一種基于循環(huán)平穩(wěn)特性的穩(wěn)健的抗窄帶干擾算法

維普資訊

第２３卷第６期

信 號(hào)處理

Ｖ０１．２３． Ｎｏ．６

２００７年 ２

ＳｌＧＮＡｌＬＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ

Ｄｅｃ．２Ｏ０７

一

種基于循環(huán)平穩(wěn)特牲ｊ的 穩(wěn)健的抗窄帶干擾算法

梅陽(yáng) 張爾揚(yáng)

（國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)電子科學(xué)與工程學(xué)院，長(zhǎng)沙４１００７３）

摘要：直擴(kuò)系統(tǒng)中采用頻移濾波器作為白化濾波器，利用了窄帶干擾的循環(huán)平穩(wěn)特性，可得到比傳統(tǒng)線性時(shí)不變?yōu)V

波器更好的抗干擾效果。當(dāng)存在循環(huán)頻率誤差時(shí)，上述頻移濾波器Ｉ酌性能將急劇下降。本文先分析循環(huán)頻率誤差導(dǎo)致濾波

器惡化的原因，而后提出一種穩(wěn)健的算法。仿真表明，本算法可以大大降低濾波器對(duì)循環(huán)頻率誤差的敏感性。

關(guān)鍵詞：擴(kuò)頻通信；干擾抑制；循環(huán)頻率差；頻移濾波器

Ａ ｒｏｂｕｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ＮａｒｒｏＷＢａｎｄ Ｉｎｔ

ｅｒｆｅｒｅｎｃｅ Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ

Ｂａｓｅｄ

…

，

ｏｎ Ｃｙｃｌｏｓｔａｔｉｏｎａｒｉｔｙ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ

ＭＥＩ Ｙａｎｇ ＺＨＡＮＧ Ｅｒ—ｙａｎｇ

（Ｃｏｇｅｇｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｏｆ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈａｎｇＳｈａ ４１００７３，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ａ ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｆｉｌｔｅｒ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｈｉｆｔ ｆｉｌｔｅｒ ｃａｎ ａｃｈｉｅｖｅ ａ ｂｅｔｔｅｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｔｈａｎ

ｈｔａｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ Ｕ ｆ＇ｄｔｅｒ ｉｎ ＤＳＳＳ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｈｉｆｔ ｆｉｌｔｅｒ ｇｅｔｓ ｓｅｖｅｒｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ，ｗｈｅｎ ｔｈｅｒｅ ｉｓ

ａ ｓｍａｌｌ ｍｉｓｍａｔｃｈ ｉｎ ｔｈｅ ｃｙｃｌｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｉＴｏｒ ｏｆ ｈｔｅ ｄｅｓｉｒｅｄ ｓ￣ｎａ１．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃｏｎｓｉｄｅｒｓ ｈｔｅ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｏｆ ｈｔｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｓｈｉｆｔ ｉｆｌｔｅｒ ｉｎ ｈｔｅ

ｐｒｅｓｅｎｃｅ ｏｆ ｃｙｃｌｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｌＴｏｒ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｗｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ａ ｒｏｂｕｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ａｌｌｅｖｉａｔｅ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｄｅｇｒａｄａ－

ｔｉｏｎ．Ｓｉｍｕｌａｉｔｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｗｏｌｕｄ ｌａｒｇｄｙ ｄｅｐｒｅｓｓ ｔｈｅ ｓｅｎｓｉｉｔｖｉｙｔ ｏｆ￣ｅｑｕｅｎｃｙ ｓｈｉｆｔ ｉｆｌｔｅｒ ｔｏ ｃｙｃｌｉｃ ｆｅｒｑｕｅｎｃｙ ｅｌｔＴＯｒ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＤＳＳＳ Ｎａｒｒｏｗ－Ｂａｎｄ Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；Ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ｃｙｃｌｅ；ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｉＴｏｒ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ；Ｓｈｉｆｔ Ｆｉｌｔｅｒ

１引言 ２ ＤＳＳＳ中基于ＦＲＥＳＨ的自適應(yīng)白化濾波

絕大多數(shù)人工信號(hào)都具有循環(huán)平穩(wěn)特性。對(duì)于具有循

器

環(huán)平穩(wěn)特性的信號(hào)的最優(yōu)濾波器，是循環(huán)維納濾波器，其等

２．１基于ＦＲＥＳＨ的自適應(yīng)白化濾波器

效于ＦＲＥＳＨ（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｓｈｉｆｔ）濾波器瞄Ｊ。因此，把ＦＲＥＳＨ濾

考慮接收機(jī)等效基帶信號(hào)模型，本文假定信道為理想的

波器應(yīng)用于ＤＳＳＳ（Ｄｉｅｒｃｔ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｓｐｒｅａｄ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）系統(tǒng)中。

加性高斯白噪聲信道中，存在干擾信號(hào)時(shí)，ＤＳＳＳ接收機(jī)接收

可得到比傳統(tǒng)線性時(shí)不變?yōu)V波器更好的抗干擾效果睜 。在

到的將是信號(hào)和干擾的迭加。此時(shí)收到的信號(hào)為：

實(shí)際應(yīng)用中，由于多普勒效應(yīng)等因素的影響，準(zhǔn)確的循環(huán)頻

ｒ（ｔ）＝ｓ（ｔ）＋ｉ（ｔ）＋ｌ￡『（ｔ） （１）

率很難預(yù)知。對(duì)循環(huán)頻率的估計(jì)，可能存在循環(huán)頻率誤差

其中ＤＳＳＳ信號(hào)的表達(dá)式為：ｓ（ｔ）＝ｂ（ｔ）ｃ（ｔ）。６（ｆ）為數(shù)據(jù)符

ＣＦＥ（ｃｙｃｌｉｃ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ｅｒｒｏｒ）。這會(huì)造成ＦＲＥＳＨ濾波器性能惡

號(hào)波形，ｃ（Ｉ）為用戶特征波形。信道噪聲塒（ｔ）為零均值，雙

化。文獻(xiàn)［３］給出一種克服ＣＦＥ的有效算法，但需要知道期

邊功率譜密度為Ｎ０／２的高斯白噪聲，本文考慮的窄帶干擾

望信號(hào)的先驗(yàn)知識(shí)，在實(shí)際中是難以獲得的。

信號(hào)為一個(gè)低速的ＢＰＳＫ調(diào)制信號(hào)，其表達(dá)式為：

基于無(wú)ＣＦＥ 時(shí)輸出功率最大的思想 Ｊ，本文結(jié)合

＋∞

ＦＲＥＳＨ自適應(yīng)白化濾波器的結(jié)構(gòu)，分析了存在ＣＦＥ時(shí)。濾波

ｉ（ｔ）＝Ａｉ∑ｄｋｑ（ｔ— —ｋＴｉ）ｃｏｓ（２￣ｒｆ／ｔ） （２）

器惡化的原因。在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)出一種穩(wěn)健的抗窄帶干擾

其中Ａｉ為干擾信號(hào)的幅度，｛血｝為干擾信號(hào)的符號(hào)序

算法。理論分析和仿真試驗(yàn)表明，在存在ＣＦＥ時(shí)，該算法通

列，Ｔｉ為符號(hào)周期，ｆｉ為隨機(jī)時(shí)延，ｑ（ｔ）為周期為Ｔｉ的單位能

過(guò)迭代逐步逼近循環(huán)頻率最優(yōu)值，保證ＦＲＥＳＨ濾波器有較好

量脈沖，ｆｉ為干擾信號(hào)載頻相對(duì)于擴(kuò)頻信號(hào)載頻的頻偏。

的抗干擾能力，從而提高了ＦＲＥＳＨ濾波器對(duì)ＣＦＥ的穩(wěn)健性。 在ＤＳＳＳ系統(tǒng)，擴(kuò)頻信號(hào)帶寬較寬，自相關(guān)函數(shù)衰落很快，

收稿１３期：２００５年ｌ１月２９ １３；修回１３期：無(wú)