直序擴頻通信中窄帶干擾抑制算法的研究本科生畢業設計-資料下載頁

【導讀】一同被譽為信息時代三大主流通信傳輸方式。由于擴頻通信獨具特色，自誕生之。日起，就受到軍方的極大重視。近十年來，隨著信息技術的迅猛發展與日益普及，CDMA或3G手機等產品迅速進入大眾生活。FFT重疊變換干擾抑制算法，并用Matlab軟件中的Simulink模塊對其進行仿真，噪比為10dB,單音窄帶干擾中心頻率為510KHz,信干比為-2dB。基于FFT的干擾抑制技術能夠有效的抑制干擾，達到預期的效果。

　　

【正文】 變換，其內部仿真框圖如圖 510 所示。 圖 510 fft trans 模塊內部仿真框圖 圖 510中 Bufferl 模塊是緩沖器 ,用 于確定一次 FFT 變換的采樣點個數，其參數設置情況如圖 511 所示。 圖 511 Buffer1 模塊參數設置界面 直序擴頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 24 圖 511中的參數 Output buffer size 為“ 8192”表示一次 FFT 變換的采樣點個數是 8192。圖 510 中 Window Function 模塊是加窗模塊，以抑制由 FFT 變換所引起的頻譜泄露問題。該模塊的參數設置情況如圖 512所示。 由圖 512 可見，加窗函數采用的是切比雪夫窗，阻帶衰減度為 80dB。圖 510中 FFT1 模塊為 FFT 變換器，用于對輸人 的采樣信號進行快速離散傅里葉變換。其參數設置采用默認值。 圖 58中 Threshold 模塊的作用是確定該支路的處理門限。其內部結構框圖如圖 511 所示。 圖 513中 Constantl 模塊為常數模塊，表示一個確定的常數值。 Constantl模塊即為門限生成公式中的 minThre ，其參數設置情況如圖 514 所示。 由圖 514 可見， Constant value 為“ 400”則表示此常數模塊將產生一個幅值為 400 的恒值。 圖 513中的 Matrix Sum 模塊為矩陣元素求和器，用于將一個矩陣中的所有元素相加求和，對應于門限生成公式中的求和式部分，其參數設置情況如圖 515所示， 圖 515中參數 Sum over 為“ Columns”表示對矩陣的列求和，即對一次 FFT變換后各離散采樣點的求和。 圖 512 Windows Function 模塊參數設置界面 鹽城工學院本科生畢業設計說明書（ 2020） 25 圖 513 Threshold 模塊內部仿真圖 圖 514 Constant1 模塊參數設置 界面 直序擴頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 26 圖 515 Matrix Sum 模塊參數設置界面 圖 513中 Gain 模塊為增益器，作用是將輸人信號進行比例縮放，其參數設置情況如圖 516所示。 圖 516 Gain 模塊參數設置界面 參數 Gain 為 表示輸出為輸人信號的 倍。 圖 513中的 imeference_delieve 模塊為該支路的大譜線處理模塊，其作用是對超過門限值的信號進行過門限處理。其內部仿真框圖如圖 517 所示。 鹽城工學院本科生畢業設計說明書（ 2020） 27 圖 517中 In1 模塊為 FFT 變換值輸入端。 而 Frame Conversion 模塊和Unbuffer 模塊的作用是使一維數組信號變換為離散采樣信號，以便于后續的仿真處理，這兩個模塊的參數設置用默認值即可。 In2 模塊為門限值輸人端，使 In1輸人的 FFT 變換值能與門限值進行比較，比較是通過減法器 Subtract 模塊來實現的。 Switch 模塊為多路開關，其參數設置情況如圖 518所示。 此處 Switch 模塊的作用是：當控制端（中部的輸入端口）的值大于或等于0時，多路開關接通上部的輸人端，即將超過門限的譜線值置零（因 Gain 模塊的增益值設置為 0)； 否則多路開 關接通下部的輸入端，即將未超過門限的譜線值保留。 圖 517 Inteference_delieve 模塊內部仿真框圖 圖 518 Swith 模塊參數設置界面 直序擴頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 28 圖 517中 Bufferl 和 To Sample 模塊的作用是使離散采樣信號變換為一維數組信號，以便后續的 FFT 反變換順利進行。 To Sample 模塊的參數設置可直接用默認值， Buffer 模塊的參數設置情況與圖 511— 樣。 圖 58中的 inverse_C0nverti0n模塊為 IFFT 變換模塊 ,其作用是使大譜線處理過后的數據進行 FFT 反變換為原始的時域信號。該模塊的內部仿真框圖如圖519 所示。 圖 519 Inverse_convertion 模塊內部仿真框圖 圖 519中 In1 為原始信號 FFT 變換后的相位信息輸人端， In2為原始信號 FFT變換后且經過干擾抑制處理后的幅值信息輸人端。 MagnitudeAngle to Complex模塊為幅值一相位合并器，其作用是使輸人的幅值和相位信息合并成復數輸出，其參數設置使用默認值。 IFFT 模塊為離散快速傅里 葉反變換模塊，其作用是將頻域信號反變換為時域信號。它的參數設置也可直接采用默認值 Integer Delay 模塊為延時器 ,其作用是使該支路信息與其他 3路信息在時域上對齊，以便4條支路最終的正確合并，其參數設置情況如圖 520 所示。 圖 520 Integer Delay 模塊參數設置界面 鹽城工學院本科生畢業設計說明書（ 2020） 29 由圖 520 可見該模塊使輸人信號延時了 6144 個采樣時鐘，即延時了 3/4幀。 至此 firstroad 支路模塊已全部介紹完畢。其他 3條支路模塊與 firstroad支路模塊基本相同，不同的只是各 支路的幀延時不等而已，各支路幀延時的設置可參照圖 520 來處理，此處就不重復介紹了。 仿真結果分析 打開 Matlab 軟件，運行 文件開始仿真， 仿真結束后， 雙擊 bpsk模塊中的“ output”示波器，即可觀察干擾前的原是信號波形，如圖 521 所示。 圖 521 干擾前的原始信號波形 雙擊 圖 55中名為“ input”的示波器，即可觀察到干擾抑制模塊的輸人信號波形，如圖 522 所示 。 直序擴頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 30 圖 522 干擾抑制模塊輸入信號波形 雙擊 模塊中名為“ output”的示波器，可以觀察到輸出信號波形，如圖 523所示。 由圖 522 和圖 523 可見，窄帶干擾基本被抑制了，圖 523中已經可以比較清晰地看到信號的相位翻轉情況。但是由于嗓聲的存在（干擾抑制算法無法抑制噪聲影響），干擾抑制后的信號波形還有一定的起伏。 圖 524是 1/4 重疊復用頻域陷波模塊各支路抗窄帶干擾后的波形及 4路對齊疊加之后的信號波形。該波形圖橫坐標單位為“ s”，縱坐標單位為“ V”。前 4個波形從上到下依次對應 firstroad? fourthroad 4 條支路各自的輸出信號，最后 一個波形為 firstroad? fourthroad 4 條支路輸出對齊合并之后的信號conbine。 由圖 524 可見，經 firstroad? fourthroad 4 條支路抗干擾后的信號conbine，其喊信號兩端的衰減在對齊合并之后消失了。 雙擊名為“ Spectrum Scope”的頻譜儀即可得到含窄帶干擾信號經過重疊變換頻域陷波之后的信號頻譜圖，如圖 525 所示 。 鹽城工學院本科生畢業設計說明書（ 2020） 31 圖 523 干擾抑制模塊輸出信號波形 圖 524 各支路抗窄帶干擾后的波形及 4路疊加后信號波形 直序擴頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 32 圖 525 干擾抑制后信號頻譜圖 頻域陷波算法進行了加窗處理和 1/4重疊變換，該措施使干擾的頻譜泄露大為降低，也使信號的損傷大為減少，這些因素促成了該算法良好的抗窄帶干擾性能。在變換域干擾抑制技術中，基于 FFT的干擾抑制技術優點是能夠處理多個干擾，并且可以快速跟蹤干擾的變化。它在設計干擾抑制算法時更自由，且能提供更大的動態范圍，抑制干擾的數目僅與 FFT 變換長度有關，通過選擇合適的窗函數和抑制算法，陷波深度可以非常大。由于 FFT 對接收數據 的每一個記錄進行變換，因此實時 FFT 算法有能力對變化的干擾環境快速自適應。 鹽城工學院本科生畢業設計說明書（ 2020） 33 結 束 語 本 設計 用 MATLAB 中 Simulink 進行開發，對 直序擴頻通信中窄帶干擾抑制進行 仿真研究，通過 Simulink 對 bpsk 信號進行高斯白噪聲和單音干擾加噪再采用FFT重疊干擾抑制算法進行干擾抑制，并進行仿真。 仿真中， 數碼率為 1Kbps； 擴頻碼率為 255Kb/s； 載波為 510KHz； 單音干擾中心頻率為 510KHz,信干比 2dB。 采用 FFT重疊變換干擾抑制算法，先將信號變換到頻域，經過降噪處理再變換 到時域進行解擴。 本 設計 給出了詳細的仿真模型，仿真參數設置，以及關鍵的仿真結果，從仿真結果可以看出， 干擾抑制后的圖像 達到了理論預期結果。 此方法只適用于中心頻率不變干擾及慢變干擾，不能適用于各類窄帶干擾，所以適用范圍有待提高。 直序擴頻通信中窄帶干擾抑制算法研究 34 參考文獻 [1] 紀國強 ,潘楓春，黃東，楊愛霞 .擴頻通信技術淺談 [J].論文選粹 ， 2020（ 4） :2325. [2]郭琪 ， 李國明 .擴頻測控中窄帶干擾抑制算法分析 [J].電訊 技術， 2020（ 1） :1518. [3]李向華，謝 勝利 .直擴系統中抗干擾技術 [J].集成電路與元器件卷 ， 2020（ 9） :813. [4] 孟藏珍，徐向東，湯子躍，陶松波 . DS擴頻系統多窄帶干擾方法研究 [J]. 雷達與對抗 .2020（ 3） :1620. [5] 張春海，薛麗君 . 基于自適應多門限算法的變換域窄帶干擾抑制 [J]. 電子與信息學報 . 2020（ 3） :3235. [6]王世棟，鄔書躍，路軍，張爾揚 .DS/FH中窄帶干擾的變換域出禮方法研究 [J]. 國防科技大學學報 ， 2020（ 4):912. [7] 張玉恒，吳啟輝，王金龍 . DSSS系統中基 于變換域限幅 LMS算法的窄帶干擾研究 [J]. 導彈與制導學報 ， 2020 (3):3133. [8] 朱麗平，胡光銳，朱義勝 . 一種新的重疊正交變換域窄帶干擾技術 [J]. 上海交通大學學報 ， 2020年 (12):2627. [9]李承恕，趙榮黎 . 擴展頻譜通信 [M]. 北京：人民郵電出版社， . [10]查長軍，顧涓涓 . 擴頻通信系統中基于預處理的編碼捕獲方法 [J]. 通信技術， 2020（ 5):2526. 鹽城工學院本科生畢業設計說明書（ 2020） 35 致 謝 本次畢業設計是在劉老 師的精心指導和幫助下完成的。做論文設計時， 由于自己經驗的匱乏，難免有許多考慮不周的地方，如果沒有導師的督促指導和同學們的幫助， 是很難完成這個畢業設計的 。 首先，我要感謝我的指導老師劉老師。半年來，劉老師對我的學業傾注了大量的心血，使我在獲取知識的同時，綜合能力得到較大的提高。學位論文從選題到實驗到最后定稿，劉老師都精心的指導和幫助。劉老師那淵博精深的知識，務實嚴謹、精益求精的治學態度和一絲不茍的工作作風，深深的感染了我，也讓我改變了粗心大意，做事馬馬乎乎的壞毛病。我相信這對我以后的工作和學習都有很大的幫助 。 我還要感謝和我一起做畢業設計的同學們。一人遇到困難時，大家都一起討論一起修改，難題一會兒就解決了。如果沒有大家的幫助，我的畢業設計也不會進行的那么順利。這也讓我感受到了集體的溫暖！ 我也要感謝大學四年來所有的老師，為我們打下牢固的專業知識基礎，才讓我們有能力完成這次畢業設計 。 最后謝謝母校四年來對我的培養！