低扩频增益系统中的干扰抑制关键技术研究

摘要

扩频技术具有抗干扰能力强、保密性好和截获概率低等特点，被广泛应用于军事和民用通信领域。扩频通信系统本身的抗干扰能力与扩频增益密切相关。随着通信业务速率的不断提高，在不增加传输带宽的前提下，扩频增益的提高将会受到限制。扩频增益表征了系统的抗干扰能力，低扩频增益将导致系统抗干扰能力的降低，因此有必要研究低扩频增益系统中的干扰抑制技术。
　　但是，在低扩频增益系统中，现有的干扰抑制技术存在以下缺陷：
　　(1)针对窄带干扰问题，现有的时域预测技术对数字干扰信号的抑制性能差，变换域技术存在频谱泄露和有用信号损失的问题，码辅助技术需要在接收信号已同步的情况下进行。
　　(2)针对宽带干扰问题，现有的串行干扰消除技术复杂度高，时延大不利于实际实现，并行干扰消除技术性能差，干扰抑制合并技术中干扰的协方差矩阵不容易获取。
　　为此，本文对低扩频增益系统中的窄带干扰抑制技术和宽带干扰抑制技术的研究现状进行了调研，提出了矩辅助窄带干扰抑制方法和迭代式宽带干扰抑制方法，并在软件无线电平台上设计了低扩频增益干扰抑制验证系统，实现了矩辅助和迭代式干扰抑制关键技术，具体内容包括以下三个方面：
　　第一，提出了一种低复杂度的矩辅助窄带干扰抑制方法。该方法利用部分码辅助的思想和扩频信号与窄带干扰信号的二阶矩特征差异实现窄带干扰抑制。并推导了基于递归最小二乘准则的自适应实现方法，解决了实际情况中自相关矩阵的逆未知的问题。并针对音频干扰和窄带数字干扰给出了信干噪比的分析。通过定点仿真可知，在扩频因子为4，信噪比为20dB，误块率为10-3等条件下，矩辅助方法可以抑制干信比为60.7dB的单音干扰和干信比为42.5dB的窄带数字干扰。
　　第二，提出了迭代式宽带干扰抑制方法。针对合作式宽带干扰，利用迭代的思想，通过比较检测的干信比及其临界点实现自适应迭代干扰抑制。仿真结果表明，在扩频因子为4，信噪比为4dB时，自适应迭代检测的干信比临界点为-0.2dB，当干信比小于-0.2dB时，扩频信号优先检测的误块率性能更好，当干信比大于-0.2dB时，干扰信号优先检测的误块率性能更好，并且在信噪比为20dB时最高可以抑制干信比为21.3dB的宽带干扰。
　　第三，设计了低扩频增益干扰抑制验证平台，并验证了矩辅助和迭代式方法的干扰抑制性能。利用通用软件无线电平台，实现了低扩频增益干扰抑制验证系统，并给出了验证系统的需求分析、概要设计和详细设计。通过对比干扰抑制前后的视频传输效果和误块率性能，验证了矩辅助和迭代式方法的干扰抑制能力。并给出了扩频因子为4时实测的干信比与误块率曲线，其与定点仿真曲线的差距小于2dB。
　　本文研究了低扩频增益系统中的窄带和宽带干扰抑制技术。提出的矩辅助方法，可以在不影响现有接收机结构的前提下，单纯的增加一个干扰抑制单元，实现对窄带干扰的抑制，此研究成果可应用于军用扩频通信系统和第三代移动通信系统。提出的迭代式方法，可以对合作式宽带干扰起到良好的抑制作用，此研究成果可应用于军用扩频通信系统和同时同频全双工通信系统。

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缩略词表

第一章 绪 论

1.1 研究背景与意义

1.2 研究内容与贡献

1.3 论文结构安排

第二章 低扩频增益系统干扰抑制技术研究现状

2.1 扩频通信系统

2.2 常见干扰分类和模型

2.3 低扩频增益系统干扰抑制技术

2.4 小结

第三章 矩辅助窄带干扰抑制方法

3.1 系统模型

3.2 矩辅助窄带干扰抑制方法

3.3 自适应实现方案

3.4 性能分析与算法仿真

3.5 小结

第四章 迭代式宽带干扰抑制方法

4.1 系统模型

4.2 迭代式宽带干扰抑制方法

4.3 算法仿真

4.4 小结

第五章 低扩频增益系统中干扰抑制技术的实现与验证

5.1 需求分析

5.2 概要设计

5.3 详细设计

5.4 小结

第六章 性能测试与分析

6.1 测试平台

6.2 测试场景

6.3 小结

第七章 结束语

7.1 本文贡献

7.2 下一步工作的建议和未来研究方向

致谢

参考文献

个人简历

攻读硕士学位期间的研究成果