扩频通信中窄带干扰的变换域抑制技术研究

论文摘要

扩频通信技术由于具有一定的抗干扰能力而被广泛地应用于军用和民用通信中。其抗干扰能力主要取决于扩频增益，在理论上可以通过提高系统的扩频增益来对抗任意强的干扰。然而在实际中，由于受到通信设备的实现成本和可用频带资源的限制，使得扩频增益受到了限制。当系统遭受到的大功率窄带干扰超过了系统的干扰容限时，扩频系统的性能会严重恶化。为了弥补扩频系统自身抗干扰能力的不足，需要采取有效的干扰抑制措施来增强系统的抗干扰能力。本文研究了当前应用于扩频通信中的干扰抑制方法，并重点研究了变换域干扰抑制技术。变换域干扰抑制具有收敛速度快、能有效抑制时变干扰等多种优点，是一种非常有研究价值的干扰抑制方法。应用于变换域技术中的变换手段主要有两种：基于M通道滤波器组的均匀频带划分和基于两通道小波滤波器组的非均匀频带划分。由于变换本身的非理想性使得窄带干扰在变换过程中必然会通过旁瓣泄漏现象而泄漏一部分能量到邻近的子带上，从而造成了部分分散的干扰难以被清除。为了解决这个问题，一方面对基于均匀频带划分的变换手段，本文从多速率滤波器组的设计理论上出发，研究了M带滤波器组的设计，分析了当前被人们广泛使用的重叠变换滤波器组存在的缺陷，提出了使用近似理想重构余弦调制滤波器组的变换方法。该滤波器组在设计上基于具有高阻带衰减特性的Chebyshev窗函数，能有效的克服滤波器组中存在的旁瓣泄漏现象。另一方面，对基于小波滤波器组的非均匀频带划分的变换方法，本文在研究了两通道IIR小波滤波器组和小波包的多分辨率分析的基础上，提出了将一种在结构上具有理想重构特性的IIR滤波器组应用于变换域的方法，以此来实现对窄带干扰的变换。相对于传统的FIR小波滤波器组，该类IIR滤波器组通过优化来实现，具有更低的计算复杂度和更好的频谱划分特性。仿真实验结果表明，M带近似理想重构余弦调制滤波器和IIR小波滤波器组都能够有效的抑制变换滤波器组中存在的旁瓣泄漏现象。使用本文提出的变换方法能够显著的提高当前变换域干扰抑制方法的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 扩频通信系统概述
• 1.2.1 扩频通信的起源及发展
• 1.2.2 扩频技术的特点及工作方式
• 1.2.3 扩频基本原理及其抗干扰能力分析
• 1.3 窄带干扰抑制技术的研究现状
• 1.4 本文的主要工作和内容安排
• 第二章 多速率信号处理理论与方法
• 2.1 概述
• 2.2 多速率信号处理基础
• 2.2.1 抽取过程分析
• 2.2.2 内插过程分析
• 2.2.3 恒等变换与 FIR滤波器的多相分解
• 2.3 最大抽取多速率滤波器组
• 2.4 余弦调制滤波器组的设计及实现
• 第三章 滤波器组框架下的变换域干扰抑制研究
• 3.1 扩频通信系统中的干扰抑制模型
• 3.1.1 扩频信号的传输模型
• 3.1.2 常用的窄带干扰模型
• 3.2 基于滤波器组的变换域干扰抑制原理
• 3.2.1 基本原理
• 3.2.2 变换域中的干扰处理方法
• 3.3 块变换和重叠变换的滤波器组原理分析
• 3.3.1 块变换
• 3.3.2 重叠变换
• 3.3.3 最优块变换和最优子带变换
• 3.4 基于近似重构滤波器组的变换域干扰抑制方法
• 3.4.1 基于 Chebyshev窗函数的近似理想重构滤波器组的设计
• 3.4.2 近似重构滤波器组的仿真及频谱特性分析
• 3.4.3 仿真分析各种变换对窄带干扰的变换性能
• 3.4.4 改进的变换域干扰抑制方法的性能分析
• 第四章 IIR小波包变换域干扰抑制方法研究
• 4.1 小波变换与多分辨分析理论
• 4.1.1 小波变换的基本理论
• 4.1.2 多分辨率理论
• 4.1.3 Mallat算法与二通道滤波器组
• 4.2 窄带干扰的自适应小波包分解算法
• 4.3 IIR小波滤波器组的原理及设计
• 4.3.1 两通道小波滤波器组的结构
• 4.3.2 IIR小波滤波器组的原理与结构
• 4.3.3 IIR小波滤波器组的设计
• 4.4 仿真实验分析
• 4.4.1 IIR小波滤波器组的性能分析
• 4.4.2 基于IIR小波包的变换域干扰抑制性能分析
• 结论与展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的论文与科研工作情况