扩频通信抗窄带干扰滤波器仿真设计

◆韩丽君

(渭南师范学院 陕西 714099)

扩频通信抗窄带干扰滤波器仿真设计

◆韩丽君

(渭南师范学院 陕西 714099)

本文研究了直扩通信系统的原理，分析了自适应滤波器器技术和FFT算法，最后，利用Matlab软件建立扩频通信抗窄带干扰滤波器仿真模型，分析了仿真结果验证理论滤波效果。

扩频系统；窄带滤波；窄带干扰；抑制技术

0 引言

随着移动通信技术的迅猛发展，扩频系统的理论和技术基本成熟。从系统的角度考虑总体性能，与这项技术以外的新技术联合应用，应用的驱动抑制是扩频技术成熟的强大动力，以后的无线网络通信系统，如全球个人通信、移动通信、无线局域网等，这项技术必定会发挥重要作用。扩频抗干扰技术具有很好的隐蔽性、抗干扰力强大。

1 直接序列扩频通信的原理

直接扩频通信系统中的发射端增加扩频调制、接收端增加扩频解调的过程，扩频通信有很多不同的工作方式[1]。图1为直接扩频系统的发射部分原理图，图2为直接扩频系统的接收部分原理图。

2 自适应滤波器器技术和FFT算法原理

2.1 自适应滤波器技术

作为空间域的数字滤波器，根据干扰波的方向自适应滤波器能变换加权系数来抑制干扰，得到准确信息。一般情况下，不改变自适应滤波器的结构。而自适应滤波器的系数是由自适应算法更新的时变系数。即其系数自动连续地适应于给定信号，以获得期望响应[2]。自适应滤波器的最重要的特征就在于它能够在未知环境中有效工作，并能够跟踪输入信号的时变特征。本文采用的是自适应滤波器。自适应滤波存在于信号处理、控制、图像处理等许多不同领域，它是一种智能更有针对性的滤波方法，通常用于去噪。

图2 直接扩频接收部分

2.2 FFT的算法原理

计算DFT的快速算法是FFT[3]。

DFT的定义式为：

FFT的基本思想：运算次数要少，减少运算次数我们可以将

大点数的DFT分解为很多个小点数DFT的组合。

WN因子具有以下两个特性：

利用这两个性质可以减少乘法次数。

FFT的算法形式可以分为两大类：按时间抽取（DIT）和按频率抽取（DIF）。

3 扩频通信抗窄带干扰滤波器的仿真及分析

3.1 自适应滤波器的建模

自适应滤波器的结构[4-5]如图3所示：

图3 横向滤波器

上图的横向滤波器，它的输出为：

3.2 窄带滤波器的时域实现

无线通信信号通常容易让其他信号干扰，或者被人为的窄带信号所干扰，所以我们要设计一个可以抑制窄带信号的滤波器。设计的滤波器如图4所示。图5为窄带滤波的时域实现：

图4 抑制窄带干扰的自适应滤波器

图5 窄带滤波的时域实现

3.3 窄带滤波器的频域实现

在使用FFT变换的过程中传输数据映射至频域，去掉干扰所在频率位数据来抑制强窄带干扰。基于FFT的处理方式，我们先要干扰的频点范围做出判断，然后对受干扰信号进行消除影响处理。选择门限自适应算法实现来实现干扰的识别[6-7]。图6为基于FFT抗干扰的基本原理图：

图6 基于FFT抗干扰的基本原理图

我们在对频域滤波器的性能进行测试，假设频率是 100KHz的单音干扰夹杂在1MHz伪码速率的扩频信号中，信干比和信噪比分别为0dB和10dB。信号的频域和时域的仿真如图7所示：

图7 频域滤波前后的频谱图

通过对仿真结果分析得到，滤波后，单音干扰曲线已经完全消除，通过对图8分析滤波后的数据经过整形后与输入信号完全一致。而未经过处理的明显出现错误。

图8 频域滤波前后的时域波形

[1]李向华，谢胜利．直扩系统中抗窄带干扰技术[J]．电子质量，2003．

[2]梁红，李志舜，王惠刚．一种变步长自适应格型IIR陷波器及其在混响抵消中的应用研究[J]．电声技术，2004．

[3]樊昌信．通信原理[M]．北京：国防工业出版社，2006．

[4]王彦平，彭海良，吴一戎等．合成孔径雷达窄带干扰抑制技术综述[J]．现代防御技术，2003．

[5]张兆林，李路，姚如贵，王伶．基于LMS算法的窄带干扰检测技术[J]．西北工业大学学报，2016．

[6]范永全，张家树．基于联合估计的扩频通信窄带干扰抑制滤波器[J]．系统工程与电子技术，2008．

[7]薛敦伟，周旭平．扩频通信系统中自适应陷波滤波器的性能仿真研究[J]．宇航学报，2012．

文章来源：陕西省军民融合研究基金项目（17JMR27）；渭南师范学院特色学科建设项目：光电检测与秦东工业（14TCXK06）。