等优点，在军事通信和民用通信中获得了广泛的应用。随着使用环境的日益复杂，接收机在干扰环境下的性能成为人们关注的重点和研究热点。

目前常用的抗窄带技术主要有两种：时域抗干扰技术和频域抗干扰技术。由于频域抗干扰技术不需要收敛过程，能对快时变干扰迅速做出反应，且对干扰样式不敏感，所以在窄带干扰抑制众多方法中，频域陷波的应用是最普遍的。但频域陷波也存在一定缺陷，即在切除窄带干扰的同时，也会切除部分信号，这就带来信号能量损失和信号失真的问题，影响接收性能。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述背景技术中的缺点，提供一种适用于扩频系统的抗窄带干扰频域陷波方法，该方法可对扩频信号中不同功率的窄带干扰，有区别地进行频域陷波，从而有效抑制扩频系统中的窄带干扰，使通信链路达到优良的误码性能。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种适用于扩频系统的抗窄带干扰频域陷波方法，包括以下步骤：

1)将匹配滤波后的混合信号在频域上划分为M个均匀子带，各子带的带宽相同；

2)采用FFT快速傅立叶变换方法多次计算各子带的功率，并求出每个子带的功率平均值；按照功率平均值从大到小的顺序对子带进行排序，序列中第i个子带的功率平均值为

1≤i≤M；

3)通过matlab，分别仿真从混合信号中切除所述序列中的前k个子带时，信号失真所导致的性能损失ξ_k，得到ξ_k与切除子带数量k的关系，k≥1；

4)通过matlab仿真，获得

的值；其中，η_k为切除k个子带前混合信号的信号功率与切除k个子带后混合信号的信号功率的比值，

为所述序列中第i个子带中的信号功率；

5)利用频域陷波前后信噪比变化公式，计算陷波后的信噪比增益λ_k，即，λ_k为切除k个子带后混合信号的信噪比增益；所述信噪比变化公式为：

6)从k＝2开始进行循环判断，下一个循环周期中k自增1，每个循环周期中，将λ_k与前一个值λ_k-1比较，当出现λ_k＞λ_k-1时，从混合信号中切除所述序列中的前k-1个子带，结束循环，完成抗窄带干扰的频域陷波方法。

本发明相对于现有技术所取得的有益效果在于：

1、本发明方法不但考虑了切除窄带干扰导致的信噪比改善，还考虑了信号能量损失和信号失真导致的信噪比恶化，通过衡量并对比干扰本身和陷波处理二者对性能的影响，得出是否陷波的结论。

2、本发明方法简单易行，且不需要门限、阈值设置，克服了阈值设置不当对干扰抑制效果的影响。

3、本发明方法适用于不同的窄带干扰情况，能普遍应用于窄带干扰个数、干扰带宽、功率、谱密度等参数大小不同的干扰环境中。

4、本发明针对扩频系统中的窄带干扰抑制问题，提出了一种选择性陷波方法，能有效抑制扩频系统中的窄带干扰，可使链路达到更好的误码性能，提高卫星通信中扩频系统的抗窄带干扰能力。

附图说明

图1是本发明实施例中频域陷波方法的流程图。

图2是本发明实施例中窄带干扰频域的示意图。

图3是本发明实施例中根据功率平均值对子带进行排列的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步说明。

在扩频通信系统中，直接扩频信号在频域中会呈现出与白噪声相似的平坦特性，而窄带干扰信号在频域上会出现明显的频谱峰值，如图2所示。为此，本例采用了一种适用于扩频系统的抗窄带干扰频域陷波方法，如图1所示，本方法包括以下步骤：

1)将匹配滤波后的混合信号在频域上划分为M个均匀子带，子带为频域切除的最小单位，各子带带宽相同。理论上子带数量越多越好，为了计算方便，本例取16个。

2)计算每个子带的功率：采用FFT的方式对每个子带多次计算功率，并求各子带的功率平均值；然后按功率平均值的大小将子带进行排序(如图3所示)，序列中每个子带的功率平均值记为

其中i＝1～M，M为子带总数量。子带功率

中包含干扰(如果有)、噪声和信号。

3)通过matlab仿真，获得由干扰切除导致的信号失真所带来的性能恶化ξ_k。分别仿真切除子带数量从1到k时，信号失真导致的性能恶化，得到ξ_k与切除子带数量k的关系。

信号失真大小与切除比例、调制方式及扩频比大小都有关系，调制方式和扩频比给定后，切除比例越小，失真导致的性能恶化越小；切除比例越大，失真导致的性能恶化越大。

4)通过matlab仿真，获得

的值；其中，η_k为切除k个子带前的信号功率与切除k个子带后的信号功率比值，

为第i个子带中的信号功率，M为子带总数量。η_k的大小与切除的子带数量k有关，η_k随k的增大而增大。成形滤波器的滚降系数不同，η_k值也略有不同。

η_k的大小与陷波子带数量k有关，随k的大而增大。成形滤波器的滚降系数不同，η_k值会略有不同。通过仿真和计算可得η_k与k的关系。

5)利用频域陷波前后信噪比变化公式，见公式(1)，计算陷波后的信噪比增益λ_k。

式(1)中，λ_k为切除k个子带后的信噪比增益，M为子带总数量，

为第i个子带中的信号功率，

为第i个子带的功率，ξ_k为失真带来的性能损失，η_k为切除k个子带前、后的功率比值。

6)将λ_k与前一个值λ_k-1比较，直至出现λ_k＞λ_k-1时，将序列中的前k-1个子带从混合信号中切除，完成频域陷波。

本发明方法通过对信号进行子带划分，并对子带信号进行比较及排序，根据切除不同子带时的不同误码率，得出误码性能最低时的陷波方式。该方法避开了门限阈值设置难的问题，克服了阈值设置不当对干扰抑制效果的影响。该方法适用于不同的窄带干扰情况，具有一定的普适性。

以上所述仅为本发明的一种具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员根据本发明的技术方案及其发明构思作出的等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种适用于扩频系统的抗窄带干扰频域陷波方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将匹配滤波后的混合信号在频域上划分为M个均匀子带，各子带的带宽相同；

2)采用FFT快速傅立叶变换方法多次计算各子带的功率，并求出每个子带的功率平均值；按照功率平均值从大到小的顺序对子带进行排序，序列中第i个子带的功率平均值为

3)通过matlab，分别仿真从混合信号中切除所述序列中的前k个子带时，信号失真所导致的性能损失ξ_k，得到ξ_k与切除子带数量k的关系，k≥1；

4)通过matlab仿真，获得

的值；其中，η_k为切除k个子带前混合信号的信号功率与切除k个子带后混合信号的信号功率的比值，

为所述序列中第i个子带中的信号功率；

5)利用频域陷波前后信噪比变化公式，计算陷波后的信噪比增益λ_k，即，λ_k为切除k个子带后混合信号的信噪比增益；所述信噪比变化公式为：

6)从k＝2开始进行循环判断，下一个循环周期中k自增1，每个循环周期中，将λ_k与前一个值λ_k-1比较，当出现λ_k＞λ_k-1时，从混合信号中切除所述序列中的前k-1个子带，结束循环，完成抗窄带干扰的频域陷波方法。

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