2011年第3期
011,No.3 2
电子对抗
毗CⅡtONIC WARFARE
总第138期
Series No.138
一
种实用的DS信号抗干扰技术
王永民
(空军工程大学电讯工程学院,西安710077)
摘要研究了Ds信号的相位谱接收方法,给出了基于加窗DFF的迭代实现算法,讨论
了该算法在DS系统抑制窄带干扰中的应用。给出了该算法与常规DS信号接收方法及
未加窗情况下,在不同干扰下的对比数值仿真结果。
关键词DS扩谱窄带干扰抑制相位谱加窗Db3'迭代算法
A Practical Interference Rejection in DS Spread Spectrum System
Wang Yongmin
(The Telecommunication Engineering Institute, r Force Engineering University,Xi’an 710077,China)
Abstract:The DS signal reception based Oil phase spectrum processing is discussed and an iterative
algorithm of windowed DFT is presented.The algorithm Call be used to mitigate narrowed interfer-
ence in DS system.Numeric simulation results of DS signal receiving in narro ̄and interference en-
vironment support that performance using the algorithm better than non・preprocessed approach and
un—windowed algorithm.
Keywords:DS spread spectrum;narrowband interference suppression;phase spectrum;windowed
—
DFI";iterative algorithm
DS做为一种抗干扰的技术已经广泛应用在
FFr结果的统计量,直到统计检验结果满足要求。
上述方法的实用的最大难点是计算量大,难以保 军事无线电系统中,但是在带宽受限情况下,DS
证实时性要求。文献[12]给出了一种利用迭代
Db-T进行DS相位谱接收的方法,可以有效实现对 抑制效果也不理想。采用变换域技术是增强DS
系统的抗干扰能力有限,对于强窄带/单音干扰的
系统抑制窄带干扰的能力的有效方法,目前已经 窄带干扰的抑制,由于该算法不需要检测干扰和
有大量的研究成果相继发表【卜引。重叠变换、小 信号的电平,处理比较简便,易于实现。文献[7]
波变换等方法被应用在窄带干扰检测和抑制中,
此类方法在抑制干扰之前均要对于扰情况进行检
测、估计,然后基于某种准则对于扰加以抑制或删
除。文献[2]中给出了基于重叠变换、调制重叠变
中给出了频域硬限幅的窄带干扰抑制方法,并讨
论了不同限幅幅度情况下,重构信号的能量损失。
实际上,当硬限幅幅度取值很小时,频域的硬限幅
就接近于只保留相位谱的信号处理方式。文献
[7]中没有讨论实际中限幅幅度的提取方法,而是 换的窄带干扰删除方法,但要求变换输入向量边
直接取纯信号的幅度谱最大值。而实际接收信号
的幅度谱会受到干扰的影响,因此实际应用该方 成PN码的同步,但在强窄带干扰条件下,这是难
法时,必须对干扰情况进行检测以提取合适的限 以实现的。文献[4]中的方法则需要反复计算
界与数据比特对齐,这隐含了在干扰删除前要完
收稿日期:2010年9月13目
总第138期 王永民:一种实用的Ds信号抗干扰技术 31
幅幅度,相位谱接收方法则不需要对干扰进行检
测。
在文献[12]基础上,本文给出了基于加窗
DFT的算法,可以有效改善频谱泄漏引起的性能
损失。同n,t ̄JH窗处理后,计算信号频谱的动态范
围增大,可做为信号侦察的频谱计算方法,同时实
现信号接收及干扰抑制。利用频谱数据可以直接
进行变换域滤波、实现信号的正交变换,大大扩展
了该算法的应用范围。
1余弦窗DFI'迭代算法
关于迭代的DFF算法,前人已经作了相应的
研究l_6],这里以相邻的两次运算结果为例,假设采
样序列为 (n),凡=0,1,2……,前/、,点 (0),
(1),……, (Ⅳ一1)信号的DFT为:
N—I
( ):∑ (n)e—j以努 (1)
n=0
当采入一个新的数据 (N)后,当前Ⅳ点数
据x(1), (2),……, (,v)的DVF为
( ):∑N ( ) 一j( ) :
+
[X,v(k)一 (0)+ (,v)】ej (2)
由于实信号的DVF变换具有共轭对称特性,
因此,上述迭代计算只需要计算 =0,l,……,
N/2点的变换即可。
K+1项系数的单边余弦窗函数为:
v/( ):∑M(
一
1) (。 +。一 )
m=0
rz=0,1,…,N一】
M
其中:∑。 :1,如当M=0时, (n)=1,为矩
,n=0
形窗;当M=1,n0=0l=0.5时为汉宁窗。
定义MOD(k,N)为k取模~运算,根据文献
[11],加窗DFTr结果为:
M
础( ):∑(一1) { [MOD(k—m)】+
"l=0
[MOD(k+m)]) (3)
如窗函数为汉宁窗时:
墨(k)=0.5XN(k)一0.25XN[MOD(k一1)】一
0,25XN[MOD(k+1)】
2相位谱接收处理
设当前Ⅳ点数据的加窗DFT为
(k)= (k)+ (k)=
l (k){eJON(k):
l ( )J【cosON(k)+sin (k)】 (4)
取DFT的相位谱处理后的DFT设为:
』v
( )=T器=c。s ( )+i*sin0N(k)(5)
由于 (k)= (N—k),容易得到
,v
(k)=X 寿(N—k),即相位谱接收处理后得到
的频域数据依然满足共轭对称特性,其反变换依
然为~实信号,这样,在进行反变换时,只需考虑
反变换的实部。根据文献[12],设反变换后的数
据为 (m),则当前输出时域数据为
,
Ⅳ
( ):丁eOS0N(0)+(_ +
一
-
^
∑(一1) cos0,v( ) (6
在加性白噪声信道中,无干扰由于频域削波
处理中,将所有数字频谱同等看待,因此会使得信
号带外的干扰增强,尤其是采样率相对PN码切
普速率高很多的情况下。对这种影响,可以采用
置信号带外谱为0的方法来消除。此时在进行迭
代DFF时,不必计算信号带外谱分量,在反变换
运算时相应的数字频域点不参与运算,可以减少
迭代时的运算量,同时可以进一步降低带外干扰
的影响。
采用加窗DFT后的相位谱接收,在加性高斯
白噪声干扰下的性能下降约ldB[ ],一般情况下,
该损失可以接受。
3数值仿真
数值仿真中取PN码为64位M序列,PN码
切普速率为I,采样率为8,载波频率为2,DFT变
换长度取一个PN码周期,为512点变换,DFI1窗
函数为布莱克曼窗,给出的仿真图的是匹配输出
的基带波形。
32 电子对抗 2011年第3期
图1给出了叠加3个连续波干扰的仿真结
果,仿真中白噪声功率比信号强3dB,同时加入了
三个连续波干扰,干扰频率分别为1.78、2、2.206,
功率分别比信号强33dB、31.8dB和30dB。为了
对比方便,图中从上至下依次给出了采用加窗相
位谱接收、未加窗相位谱接收和未经处理的匹配 为一种通用的信号处理算法,用于对无线电信号
化研究的一个重要方面。本文给出的相位谱接收
迭代算法可以有效提高算法实现时的处理速度,
满足对宽带信号接收时的处理要求。仿真结果显
示该方法可以显著提高Ds系统抗窄带干扰的能
力,同时文中给出的加窗DgI'迭代算法还可以做
输出结果,以下给出的仿真结果与之类似。 侦察、接收等方面。
图1叠加了3个连续波干扰后的接收信号
从图1可见,在强连续波干扰情况下,常规的
接收方法已经无法正常接收,而采用相位谱接收
处理后,对连续波干扰的抑制能力明显增强;未加
窗情况下,由于干扰的频谱泄漏,对于干扰的抑制
效果并不理想,而加窗后处理后的接收信号效果
仍然可以接受。
图2叠加了2个窄带干扰后的接收信号
图2给出了两个窄带干扰情况下的对比结
果,干扰频率分别为1.76、2.2,功率分别比信号强
26dB、23dB,窄带干扰为BPSK调制干扰,数据速
率与Ds信号相等,其它仿真条件与图1的相同。
从仿真过程中可以看到,由于干扰带宽变宽,
相位谱接收对干扰的抑制能力相对连续波干扰有
所降低,但依然远远好于未经处理的接收方式。
而加窗处理的效果也优于未加窗时的情况。
4结论
采用变换域处理抑制窄带干扰是一种有效增
强DS系统抗干扰能力的方法,如何降低算法的
运算量、提高处理速度是变换域抗干扰技术实用
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作者简介
王永民(19r73一),男,吉林梅河口人,副教授,主要从事
通信对抗技术研究。
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