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直接序列扩频通信系统抗干扰技术研究

作　者: 张春海
导　师: 张尔扬
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 直接序列扩频 抗干扰 最小误码率 子空间跟踪 滤波器组 修正K谱线法 时频分布
分类号: TN914.42
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要


直接序列扩频(DSSS)技术具有良好的保密性、灵活的信道分配能力以及较强的抗多径、多址干扰能力,在个人通信网、无线局域网、第三代移动通信、卫星通信以及军事战术通信等领域得到广泛应用。直接序列扩频系统本身固有一定的抗干扰能力,研究表明,不增加扩频增益的条件下,在接收机解扩之前借助信号处理的方式对接收信号进行预处理可以显著增加系统的抗干扰能力。本文结合中频数字化抗干扰接收机的后续发展需求,主要对DSSS系统抗干扰技术进行深入地探讨。给出简化的接收机信号模型和常用的窄带干扰模型(音调干扰、AR干扰、低速数字干扰等),分析了DSSS技术对阻塞高斯干扰、单音干扰、部分频带干扰等的抑制性能。由不同的干扰模型可以得到不同的时域处理技术。总结和比较了基于AR干扰模型的各种干扰估计抵消算法性能;从音调干扰模型出发,提出一种新的基于子空间跟踪的时域干扰抑制技术;讨论了基于低速数字干扰等效“虚拟”多用户干扰模型的最小误码率接收机的变换域归一化最小均方自适应实现结构及其稳态性能。变换域处理技术对干扰模型不敏感,是目前最有潜力的处理方法。文中首先给出基于多速率信号处理和滤波器组理论的变换域抗干扰处理的统一理论框架,离散傅立叶变换、重叠变换、余弦调制滤波器组等都可以看作是滤波器组的特例:其次研究了基于重叠加窗DFT变换的窄带干扰抑制技术,分析了加窗DFT变换对扩频信号的信噪比损失,并比较了重叠相加法、重叠选择法等的性能,在变换基的长度足够大的条件下,基于中心极限定理得到了变换后扩频信号和噪声之和为窄带高斯过程的结论,在此基础上提出一种基于谱线幅度的平方服从指数分布假设的自适应门限窄带干扰抑制算法;最后研究了基于余弦调制滤波器组的干扰抑制技术,讨论了二次约束最小二乘法、罚函数法等原型低通滤波器设计方法,并提出一种基于子带功率估计结合最小Akaike信息准则的修正的K谱线干扰抑制算法。讨论了基于时频分布干扰瞬间频率估计结合IIR滤波器设计的慢时变线性扫频干扰抑制技术。提出利用IIR滤波器取代FIR滤波器进行干扰抑制,以牺牲部分相频特性为代价,换取干扰抑制滤波器更好的幅频响应,并推导了Kuwan-Martin结构IIR滤波器信干噪比改善因子的闭合表达式,结果表明,IIR滤波器对DSSS信号的失真远小于FIR滤波器,信干噪比改善因子与干扰瞬时频率及系统扩展比无关,性能优于时变FIR滤波结构。

全文目录


目录  4-7
图目录  7-9
缩略词表  9-10
摘要  10-11
ABSTRACT  11-13
第一章 绪论  13-23
  1.1 扩频通信技术概述  14-17
    1.1.1 扩频技术的产生与发展  14
    1.1.2 扩频技术的主要特点  14-15
    1.1.3 扩频通信技术的应用  15-16
    1.1.4 课题研究背景及意义  16-17
  1.2 扩频通信系统抗干扰技术研究现状  17-21
    1.2.1 干扰估计抵消技术  17-19
    1.2.2 码辅助技术  19-20
    1.2.3 变换域处理技术  20-21
  1.3 本文主要工作及内容安排  21-23
第二章 直接序列扩频系统抗干扰性能分析  23-44
  2.1 接收机信号模型  23-29
    2.1.1 接收机信号模型  24-26
    2.1.2 扩频信号的功率谱  26-28
    2.1.3 扩频系统的处理增益和干扰容限  28-29
  2.2 窄带干扰信号建模  29-37
    2.2.1 音频干扰模型  30-31
    2.2.2 自回归(AR)干扰模型  31-35
    2.2.3 低速数字干扰  35-37
  2.3 DSSS系统抗干扰性能分析  37-43
    2.3.1 阻塞高斯噪声干扰  38-40
    2.3.2 单音干扰  40-42
    2.3.3 部分频带干扰  42-43
  2.4 本章小结  43-44
第三章 时域干扰抑制技术  44-74
  3.1 干扰估计抵消滤波  44-58
    3.1.1 线性滤波算法  45-51
    3.1.2 非线性滤波算法  51-57
    3.1.3 数值仿真结果  57-58
  3.2 子空间跟踪窄带干扰抑制技术  58-64
    3.2.1 奇异值分解窄带干扰抑制原理  59-60
    3.2.2 子空间跟踪窄带干扰抑制技术  60-62
    3.2.3 数值仿真结果  62-64
  3.3 MBER最优接收机及其自适应实现  64-73
    3.3.1 匹配滤波检测器  64-65
    3.3.2 线性最优干扰抑制检测器  65-67
    3.3.3 最优接收机的自适应实现结构  67-71
    3.3.4 数值仿真结果  71-73
  3.4 本章小结  73-74
第四章 变换域抗窄带干扰技术  74-113
  4.1 基于滤波器组的变换域干扰抑制理论  75-89
    4.1.1 多速率滤波器组理论  75-79
    4.1.2 基于滤波器组的变换域干扰抑制技术  79-81
    4.1.3 常见的变换基  81-85
    4.1.4 变换域处理方法  85-89
  4.2 基于离散傅立叶变换的干扰抑制技术  89-99
    4.2.1 加窗与信噪比损耗  89-91
    4.2.2 重叠加窗性能比较  91-92
    4.2.3 拟指数分布干扰检测处理算法  92-95
    4.2.4 数值仿真结果  95-99
  4.3 基于CMFB的干扰抑制技术  99-112
    4.3.1 余弦调制滤波器组(CMFB)理论  100-104
    4.3.2 修正的K谱线法  104-107
    4.3.3 数值仿真结果  107-112
  4.4 本章小结  112-113
第五章 时频分布LFM干扰抑制  113-125
  5.1 时频分布干扰瞬间频率估计  113-116
    5.1.1 Wigner-Ville分布(WVD)瞬时频率估计  114-115
    5.1.2 Wigner-Hough变换(WHT)瞬时频率估计  115-116
  5.2 干扰抑制IIR滤波器设计及性能分析  116-121
    5.2.1 Kwan-Martin结构IIR干扰抑制滤波器  117-118
    5.2.2 相关输出信干噪比性能分析  118-121
  5.3 数值仿真结果  121-124
  5.4 本章小结  124-125
第六章 结束语  125-127
致谢  127-128
参考文献  128-138
攻读博士学位期间取得的成果  138-140
附录A:(5.26)式的推导  140-141

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信系统（传输系统） > 跳频与扩展频谱通信系统 > 扩频通信
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