專利名稱：提高直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)頻域抗干擾性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種主要用于航天測控、衛(wèi)星導(dǎo)航接收系統(tǒng)的數(shù)字基帶設(shè)備，適用于直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)的抑制窄帶干擾信號的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)DS/ra混合擴(kuò)頻系統(tǒng)中存在兩個干擾抑制的難題，第一個是直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)信號載波相位不連續(xù)，第二個難題是直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)對快速時變干擾信號的干擾抑制性能不佳。第一個問題產(chǎn)生的原因是直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻信號的載波頻率按照跳頻圖案不斷跳變，需要占用更寬的射頻帶寬，而直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻信號接收系統(tǒng)的信道設(shè)備(上下變頻器、濾波器等)和無線傳播鏈路(主要是電離層)難以保證在寬帶條件下線形傳輸，導(dǎo)致直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻信號發(fā)生群時延畸變，群時延畸變使載波相位不再連續(xù)； 其次跳頻帶寬很寬的信號需要多個數(shù)字直接頻率合成器(DDQ共同產(chǎn)生，單個DDS獨(dú)立工作，只負(fù)責(zé)生成某部分頻段內(nèi)的跳頻信號，多個DDS共同產(chǎn)生寬帶跳頻信號，不同DDS切換時就會導(dǎo)致載波相位不連續(xù)。當(dāng)載波相位出現(xiàn)不連續(xù)時，按照現(xiàn)有任意位置加窗的頻域抗干擾技術(shù)，如果被加窗的數(shù)據(jù)段包含了載波相位不連續(xù)數(shù)據(jù)，F(xiàn)FT變換(快速傅里葉變換) 子模塊做FFT變換后，頻域上會出現(xiàn)很多雜亂的線譜，這些線譜都要被干擾抑制處理子模塊誤判成干擾信號從而被抑制掉，導(dǎo)致信號信噪比降低，影響了抗干擾的性能。第二個難題是DS/ra混合擴(kuò)頻系統(tǒng)中干擾信號的時變性，由于直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻信號載波頻率按照跳頻圖案不斷跳變，跳頻圖案中每個跳頻點(diǎn)頻率不同，導(dǎo)致混合擴(kuò)頻信號在不同跳頻點(diǎn)處面臨的干擾信號也不同，所以在時域上看干擾信號是時變的，信號每發(fā)生一跳時干擾信號就變化一次。按照現(xiàn)有的應(yīng)用于直擴(kuò)系統(tǒng)中的頻域抗干擾算法，通過自適應(yīng)濾波方法來求出干擾信號的判定門限值，超過判定門限值的功率被認(rèn)為是窄帶干擾進(jìn)行抑制，現(xiàn)有頻域抗干擾算法中的自適應(yīng)濾波器需要一定的收斂時間，當(dāng)收斂時間大于跳頻圖案中單跳的駐留時間時，干擾信號的判定門限值還沒正確求算出來時干擾信號就已經(jīng)發(fā)生改變，導(dǎo)致求出的干擾信號判定門限值不正確，如果門限值偏小，則有一些信號被誤判成干擾而被抑制掉，導(dǎo)致信噪比損失，如果門限值偏大，對干擾信號又起不到抑制效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)在直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)中應(yīng)用存在的不足之處， 提供一種通過跳頻跟蹤模塊輔助同步加窗模塊和合理選取窗函數(shù)大小，利用平均值法獲取門限，解決相位不連續(xù)影響抗干擾性能，解決快速時變干擾信號抑制性能差，提高直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)頻域抗干擾性能的方法。本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的方案是一種提高直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)頻域抗干擾性能的方法，其特征在于包括如下步驟
首先由依次串聯(lián)在同一線路上的解跳模塊、帶通濾波器、頻域抗干擾模塊、解調(diào)模塊、 解擴(kuò)模塊、測距測速模塊，跨接并聯(lián)在解跳模塊、頻域抗干擾模塊上的跳頻跟蹤模塊和跨接并聯(lián)在解調(diào)模塊、解擴(kuò)模塊的載波和碼跟蹤模塊組成一個具有頻域抗干擾功能的測距測速接收機(jī)，其次進(jìn)一步地在上述頻域抗干擾模塊中劃分與跳頻跟蹤模塊跳頻同步的加窗子模塊、FFT變換子模塊、干擾抑制處理子模塊和IFFT變換子模塊，其中，跳頻跟蹤模塊輔助頻同步加窗子模塊對輸入信號進(jìn)行加窗，跳頻跟蹤模塊產(chǎn)生的本地跳頻信號通過解跳模塊對輸入的直擴(kuò)跳頻和混合擴(kuò)頻中頻信號進(jìn)行解跳，送入帶通濾波器濾波，再由頻域抗干擾模塊抑制處理干擾信號，抑制后的干擾信號再經(jīng)解調(diào)模塊和解擴(kuò)模塊后送給測距測速模塊。本發(fā)明所述的跳頻跟蹤模塊輔助跳頻同步加窗子模塊對輸入信號進(jìn)行加窗選取跳頻沿之后的一段數(shù)據(jù)進(jìn)行加窗，避開窗函數(shù)加在載波相位不連續(xù)的數(shù)據(jù)段；加窗后的信號經(jīng)FFT變換子模塊變換到頻域，再經(jīng)干擾抑制處理子模塊把FFT變換子模塊輸出的代表每個頻率點(diǎn)信號的N個能量數(shù)值進(jìn)行求均值運(yùn)算，均值再乘以一個系數(shù)θ得到門限值，把這N個能量值中大于門限值處的頻率點(diǎn)能量值抑制為零，對干擾信號進(jìn)行抑制處理后的信號通過IFFT變換子模塊重新變換到時域上，得到頻域抗干擾模塊的輸出信號，把頻域抗干擾模塊的輸出信號再經(jīng)解調(diào)模塊和解擴(kuò)模塊送給測距測速模塊提高頻域抗干擾性能。本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果
本發(fā)明利用跳頻同步模塊來輔助頻域抗干擾模塊，選取跳頻沿之后的一段數(shù)據(jù)進(jìn)行加窗，避開窗函數(shù)加在跨越了跳頻沿前后的一段數(shù)據(jù)，再結(jié)合合理選取窗函數(shù)的大小，選取窗函數(shù)大小的正整數(shù)倍為單跳駐留時間內(nèi)采樣數(shù)據(jù)的個數(shù)，以徹底避開跨越相位不連續(xù)的數(shù)據(jù)段，解決了直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)中載波相位不連續(xù)造成頻域抗干擾性能惡化的問題； 再通過利用平均值法得到干擾門限值，實(shí)現(xiàn)對快速時變干擾信號的有效抑制，提高了直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)中快速時變干擾信號的抑制性能。本發(fā)明特別適用于直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)的窄帶干擾信號的抑制。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本專利進(jìn)一步說明。圖1是直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)具有頻域抗干擾功能的接收機(jī)原理框圖。圖2是圖1中頻域抗干擾模塊內(nèi)部子模塊劃分原理框圖。
具體實(shí)施例方式參閱圖1。在以下描述的本發(fā)明最佳實(shí)施例中，用于直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)中的具有頻域抗干擾功能的測距測速接收機(jī)，依次由串聯(lián)在同一線路上的解跳模塊、帶通濾波器、 頻域抗干擾模塊、解調(diào)模塊、解擴(kuò)模塊、測距測速模塊，跨接并聯(lián)在解跳模塊、頻域抗干擾模塊上的跳頻跟蹤模塊和跨接并聯(lián)在解調(diào)模塊、解擴(kuò)模塊的載波和碼跟蹤模塊，共八部分構(gòu)成。其中，跳頻跟蹤模塊輔助頻同步加窗子模塊對輸入信號進(jìn)行加窗，跳頻跟蹤模塊產(chǎn)生的本地跳頻信號通過解跳模塊對輸入的直擴(kuò)跳頻和混合擴(kuò)頻中頻信號進(jìn)行解跳，送入帶通濾波器濾波，再由頻域抗干擾模塊抑制處理干擾信號，抑制后的干擾信號再經(jīng)解調(diào)模塊和解擴(kuò)模塊后送給測距測速模塊。參閱圖2.圖2對圖1中的頻域抗干擾模塊做了進(jìn)一步的子模塊劃分，頻域抗干擾模塊由同步加窗子模塊、FFT變換子模塊、干擾抑制處理子模塊和IFFT變換子模塊組成，其中同步加窗子模塊由跳頻跟蹤模塊進(jìn)行輔助。在混合擴(kuò)頻接收機(jī)中，跳頻跟蹤模塊產(chǎn)生與輸入信號同步跳頻的本地跳頻信號， 產(chǎn)生的本地跳頻信號通過解跳模塊對輸入的直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻中頻信號進(jìn)行解跳；在解跳模塊之后通過帶通濾波器對解跳后的信號進(jìn)行濾波，把更寬的混合擴(kuò)頻信號帶寬濾波到只有直擴(kuò)信號的帶寬上來；濾波后信號首先通過頻域抗干擾模塊內(nèi)的跳頻同步加窗子模塊進(jìn)行加窗運(yùn)算，由跳頻跟蹤模塊輔助選取跳頻沿之后的一段數(shù)據(jù)進(jìn)行加窗，避開窗函數(shù)加在跨越了跳頻沿前后的一段數(shù)據(jù)。窗函數(shù)可以選用海明窗(清華大學(xué)出版社，程佩青，〈數(shù)字信號處理教程>199頁)，窗寬選取為N=ThXFs / K，此處的K為自然數(shù)，Th為跳頻圖案中單跳的駐留時間，F(xiàn)s為接收機(jī)的AD采樣率。加窗后的信號經(jīng)FFT變換子模塊變換到頻域； 再經(jīng)干擾抑制處理子模塊對干擾信號進(jìn)行抑制處理把FFT變換子模塊輸出的代表每個頻率點(diǎn)信號的N個能量數(shù)值進(jìn)行求均值運(yùn)算，均值再乘以一個系數(shù)θ得到門限值，把這N個能量值中大于門限值處的頻率點(diǎn)能量值抑制為零；抑制后的信號通過IFFT變換子模塊重新變換到時域上，就得到頻域抗干擾模塊的輸出信號；再經(jīng)解調(diào)模塊和解擴(kuò)模塊后送給測距測速模塊，有效地提高直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)的頻域抗干擾性能。在直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)中，本實(shí)施例以每秒10000跳的跳頻速率，每秒5兆碼片的直擴(kuò)碼率，60兆赫茲的接收機(jī)的AD采樣鐘為例，進(jìn)一步說明本發(fā)明提高直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)頻域抗干擾性能的具體實(shí)現(xiàn)步驟
(1)解跳混合擴(kuò)頻接收機(jī)本地產(chǎn)生同步的相同跳頻圖案的跳頻信號和輸入信號相乘實(shí)現(xiàn)解跳；
(2 )濾波在解跳模塊之后通過帶通濾波器對解跳后的信號進(jìn)行濾波，帶通濾波器選取 10兆赫茲帶寬的中頻濾波器；
(3)加窗濾波后信號通過頻域抗干擾模塊內(nèi)的跳頻同步加窗子模塊進(jìn)行加窗運(yùn)算，窗函數(shù)選用海明窗，由跳頻跟蹤模塊輔助選取加窗位置從跳頻沿處開始到第600個數(shù)據(jù)采樣點(diǎn)處結(jié)束；
(4)FFT變換FFT變換子模塊對加窗后的信號做序列長度為600的快速傅里葉變換， 把加窗后序列長度為600點(diǎn)的時域信號變換成序列長度為600點(diǎn)的頻域信號；
(5)干擾抑制干擾抑制處理子模塊首先對FFT變換后序列長度為600點(diǎn)的頻域信號求均值，再進(jìn)行干擾判定處理大于平均值2倍的頻域信號被判成干擾信號抑制為零，不大于平均值2倍的數(shù)值判為信號不作處理；
(6)IFFT變換IFFT變換子模塊對干擾抑制處理后序列長度為600點(diǎn)的頻域信號做序列長度為600的快速傅里葉反變換，變換后得到完成時域抗干擾處理后的時域信號；
(7)解調(diào)解擴(kuò)測距測速后續(xù)的處理同一般的直擴(kuò)擴(kuò)頻接收機(jī)一樣，接收機(jī)本地產(chǎn)生載波信號對抗干擾處理后的時域信號進(jìn)行解調(diào)，接收機(jī)本地產(chǎn)生同步擴(kuò)頻碼序列對解調(diào)后的信號進(jìn)行解擴(kuò)，從載波和碼跟蹤模塊里的跟蹤環(huán)路提取得到載波多普勒和碼相位，對之進(jìn)行轉(zhuǎn)換計算求得速度和距離，這就實(shí)現(xiàn)了測距測速。
權(quán)利要求
1.一種提高直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)頻域抗干擾性能的方法，其特征在于包括如下步驟首先由依次串聯(lián)在同一線路上的解跳模塊、帶通濾波器、頻域抗干擾模塊、解調(diào)模塊、解擴(kuò)模塊、測距測速模塊，跨接并聯(lián)在解跳模塊、頻域抗干擾模塊上的跳頻跟蹤模塊和跨接并聯(lián)在解調(diào)模塊、解擴(kuò)模塊的載波和碼跟蹤模塊，組成一個具有頻域抗干擾功能的測距測速接收機(jī)，其次，進(jìn)一步地在上述頻域抗干擾模塊中劃分與跳頻跟蹤模塊跳頻同步的加窗子模塊、FFT變換子模塊、干擾抑制處理子模塊和IFFT變換子模塊，其中，跳頻跟蹤模塊輔助頻同步加窗子模塊對輸入信號進(jìn)行加窗，跳頻跟蹤模塊產(chǎn)生的本地跳頻信號通過解跳模塊對輸入的直擴(kuò)跳頻和混合擴(kuò)頻中頻信號進(jìn)行解跳，送入帶通濾波器濾波，再由頻域抗干擾模塊抑制處理干擾信號，抑制后的干擾信號再經(jīng)解調(diào)模塊和解擴(kuò)模塊后送給測距測速模塊。
2.按權(quán)利要求1所述的提高直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)頻域抗干擾性能的方法，其特征在于，所述的跳頻跟蹤模塊輔助頻同步加窗子模塊對輸入信號進(jìn)行加窗，并選取跳頻沿之后的一段數(shù)據(jù)進(jìn)行加窗，避開窗函數(shù)加在載波相位不連續(xù)的數(shù)據(jù)段；加窗后的信號經(jīng)FFT 變換子模塊變換到頻域，再經(jīng)干擾抑制處理子模塊把FFT變換子模塊輸出的代表每個頻率點(diǎn)信號的N個能量數(shù)值進(jìn)行求均值運(yùn)算，均值再乘以一個系數(shù)θ得到門限值，把這N個能量值中大于門限值處的頻率點(diǎn)能量值抑制為零，對干擾信號進(jìn)行抑制處理后的信號，通過 IFFT變換子模塊重新變換到時域上，這就得到頻域抗干擾模塊的輸出信號，頻域抗干擾模塊輸出信號再經(jīng)解調(diào)模塊和解擴(kuò)模塊送給測距測速模塊提高頻域抗干擾性能。
3.按權(quán)利要求1所述的提高直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)頻域抗干擾性能的方法，其特征在于，在解跳模塊之后通過帶通濾波器對信號進(jìn)行濾波，把更寬的混合擴(kuò)頻信號帶寬濾波到只有直擴(kuò)信號的帶寬上來，再進(jìn)行頻域抗干擾處理。
4.按權(quán)利要求1或2所述的提高直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)頻域抗干擾性能的方法，其特征在于，濾波后信號首先通過頻域抗干擾模塊內(nèi)的跳頻同步加窗子模塊進(jìn)行加窗運(yùn)算，由跳頻跟蹤模塊輔助選取跳頻沿之后的一段數(shù)據(jù)進(jìn)行加窗，避開窗函數(shù)加在跨越了跳頻沿前后的一段數(shù)據(jù)。
5.按權(quán)利要求1或2所述的提高直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)頻域抗干擾性能的方法，其特征在于，窗函數(shù)選用海明窗，窗寬選取為N=ThXFs / K，K為自然數(shù)，Th為跳頻圖案中單跳的駐留時間，F(xiàn)s為接收機(jī)的AD采樣率。
6.按權(quán)利要求1或2所述的提高直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)頻域抗干擾性能的方法，其特征在于，直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻接收機(jī)本地產(chǎn)生同步的相同跳頻圖案的跳頻信號和輸入信號相乘實(shí)現(xiàn)解跳。
7.按權(quán)利要求1或2所述的提高直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)頻域抗干擾性能的方法，其特征在于，兩個不同位置的FFT變換子模塊分別對加窗后的信號做序列長度為600的FFT變換，把加窗后的600個采樣點(diǎn)的時域信號變換成600個采樣點(diǎn)的頻域信號；對干擾抑制處理后的600個頻域采樣點(diǎn)數(shù)值做序列長度為600的IFFT變換，變換后得到完成時域抗干擾處理后的時域信號。
8.按權(quán)利要求1或2所述的提高直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)頻域抗干擾性能的方法，其特征在于，干擾抑制處理子模塊首先對FFT變換后的600個采樣點(diǎn)的頻域信號求均值，再進(jìn)行干擾判定處理大于平均值2倍的頻域信號被判成干擾信號并抑制為零，不大于平均值2倍的數(shù)值判為信號不作處理。
全文摘要
本發(fā)明提出的提高直擴(kuò)跳頻混合擴(kuò)頻系統(tǒng)頻域抗干擾性能的方法，旨在提供一種解決相位不連續(xù)影響抗干擾性能和快速時變干擾信號抑制性能差，提高頻域抗干擾性能的方法。本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)首先由依次串聯(lián)在同一線路上的解跳模塊、帶通濾波器、頻域抗干擾模塊、解調(diào)模塊、解擴(kuò)模塊、測距測速模塊，跨接并聯(lián)在解跳模塊、頻域抗干擾模塊上的跳頻跟蹤模塊和跨接并聯(lián)在解調(diào)模塊、解擴(kuò)模塊的載波和碼跟蹤模塊組成一個具有頻域抗干擾功能的測距測速接收機(jī)，其次進(jìn)一步地在上述頻域抗干擾模塊中劃分與跳頻跟蹤模塊跳頻同步的加窗子模塊、FFT變換子模塊、干擾抑制處理子模塊和IFFT變換子模塊。本發(fā)明適用于窄帶干擾信號的抑制。
文檔編號H04B1/692GK102437865SQ201110399839
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月6日
發(fā)明者劉文燾, 劉立業(yè), 蔣宇志 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第十研究所