基于谱相关的干扰抑制滤波器研究

众多的扩频通信抗干扰技术往往把有用扩频信号近似看作平稳随机过程。事实上 ,由于伪码的周期性而导致的循环平稳是扩频信号的一个重要特征。基于一般循环平稳理论 ,详细分析了直接序列扩频信号的谱相关特性 ,并在此基础上讨论了谱相关抗干扰滤波器的设计方法及其自适应形式。该方法通过对被污梁扩频信号先频移、再滤波后相加得到其估值 ,充分利用其不同频谱处的相关性 ,避免了一般抗干扰方法中由干扰建模带来的模型不匹配问题。因此 ,谱相关抗干扰滤波器可用于宽带和窄带干扰抑制。仿真结果说明了方法的有效性     

变换域窄带干扰抑制技术的研究与仿真

提出了一种在变换域中抑制窄带干扰 (NBJ: Narrowband Jamming) 的方法.该方法首先对所接收的直接序列扩频 (DSSS: Direct Sequence Spread Spectrum) 信号进行小波包变换 (WPT: Wavelet Packet Transform) ,然后利用DSSS信号的功率谱密度 (PSD: Power Spectrum Density) 分布特点和能量聚集度 (ECM: Energy Compaction Measure) 准则,有效、快速地跟踪输入信号频谱的变化,从而对DSSS信号中的干扰进行快速定位.对强、弱NBJ的分别抑制是通过自适应改变权系数的方法来实现的.多径莱斯 (Ricean) 衰落信道中的仿真结果表明,这种变换域中的自适应干扰抑制法既可以有效地清除快速时变的强NBJ,又可在处理其它类型干扰时,避免或减小有用信息的损失,从而大大提高DSSS系统在复杂干扰情况下的抗干扰性能.     

短波信道探测中窄带干扰的去除算法

对于短波信道传播特性的弱信号探测,信号干扰噪声比低,如何减小干扰就显得十分重要。由于基于传统傅里叶变换去干扰算法在去窄带干扰时对幅度和相位的估计不够准确,提出了一种基于傅里叶变换和概率密度相结合的窄带干扰去除算法。仿真结果表明,该算法能很好地去除窄带干扰。但上述算法在去除实测信号中的窄带干扰时性能不佳,所以提出一种改进的傅里叶变换和概率密度相结合的窄带干扰去除算法。实验结果表明,改进后的算法能去除实测信号中的窄带干扰,为解决低信噪比条件下探测信号的参数估计奠定了基础。     

基于DPSCT和频谱校正的窄带干扰CBOC信号捕获算法

针对窄带干扰环境下组合二进制偏移载波(combined binary offset carrier, CBOC)信号难以被准确捕获的问题,提出了一种基于频域双相移组合陷波器(dual phase shift combination trap, DPSCT)结合批处理、频谱校正的捕获算法。该算法首先用陷波器对任意频点的窄带干扰进行抑制,再通过批处理提高处理速度,最后针对快速傅里叶变换(fast Fourier transform, FFT)过程中扇贝损失易导致捕获概率降低的问题,提出了基于部分匹配滤波器(partially matched filter, PMF)结合相位差+单点傅里叶变换频谱校正的捕获方法。仿真结果表明,该算法对在窄带干扰抑制后波形恢复和捕获概率等方面均有良好的性能,当信干比(signal to interference ratio, SIR)为-37 dB时,该算法较未校正之前捕获概率有4 dB的提高,并有效缩短了捕获时间。     

直接序列扩谱CDMA系统中盲窄带干扰抑制

提出一种基于FFT的窄带干扰盲抑制算法。在有强窄带干扰的直扩系统中,通过对接收信号做FFT,保存相位谱,对幅度谱进行硬限幅,利用限幅后的幅度谱与保存的相位谱重构信号,可以大大降低干扰信号的功率,从而实现干扰抑制。该算法适合各种窄带干扰,并且与干扰是否时变特性无关。同时干扰带宽越窄,干扰抑制效果越明显。由于本算法只利用FFT,适合实时处理。     

基于变换域滤波的直扩通信单通道混合信号分离抗干扰方法

针对直扩通信信号和干扰在时/频域严重重叠这一实际情况,提出一种基于变换域滤波的直扩通信单通道混合信号分离抗干扰算法。该方法首先利用直扩信号和干扰的二阶循环平稳差异,基于直扩信号部分调制先验信息,构造基于变换域的单通道混合信号分离模型;然后基于训练序列和最小均方误差准则设计代价函数,使输出信号接近于导频序列并得到此时的分离向量;最后利用该分离向量,从含有强干扰的业务混合信号的频移向量中分离出期望的通信信号,提升了直扩通信在强干扰下的抗干扰能力。仿真结果表明,未分离信号在单音/多音干扰、扫频干扰等强干扰下的误码率接近0.5,而本文算法在此条件下的误码率可低至10^-3以下。     

基于频域干扰剔除的OTHR射频干扰抑制算法

目前,天波超视距雷达(over-the-horizon radar,OTHR)大多是在空域或匹配滤波后的时频域抑制射频干扰,往往会同时抑制掉射频干扰附近的目标。考虑到在匹配滤波后,射频干扰与目标信号都是近似单频信号难以区分;而在匹配滤波前,目标信号是宽带的线性调频信号,而射频干扰是近似单频的窄带信号,射频干扰与目标信号显著不同,易于分离。基于该特点,提出了一种基于匹配滤波前的频域干扰置零的射频干扰抑制算法。该算法在频域中检测射频干扰的频点位置并将该频点的信号成分置零,最后变换到时域实现射频干扰抑制。与传统方法相比,本文所提算法在抑制射频干扰时基本不损害目标信号。实测数据的处理结果验证了所提方法的优越性。     

方位频域滤波的机场毫米波雷达干扰抑制方法

强散射目标距离旁瓣造成的干扰, 严重影响机场跑道异物(foreign object debris, FOD) 毫米波雷达对微弱目标的检测。针对该问题, 本文基于信号频谱分布特点, 即静止目标信号的方位谱具有窄带特性, 而旁瓣干扰信号的方位谱是宽带的, 提出在方位向进行信号频域滤波的干扰抑制方法。首先在距离向使用窗函数加权方法处理, 方位向通过傅里叶变换到频域, 利用提前标定和构建的窄带带通滤波器进行滤波, 最后再变换回时域。与其他方法相比, 该方法能够在有强散射环境下获得较好的干扰抑制效果, 提高微弱目标的信杂比。93 GHz FOD雷达实测数据处理结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

窄带相参雷达调制谱超分辨处理方法

针对采用时分体制下窄带相参雷达对单个目标的连续跟踪时间变短,导致频谱分辨率降低的问题,提出了一种连接不同时间段回波信号的方法。该方法利用MUSIC算法估计窄带雷达时域回波的模型参数,然后用该模型连接不同时间段信号。通过该方法,可以提高窄带相参雷达时分多目标跟踪时的频谱分辨率,有利于调制谱特征的提取。对仿真和实测数据的分析处理验证了该方法的有效性。     

基于子频带分解的宽带信号干涉法测向算法

研究了宽带信号波达角的精确估计方法,提出了一种适合宽带信号的干涉法测向算法。该算法利用阵元间的延时估计波达角。先对信号作快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT),选取信号在6 dB带宽内的谱线,每根谱线看作一个单频信号,采用窄带鉴相方法对各单频信号分别鉴相并估计该频率点上的延时,最后对各延时估计值进行加权平均。证明了信号在各频率点上的能量与频率平方的乘积是最佳加权系数。本算法具有计算量小、算法简单等优点。延时估计的仿真性能接近克拉美-罗限。     

具有频谱可控特性的直扩系统规避窄带干扰技术

根据不同的m-W复合序列具有频谱跳变的特点,提出了一种在直扩通信中对窄带干扰进行规避的方法。该方法通过改变m序列、Walsh序列的周期和Walsh函数序列的序数可以使直扩信号具有频谱可控的特性,从而使窄带干扰所在频段的信号能量较少,降低干扰对信号的影响。仿真结果表明,对于单频和窄带干扰,在信噪比一定的情况下,采用规避方式的误码率可比常规直扩方式提高1至2个数量级。     

直扩信号多窄带干扰的自适应抑制系统设计

在军事通信中 ,直扩技术由于其诸多优点而获得了广泛的应用。在直扩通信系统中 ,使用自适应干扰对消技术是对抗各种人为干扰的一种非常有效的手段。讨论了使用判决反馈技术实现直序扩频信号中多窄带干扰的自适应抑制算法 ,论述了算法原理 ,给出了算法参数选取的依据和计算机仿真结果 ,并详细叙述了基于TMS32 0C6 2 0 1的多窄带干扰自适应抑制系统的硬件实现     

基于叠加扩频的无人机MIMO导频修正MLD抗干扰

针对无人机遥控链路常受干扰的影响导致性能下降甚至失锁,研究将多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)空时分组编码与直扩技术相结合实现对链路常见干扰抑制。提出叠加扩频的方法消除融合技术中存在的多址干扰、对抗窄带干扰并预防欺骗干扰;采用基于噪声子空间投影的简化最大似然译码(maximum likelihood decoding, MLD) 抑制自然以及强宽带噪声干扰,通过分析由信道估计误差引起的MLD扰动误差,并利用导频修正来降低信道估计误差对MLD性能影响。理论分析及仿真表明,该方案通信保密性好、鲁棒性强,能够实现对多种干扰的抑制,为未来无人机智能抗干扰的实现提供方案。     

Adaptive median threshold algorithm used in FDIS of DSSS receivers

For direct sequence spread spectrum (DSSS) receivers, the capability of rejecting narrow-band interference can be significantly improved by a process of frequency-domain interference suppression (FDIS). The key issue of this process is how to determine a threshold to eliminate interference in the frequency domain, which has been extensively studied. However, these previous methods are tedious or very complex. A simple and efficient algorithm based on medians is proposed. The elimination threshold is only related to the median by a scale factor, which can be obtained by the numerical analysis. Simulation results show that the algorithm provides excellent narrow-band interference suppression while only slightly degrading the signal-to-noise ratio (SNR). A one-pass algorithm using logarithmic segmentation is further derived to estimate medians with low computational complexity. Finally, the FDIS is implemented in a field programmable gate array (FPGA) of Xilinx. Experiments are carried out by connecting the FDIS FPGA to a DSSS receiver, and the results show that the receiver has an effective countermeasure for a 60 dB interference-to-signal ratio (ISR).     

DSSS卫星通信中基于小波包变换的干扰抑制方法

卫星通信中利用直接序列扩频技术具有一定的抗干扰能力,但由于扩频增益无法做到无限大,当强干扰超过系统的干扰容限时,系统传输性能将会大幅降低。通过变换域信号处理技术对直接序列扩频中的干扰进行检测与抑制,能够增强其抗干扰能力。小波包变换具有优异的时频域局部分析能力,非常适合用于直接序列扩频系统中干扰检测与抑制。分别对规则小波包分解和最佳小波包分解进行了研究,提出了一种基于最佳小波包分解的干扰抑制新方法,通过将子带功率比与最小功率阈值相结合,实现对干扰进行定位和抑制。仿真结果表明,所提出的算法与基于规则小波包分解的干扰抑制和传统的快速傅里叶变换算法干扰抑制相比较,性能得到显著改善,且在计算复杂度上上升极少,是提高直接序列扩频信号抗干扰能力的更有效的选择。     

无线传感器网络的混合抗干扰攻击方法

为对抗无线传感器网络中存在的强针对性的智能型干扰攻击,基于多种扩频技术提出了一种混合跳频扩频、非协调直接序列扩频以及非协调跳频扩频的抗干扰攻击方法。为解决传统扩频技术需要提前共享密钥的限制,在网络初始化阶段使用非协调跳频扩频进行网络通信;为避免持续使用非协调扩频跳频带来的高能量消耗问题,发送节点与接收节点在非协调扩频跳频模式下生成跳频序列,即可进行传统跳频扩频;通过非协调直接序列扩频技术进一步增强对抗干扰攻击的性能;使用OPNET并基于多种干扰攻击模型进行网络仿真,评估所提出的混合抗干扰攻击方法的性能。仿真结果表明,在环境恶劣情况下,并受到强针对性的智能型干扰攻击时,网络仍能保持较低的丢包率,故所提出的混合抗干扰攻击方法能有效地抵抗无线传感器网络中的干扰攻击。     

基于高阶瞬态矩迭代的多项式相位干扰抑制

提出了一个基于高阶瞬态矩迭代的多项式相位干扰的抑制技术。针对振幅恒定和多项式相位特征的干扰信号,运用高阶瞬态矩和迭代法精确综合出相应干扰信号;然后在时域将其从接收信号中减去,以有效地抑制宽带非平稳干扰。性能仿真结果表明,该方法不仅提高了干扰参数估计的精度,降低了计算的复杂度,而且提高了系统处理的实时性和有效地抑制了多项式相位干扰,获得比较好的误码率性能改善。     

带宽有限多址通信系统中的干扰抑制研究

研究了一种新的带宽有限多址系统中的非平稳宽带干扰抑制技术,与直接序列扩频(DSSS)系统相比,频谱不会扩展、带宽效率高、保密性强。对非平稳宽带干扰,以线性调频(LFM)为干扰模型,提出了基于时频分布特性消除干扰的方法。仿真证明,在没有编码,干信比(ISR)为20 dB时,该系统性能仅约损失1 dB,在保证带宽效率的同时,很好地消除了系统的人为干扰。     

低复杂度的DSSS信号扩频序列估计算法

在非协作条件下直接序列扩频(DSSS)信号的扩频序列估计是盲解扩的必需环节。通过构造基于接收信号自相关矩阵的两个检验统计量,分别完成了扩频序列的同步和扩频序列的估计。所提的算法具有很低的运算复杂度。仿真实验验证了所提算法性能的有效性。综合算法的鲁棒性、计算复杂度和低信噪比下的估计性能等评价因素,算法相比其它的典型算法有着一定程度的优越性,并易于快速实现。     

基于相似度的直扩信号盲解扩方法

针对传统方法对直扩(direct sequence spread spectrum, DS-SS)信号进行盲解扩时,需要在估计出扩频序列后,才能完成信号盲解扩的问题,提出了一种基于相似度的DS SS信号盲解扩方法。该方法首先在扩频码的码片速率和周期已知的条件下,以单倍扩频码周期的窗长对接收信号进行数据分段,然后对任意两段数据求相似度函数值,构造相似度函数值的特征信息矩阵,最后通过对构造的特征信息矩阵进行特征值分解就可以实现对信息序列及扩频码序列的盲估计。理论推导和仿真实验结果表明,该方法具有精度高、稳定性好,在信噪比容限值为-22 dB的条件下也能够有效的盲估计DS-SS信号的信息序列及扩频码序列。