一种基于循环平稳特性的稳健的抗窄带干扰算法

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第２３卷第６期

信 号处理

Ｖ０１．２３． Ｎｏ．６

２００７年 ２

ＳｌＧＮＡｌＬＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ

Ｄｅｃ．２Ｏ０７

一

种基于循环平稳特牲ｊ的 稳健的抗窄带干扰算法

梅阳 张尔扬

（国防科学技术大学电子科学与工程学院，长沙４１００７３）

摘要：直扩系统中采用频移滤波器作为白化滤波器，利用了窄带干扰的循环平稳特性，可得到比传统线性时不变滤

波器更好的抗干扰效果。当存在循环频率误差时，上述频移滤波器Ｉ酌性能将急剧下降。本文先分析循环频率误差导致滤波

器恶化的原因，而后提出一种稳健的算法。仿真表明，本算法可以大大降低滤波器对循环频率误差的敏感性。

关键词：扩频通信；干扰抑制；循环频率差；频移滤波器

Ａ ｒｏｂｕｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ＮａｒｒｏＷＢａｎｄ Ｉｎｔ

ｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ

Ｂａｓｅｄ

…

，

ｏｎ Ｃｙｃｌｏｓｔａｔｉｏｎａｒｉｔｙ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ

ＭＥＩ Ｙａｎｇ ＺＨＡＮＧ Ｅｒ—ｙａｎｇ

（Ｃｏｇｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈａｎｇＳｈａ ４１００７３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｈｉｆｔ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｈａｎ

ｈｔａｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ Ｕ ｆ＇ｄｔｅｒ ｉｎ ＤＳＳＳ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｈｉｆｔ ｆｉｌｔｅｒ ｇｅｔｓ ｓｅｖｅｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ，ｗｈｅｎ ｔｈｅｒｅ ｉｓ

ａ ｓｍａｌｌ ｍｉｓｍａｔｃｈ ｉｎ ｔｈｅ ｃｙｃｌｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｉＴｏｒ ｏｆ ｈｔｅ ｄｅｓｉｒｅｄ ｓ￣ｎａ１．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃｏｎｓｉｄｅｒｓ ｈｔｅ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｈｔｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｈｉｆｔ ｉｆｌｔｅｒ ｉｎ ｈｔｅ

ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ ｃｙｃｌｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｌＴｏｒ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｗｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ａ ｒｏｂｕｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ａｌｌｅｖｉａｔｅ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｅｇｒａｄａ－

ｔｉｏｎ．Ｓｉｍｕｌａｉｔｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｗｏｌｕｄ ｌａｒｇｄｙ ｄｅｐｒｅｓｓ ｔｈｅ ｓｅｎｓｉｉｔｖｉｙｔ ｏｆ￣ｅｑｕｅｎｃｙ ｓｈｉｆｔ ｉｆｌｔｅｒ ｔｏ ｃｙｃｌｉｃ ｆｅｒｑｕｅｎｃｙ ｅｌｔＴＯｒ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＤＳＳＳ Ｎａｒｒｏｗ－Ｂａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｃｙｃｌｅ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｉＴｏｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；Ｓｈｉｆｔ Ｆｉｌｔｅｒ

１引言 ２ ＤＳＳＳ中基于ＦＲＥＳＨ的自适应白化滤波

绝大多数人工信号都具有循环平稳特性。对于具有循

器

环平稳特性的信号的最优滤波器，是循环维纳滤波器，其等

２．１基于ＦＲＥＳＨ的自适应白化滤波器

效于ＦＲＥＳＨ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ）滤波器瞄Ｊ。因此，把ＦＲＥＳＨ滤

考虑接收机等效基带信号模型，本文假定信道为理想的

波器应用于ＤＳＳＳ（Ｄｉｅｒｃｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）系统中。

加性高斯白噪声信道中，存在干扰信号时，ＤＳＳＳ接收机接收

可得到比传统线性时不变滤波器更好的抗干扰效果睁 。在

到的将是信号和干扰的迭加。此时收到的信号为：

实际应用中，由于多普勒效应等因素的影响，准确的循环频

ｒ（ｔ）＝ｓ（ｔ）＋ｉ（ｔ）＋ｌ￡『（ｔ） （１）

率很难预知。对循环频率的估计，可能存在循环频率误差

其中ＤＳＳＳ信号的表达式为：ｓ（ｔ）＝ｂ（ｔ）ｃ（ｔ）。６（ｆ）为数据符

ＣＦＥ（ｃｙｃｌｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｒｒｏｒ）。这会造成ＦＲＥＳＨ滤波器性能恶

号波形，ｃ（Ｉ）为用户特征波形。信道噪声埘（ｔ）为零均值，双

化。文献［３］给出一种克服ＣＦＥ的有效算法，但需要知道期

边功率谱密度为Ｎ０／２的高斯白噪声，本文考虑的窄带干扰

望信号的先验知识，在实际中是难以获得的。

信号为一个低速的ＢＰＳＫ调制信号，其表达式为：

基于无ＣＦＥ 时输出功率最大的思想 Ｊ，本文结合

＋∞

ＦＲＥＳＨ自适应白化滤波器的结构，分析了存在ＣＦＥ时。滤波

ｉ（ｔ）＝Ａｉ∑ｄｋｑ（ｔ— —ｋＴｉ）ｃｏｓ（２￣ｒｆ／ｔ） （２）

器恶化的原因。在此基础上，推导出一种稳健的抗窄带干扰

其中Ａｉ为干扰信号的幅度，｛血｝为干扰信号的符号序

算法。理论分析和仿真试验表明，在存在ＣＦＥ时，该算法通

列，Ｔｉ为符号周期，ｆｉ为随机时延，ｑ（ｔ）为周期为Ｔｉ的单位能

过迭代逐步逼近循环频率最优值，保证ＦＲＥＳＨ滤波器有较好

量脉冲，ｆｉ为干扰信号载频相对于扩频信号载频的频偏。

的抗干扰能力，从而提高了ＦＲＥＳＨ滤波器对ＣＦＥ的稳健性。 在ＤＳＳＳ系统，扩频信号带宽较宽，自相关函数衰落很快，

收稿１３期：２００５年ｌ１月２９ １３；修回１３期：无