基于子空间分析的扩频通信窄带干扰抑制研究

论文摘要

扩频通信技术具有良好的保密性、较强的抗多径和多址干扰能力,在个人通信技术、移动无线通信技术、卫星通信技术和军用通信领域得到广泛应用。虽然扩频系统本身具有一定的抗干扰能力,但是由于受扩频带宽所限,存在强干扰时,仅靠扩频增益不足以对干扰进行有效的抑制。因此,本文研究在不增加系统扩频增益的前提下,使用信号处理技术对接收信号进行预处理提高系统的抗干扰能力。本文首先介绍了直接序列扩频、跳频扩频和直接序列/跳频混合扩频通信系统的抗干扰原理和主要的窄带干扰模型,并对直接序列扩频、直接序列扩频/慢跳频和直接序列扩频/快跳频方式下的抗窄带干扰的性能进行了分析和仿真。然后本文提出了一种低复杂度的,基于信号子空间奇异值分解的迭代干扰抑制算法。在接收信号的自相关矩阵中,扩频信号的能量均匀分布在整个信号空间,而窄带干扰的能量则通常集中在一个低维子空间。通过估计干扰子空间,消除窄带干扰,可以实现干扰的有效抑制。本文提出的低复杂度迭代干扰抑制算法,首先通过最小信息准则(AIC)确定干扰子空间的维数,然后通过迭代方式估计干扰子空间,将接收信号向其干扰子空间的补空间投影,实现窄带干扰消除。分析和仿真结果表明迭代估计干扰子空间的算法实现复杂度低,系统误码率性能随着迭代次数的增加可以逐步逼近无干扰情况。将基于信号子空间奇异值分解的迭代干扰抑制算法应用于直接序列扩频/慢跳频系统,仿真结果表明其同样可以获得理想的抗干扰性能。跳频通信具有一定的抗窄带干扰的能力,跳速越高抗窄带干扰的能力越强。但是,上述的迭代奇异值分解干扰抑制方法不适用于直接序列扩频/快跳频系统(每个比特至少分布于两个跳频跳案内)。因此,针对直接序列扩频/快跳频系统,本文提出基于奇异值分解技术和分集合并技术的联合干扰抑制算法,采用奇异值分解的算法检测受到干扰的跳频信号,利用快跳频信号的分集特性,将未受干扰的跳频信号合并。仿真结果表明采用联合干扰抑制算法可以有效实现直接序列扩频/快跳频系统中的窄带干扰抑制。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 英文缩略语说明表
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 扩展频谱通信技术
• 1.3 窄带干扰抑制技术的研究现状
• 1.3.1 干扰估计抵消滤波技术
• 1.3.2 码辅助技术
• 1.3.3 变换域处理技术
• 1.4 论文的主要工作及安排
• 1.5 本章小结
• 第二章 扩频通信技术和抗窄带干扰技术
• 2.1 概述
• 2.2 直接序列扩频
• 2.3 跳频扩频
• 2.4 直接序列/跳频混合扩频
• 2.5 扩频通信的伪随机序列
• 2.6 窄带干扰信号模型
• 2.6.1 音频干扰
• 2.6.2 自回归（AR）干扰
• 2.6.3 低速数字干扰
• 2.7 窄带干扰抑制技术
• 2.7.1 时域干扰抑制技术
• 2.7.2 变换域干扰抑制技术
• 2.8 本章小结
• 第三章 直接序列扩频迭代窄带干扰抑制技术
• 3. 1 迭代算法简介
• 3.1.1 turbo 码简介
• 3.1.2 LDPC 码
• 3.1.3 Turbo 迭代思想
• 3.2 直接序列扩频迭代窄带干扰抑制
• 3.2.1 直接序列扩频系统结构
• 3.2.2 AIC 信号估计算法
• 3.2.3 基于迭代的窄带干扰抑制算法
• 3.2.4 LDPC 译码
• 3.3 仿真结果分析
• 3.3.1 干扰估计性能分析
• 3.3.2 迭代干扰抑制性能
• 3.3.3 迭代次数的分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 直接序列/跳频系统窄带干扰抑制
• 4.1 DS/FH 慢跳频迭代窄带干扰抑制
• 4.1.1 DS/FH 慢跳频系统结构
• 4.1.2 基于迭代的DS/FH 慢跳频窄带干扰抑制算法
• 4.2 DS/FH 快跳频窄带干扰抑制
• 4.2.1 DS/FH 快跳频系统结构
• 4.2.2 DS/FH 快跳频干扰检测算法
• 4.3 仿真分析
• 4.3.1 DS/FH 慢跳频频谱非重叠模式下干扰数量的影响
• 4.3.2 DS/FH 慢跳频频谱非重叠模式下跳频频点数量的影响
• 4.3.3 DS/FH 慢跳频频谱重叠模式的干扰抑制仿真分析
• 4.3.4 DS/FH 快跳频频干扰抑制仿真分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 结论及展望
• 5.1 论文主要内容总结
• 5.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况