[发明专利]一种用于直接序列扩频通信系统的扫频干扰抑制方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种干扰抑制方法，属于通信抗干扰技术领域，用于直接序列 扩频通信系统中对扫频干扰的抑制。

背景技术

直接序列扩频系统(简称直扩系统)具有抗干扰能力强、信息信号隐蔽、 便于加密、任意选址以及易于组网等独特优点，因此直扩技术目前在通信设备 中被广泛应用。扩频系统由于其自身的编码增益和处理增益，具有一定的抗干 扰能力，但是发射机/接收机的复杂性以及可供利用的带宽限定了处理增益的上 限，因而在遭受超出干扰容限的强干扰时，扩频系统性能会严重恶化。

线性调频信号(又称为LFM，Chirp信号)干扰是一种常见的非平稳干扰， 其能量分散在整个时域或者频域，对直扩系统有很大的危害性。为此，国内外 出现了大量利用数字信号处理的方法对其进行干扰抑制(扫频干扰抑制)对消 技术的研究，并取得了一定的成果。

但是，已有技术和方法对扫频干扰抑制主要存在以下问题：

(1)传统变换技术对扫频干扰抑制效果不佳，因为傅立叶变换技术虽然可 一定程度抑制窄带平稳干扰，但对扫频干扰这种快速时变的宽带干扰抑制效果 甚微；而小波变换和短时傅里叶变换适合于抑制具有突发特征的脉冲式干扰； 虽然Amin M G、Ouyang X M、Barbarossa S等提出的时频分析方法能够一定程度 识别和剔除扫频信号宽带时变干扰，但当多个扫频干扰同时存在时，Wigner-Ville 分布由于存在的交叉项困扰，无法正确区别多个干扰；另外，通过跟踪瞬时频 率来抑制多个干扰的方法只适合于每一时刻只有一个干扰存在的情况， Barbarossa S等提出了基于WVD-Hough变换识别多个干扰的方法，但WVD的交 叉项经Hough变换后会形成伪尖峰从而造成对干扰的误识别。

(2)齐林等提出的一种基于分数阶傅立叶变换的DSSS系统中扫频干扰的自 适应抑制算法，对扫频干扰具有一定的抑制效果，但是变换后信噪比损失较大。 因为在进行分数阶傅立叶变换时由于对扫频信号进行了有限截取，干扰信号产 生了频谱泄露，对扫频信号抑制后造成了更大的信噪比损失，尤其存在多个扫 频干扰时，由于需要连续进行分数阶傅立叶变换和逆分数阶傅立叶变换，信噪 比损失积累明显，直扩系统误码率性能恶化明显。

本发明通过选择合适的窗函数，在对叠加扫频干扰的直扩通信信号进行分 数阶傅立叶变换前先进行加窗运算，降低有限截取信号时边缘不连续造成的影 响，有效抑制扫频干扰信号旁瓣，使扫频干扰在分数阶傅立叶域能量集中在主 瓣，从而有效分离干扰和有用信号；再通过分段重叠处理，进一步降低抑制处 理后的信噪比损失，使系统具有更好的误码率性能。

为了更好地理解本发明，下面对分数阶傅立叶变换进行简要介绍：

近年来，分数阶傅立叶变换(Fractional Fourier Transform，FRFT)作为一 种新的时频分析工具，在信号处理领域得到了越来越广泛的应用，引起了信号 处理界的广泛关注。分数阶傅立叶变换最初在光学领域具有广泛应用，1993年 Almeida把分数阶傅立叶变换解释为信号在时频平面的旋转，是经典傅立叶变换 的推广；1996年土耳其人Ozaktas提出了一种与FFT计算速度相当的离散采样 型算法后，分数阶傅立叶变换才开始在信号处理领域得到应用。分数阶傅立叶 变换可以看成是一种统一的时频变换，同时反映了信号在时、频域的信息，与 常用二次型时频分布不同的是它用单一变量来表示时频信息，且没有交叉项困 扰，与传统傅立叶变换(其实是分数阶傅立叶变换的一个特例)相比，它适于 处理非平稳信号，尤其是Chirp类信号，且多了一个自由参量(变换阶数a)， 因此分数阶傅立叶变换在某些条件下往往能够得到传统时频分布或傅立叶变换 所得不到的效果，而且由于它具有比较成熟的快速离散算法，因此在得到更好 效果的同时并不需要付出太多的计算代价。

采用基于分数阶傅立叶变换工具进行扫频干扰抑制是最典型而有效的方 法，因为分数阶傅立叶变换的基函数是分数阶频域上一组正交的Chirp基，分数 阶傅立叶变换在某个分数阶傅立叶域中对给定的扫频信号具有能量聚集特性的 优点，所以分数阶傅立叶变换特别适合用于处理扫频信号。分数阶傅立叶变换 是傅立叶变换的一种广义形式。作为一种新的时频分析工具，分数阶傅立叶变 换可以解释为信号在时频平面内坐标轴绕原点的旋转。

信号x(t)的分数阶傅立叶变换定义为：