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基于自适应滤波的扩频系统干扰抑制技术研究

作　者: 王莎莎
导　师: 田斌
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 空间信息科学技术
关键词: 自适应滤波算法外差滤波器复数陷波器分数阶傅立叶变换 FPGA设计
分类号: TN914.42
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 271次
引　用: 2次
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内容摘要

扩频通信具有抗干扰、信息隐蔽等优点,广泛应用于军事通信、移动通信、电子对抗等领域。但在复杂的电磁环境中仅靠自身的处理增益对抗干扰很难保证高质量的通信,因此扩频通信抗干扰技术的研究和应用具有重要的理论和实际意义。本文基于直扩系统,设计出两种新颖的自适应滤波器抑制多窄带干扰,研究了分数阶傅立叶变换消除宽带干扰的滤波算法,主要做了如下工作:(1)研究了时域自适应滤波算法中有代表性的LMS算法和RLS算法,并进行了抗正弦窄带干扰的仿真。通过仿真结果表明,两种算法对直扩系统中窄带干扰有良好的抑制效果。(2)针对窄带干扰设计自适应外差滤波器:该滤波器运用外差调制的概念,使信号成为正交两路在低频率处进行滤波操作,同时经过谱分析单元精确跟踪干扰信号,并能控制陷波的宽度和深度,论文给出了详细的推导和分析,经仿真验证了该结构的滤波器能较好的抑制一个和多个强单频干扰,同时滤除干扰后对信号频谱的损害较小。(3)基于最小均方误差准则,推导出一种不涉及除法修改一阶复数陷波器权值的迭代算法,并以此为陷波单元,构造出有效抑制多个强单频干扰的矩阵型高阶复数陷波器,仿真表明该复数陷波器有快速收敛的能力,能大幅度提高扩频系统的抗干扰容限。论文同时给出了陷波单元的FPGA设计。(4)分数阶傅立叶变换是一种新颖的变换域分析工具,论文中针对扩频通信中的典型宽带干扰-线性调频信号,系统研究了分数阶傅立叶变换的基本理论,包括定义、性质、算子的分数阶化过程、典型信号的分数阶傅立叶变换变化以及离散实现算法等;提出了扩频系统中多个宽带干扰的识别和剔除方法;给出了仿真结果和分析。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章绪论  7-13
  1.1 课题背景和意义  7
  1.2 扩展频谱技术简介  7-11
    1.2.1 扩频通信基本原理  7-9
    1.2.2 扩频通信技术的特点  9-10
    1.2.3 问题提出及研究现状  10-11
  1.3 论文主要内容及章节安排  11-13
第二章自适应滤波算法  13-23
  2.1 LMS自适应算法  13-16
    2.1.1 LMS算法推导及分析  13-15
    2.1.2 归一化 NLMS算法  15-16
  2.2 RLS自适应算法  16-18
  2.3 LMS与 RLS算法仿真实验  18-22
  2.4 本章总结  22-23
第三章两种新颖的自适应陷波器设计  23-39
  3.1 IIR数字滤波器的设计  23-25
  3.2 自适应外差陷波器的研究  25-33
    3.2.1 外差滤波的原理  25-27
    3.2.2 通过仿真对 H_f(Z)进行选取  27-28
    3.2.3 自适应外差陷波器方案  28-30
    3.2.4 受控滤波器 H_f(ejw)的选取  30
    3.2.5 仿真试验  30-32
    3.2.6 小结  32-33
  3.3 高阶矩阵型自适应滤波器  33-38
    3.3.1 一阶复数陷波单元迭代算法  33-34
    3.3.2 高阶矩阵型陷波器  34-35
    3.3.3 仿真实验  35-38
  3.4 木章小结  38-39
第四章分数阶 Fourier变换及其应用  39-55
  4.1 分数阶 Fourier变化的定义  40-42
    4.1.1 定义一(正交基的线性积分展开形式)  40-41
    4.1.2 定义二(傅立叶的特征函数与特征值形式)  41-42
  4.2 典型信号的FRFT变换  42-44
  4.3 分数阶 Fourier变化的离散计算  44-48
    4.3.1 核矩阵直接离散方法  44-46
    4.3.2 利用仿射傅里叶进行离散化  46-48
  4.4 仿真实验  48-54
  4.5 本章小结  54-55
第五章复数陷波单元的FPGA设计  55-65
  5.1 FPGA设计方法介绍  55-56
  5.2 复数陷波单元核心部分的FPGA设计  56-63
    5.2.1 整体框架  56-57
    5.2.2 时钟控制模块  57
    5.2.3 权值存储模块  57-58
    5.2.4 信号处理模块  58-62
    5.2.5 权值更新模块  62
    5.2.6 仿真结果  62-63
  5.3 本章小结  63-65
第六章全文总结  65-67
致谢  67-69
参考文献  69-71
作者在读期间的研究成果  71

基于自适应滤波的扩频系统干扰抑制技术研究

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