复杂环境下的DSSS信号抗均匀频谱干扰研究.pdf

第卷 第期 年 月沈 阳 理 工 大 学 学 报 收稿日期:基金项目:国家自然科学基金项目()中央引导地方科技发展项目(/)沈阳市自然科学基金项目()作者简介:刘芳()女教授博士研究方向为无线通信、智能处理文章编号:()复杂环境下的 信号抗均匀频谱干扰研究刘 芳李成旺贡胜男(沈阳理工大学 通信与网络工程中心沈阳)摘 要:随着直接序列扩频()信号的广泛应用复杂环境下的 信号抗干扰研究尤为重要 以直扩系统中常见的均匀频谱信号为例进行信号抗干扰研究 首先分析均匀频谱信号特性进而设计直扩信号同步环路模型通过均匀频谱信号带宽、中心频偏、能量的有机配置研究均匀频谱信号对 信号同步环路的影响给出不同条件下最佳抗干扰方案为通信接收机抗干扰及保障技术提供理论基础关 键 词:直接序列扩频均匀频谱同步环路信号抗干扰中图分类号:文献标志码:./.():().:相位键控()调制 信号作为通信信号的典型代表已应用到卫星导航、移动通信、电子对抗等系统中尤其是直接序列扩 频 系 统()调制机理是将待传输的信息通过射频调制处理后发射接收端通过相应的逆处理手段恢复原始信息 信号在传输过程中由于受到自然环境及人为因素等复杂环境的扰乱会对同步环路 造成一定影响 为实现数据的正确接收接收端通常以判断两个信号相似性的运算即基于快速傅里叶变换()的相关运算为核心建立同步处理以解决未知条件下的干扰及噪声影响问题由于 调制信号频谱呈现包络形式其信号带宽与基带信号参数存在紧密关系且其信号能量较集中对于信号接收机的同步环而言复杂环境下信号的抗干扰能力不强 信号频谱具有均匀特性的信号对其同步环路的影响更为显著 因此本文从频谱分布、中心频点偏移等多角度分析均匀频谱信号对 信号的同步环路影响为通信系统接收机的抗干扰研究 提供技术基础 均匀频谱信号锯齿波 调频属于线性调频在调频指数远大于 的条件下已调制信号的功率谱密度与调制信号的概率密度之间存在线性关系 锯齿波信号()数学表达式为()()()()式中:为锯齿波的斜率()为单位阶跃函数为锯齿波的周期锯齿波调频信号()的数学表达式为()()()式中:为信号幅度 为相位为频率锯齿波信号的概率密度函数()为()其他()由此可见锯齿波调频信号的功率谱是均匀的图 为 通信信号的频谱包络图图中信号、信号、信号 为均匀频谱信号图 频谱包络图 由图 可知 调制信号的频谱为包络形式信号、信号、信号 所对应的均匀频谱信号带宽、频点、能量有所不同对 信号的影响也不同 同步环路模型通信信号接收机接收环节为同步环路且通常采用以 为核心的相关运算提高处理效率因此以同步处理为核心研究复杂环境下 调制信号的抗均匀频谱通过同步处理的门限判决分析抗干扰的能力典型的有效同步环路流程如图 所示图 同步环路处理流程沈 阳 理 工 大 学 学 报 第 卷 步骤 通过参数配置对同步环路降频、采样、滤波等参数进行设置步骤 接收 信号及可能进入天线的均匀频谱信号步骤 对混合信号进行前端数据处理包括降频处理、滤波处理等步骤 利用同向及正交的载波相位参数对混合信号进行、分路分为 支路和 支路步骤 产生本地基带信号并依据相应参数进行截短处理使其与接收信号的数据处理量相同步骤 截短后的本地数据进行 运算步骤 支路和 支路的接收信号分别进行 运算并进行共轭处理步骤 步骤 和步骤 的运算结果分别进行复数乘法运算然后进行快速傅里叶逆变换()运算及绝对值运算步骤 分别计算 支路和 之路的比例峰值即最大峰值与平均峰值的比例并通过峰值比较得到最大的比例峰值步骤 利用最大比例峰值进行相关门限判决如果成功则进入下一步否则重新接收信号步骤 利用最大比例峰值进行同步门限判决如 果 成 功 则 输 出 结 果 否 则 重 新 接 收信号 影响测试及结果分析基于仿真平台通过不同带宽、不同频偏参数配置均匀频谱信号并对 信号的同步环路进行影响测试)测试一输入参数:信号带宽为 测试均匀频谱信号的带宽 分别为 、即均匀频谱信号占 信号带宽比分别为、且与 信号的中心频偏 分别为 、在 、不同 条件下的测试结果如图 所示 在 、不同 条件下的测试结果如图 所示图 不同 条件下的测试结果()()图 不同 条件下的测试结果()不同 且不同 条件下的测试结果如表 所示表 不同条件下的测试结果()/().().().().().().().().由表 可见在 小于 时随着 的增大所需的干信比增大而在 大于 时随着 的增大所需的干信比减小 表明均匀频谱信号的带宽、能量随着 的变化而动态变化第 期 刘 芳等:复杂环境下的 信号抗均匀频谱干扰研究)测试二输入参数:信号带宽为 测试均匀频谱信号的带宽 分别为 、且与 信号的中心频偏 分别为、在 、不同 条件下的测试结果如图 所示图 不同 条件下的测试结果()()在 、不同 条件下的测试结果如图 所示图 不同 条件下的测试结果()不同、不同 条件下的测试结果如表 所示由表 可见在 小于 时随着 的增大所需的干信比增大在 大于 时随着 的增大所需的干信比减小 表明均匀频谱信号的带宽、能量随着 的变化而动态变化表 不同条件下的测试结果()/(.).(.).(.).(.).(.).(.).(.).(.).通过上述的统计分析表明当 与 信号带宽的比值小于 条件下随着 的增大所需的均匀频谱信号能量增大而当 与 信号带宽的比值大于 条件下随着 的增大所需的均匀频谱信号能量减小 因此不同条件下可按需配置满足用户需要的参数从而达到最佳抗干扰的目的 结论考虑到具有均匀频谱特性信号对 调制信号的同步环路影响较为显著从频谱分布、中心频点偏移等多角度出发分析均匀频谱信号对 信号的同步环路影响 通过统计分析表明当 与 信号带宽的比值小于 条件下随着 的增大所需的均匀频谱信号能量增大而当 与 信号带宽的比值大于 条件下随着 的增大所需的均匀频谱信号能量减小参考文献:尚金红王辅忠张光璐等.基于随机共振的 信号相干接收误码率的研究.应用声学():.(下转第 页)沈 阳 理 工 大 学 学 报 第 卷 .():.:/.:.:.:.():.周理想.高效晶体硅太阳能电池的理论模拟及其机理研究.金华:浙江师范大学.(责任编辑:徐淑姣)(上接第 页)孟庆萍周新力田伟.基于先验信息辅助的 信号信噪比估计.北京邮电大学学报():.():.():.():.李程.一种高动态长伪码信号的捕获方法.通信技术():.张任楠王志涛.卫星通信抗干扰技术及其发展趋势分析.数字通信世界():.陈新来闫晓晖.基于体系结构的卫星通信系统抗干扰能力研究.通信技术():.李猛王志春.毫米波线性调频连续波测距方法研究.内蒙古科技大学学报():.王金鹏姚庆雪李博等.基于四次方星座低复杂度盲 相位旋转的估计算法/.吉林大学学报(工学版):.:/./.江莉周军妮杨放等.低信噪比下 信号调频参数估计.电子测试():.():.徐维开嵇凌俸玉祥等.多带线性调频信号具备极强的抗干扰能力.中国新通信():.(责任编辑:和晓军)第 期 戴 可等:光强及温度对太阳电池输出性能的影响