[发明专利]一种迭代频域抗干扰算法的FPGA实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抗干扰算法的硬件实现，特别是一种基于迭代门限的频域抗干扰算法的FPGA实现技术，用于无线扩频通信系统中干扰的判决和抑制。

背景技术

无线通信技术在现代通讯领域中发挥越来越重要的作用，但由于无线信号极其微弱，容易受到各种自然或人为的干扰而无法使用，因此，需要引入干扰抑制技术来提高无线通信系统的抗干扰能力。由于人为干扰多为窄带干扰，有效的窄带干扰抑制技术，可以极大地改善通信系统的性能。

在抗干扰算法中，干扰的判决和抑制是整个算法的核心部分。其中陷波法是常用的算法之一。所谓陷波法，就是将信号从时域转换到频域后，将频域的幅值与门限作比较，把大于门限的信号频点幅值下陷，完成干扰抑制工作。

文献1“Suppression of Multiple Narrowband Interference in a Spread Spectrum Communication System[IEEE J,2000,SAC-18(8),1347-1356]”公开了几种常用门限计算算法，特别是一阶距门限算法TH＝Kμ，其中K为门限优化系数，μ为接收信号均值。但该方法采用固定门限，在动态的干扰环境下不能有效地抑制干扰。

文献2“低信噪比下基于自适应门限的窄带干扰抑制研究[电子信息对抗技术，pp,51-53,2009]”提出在无干扰条件下扩频信号经过DFT后近似为窄带高斯信号，其包络服从瑞利分布，包络的平方服从指数分布。通过指数分布概率密度公式的推导，提出在一阶距门限算法中门限优化系数K≥8时，在无干扰存在的条件下，不会对有用信号造成损失。同时，公开了一种分段干扰抑制算法，通过计算当前信号的功率来选取不同门限。但该算法复杂度高，开销大。

文献3“一种重叠加窗频域抑制窄带干扰算法及研究[现代防御技术，pp,4-6,2010]”提出一种重叠加窗窄带频域干扰抑制算法。其中用到文献2的结论，根据窄带高斯信号包络平方服从指数分布的特点，选取门限优化系数K＝5，将得到的一阶矩门限作为迭代门限，进行干扰的判决和抑制。但该算法在干扰的抑制过程中，将大于门限的信号幅值下陷到零，此种方法在干信比较高的窄带干扰条件下会对有用信号造成损失，只能适用于单音或多音干扰，并且此文献中并未给出算法的具体硬件实现。

综上所述，现有文献针对频域抗干扰算法很多用到了窄带高斯模型，并根据其包络的平方服从指数分布这一特性来选取判决门限，但在具体实现时发现，因包络的平方数值往往很大，会占用非常多的存储资源，这是具体实现中所不愿看到的，且现有文献未能给出针对窄带干扰的迭代频域抗干扰的FPGA实现。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种基于一阶距迭代自适应门限的频域抗干扰的FPGA实现技术。从窄带高斯信号包络服从瑞利分布这一角度出发，选取合适的门限优化系数，推导出自适应迭代门限，将频域幅值大于门限的频点下陷到门限值，可以保证有用信号能全部通过，同时可以大大减小硬件的存储资源，完成干扰的抑制工作。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

（1）将对下变到中频的卫星信号进行AD采样，得到的数据输出为两路，一路进行1/2窗长度延迟，将两路数据分别输入到加窗模块；

（2）加窗模块为输入的数据进行加窗操作，窗函数采用广义海明窗，窗长度为L，采用8位数据位宽的量化；加窗操作完成后，数据输入FFT模块；

（3）在FFT模块使用一个深度为L的RAM核对输入的数据进行存储，之后读取数据输送到FFT核，进行FFT运算。FFT设置为Pipelined,Streaming I/O模式，工作频率为f_in，f_in和AD采样时钟相同，其运算的输出有实部Re和虚部Im两部分，本发明中将这两部分和由实部虚部共同计算出的模值R按照高中低位合并为一路信号，即{Re,Im,R}，输送到干扰识别与抑制模块；

（4）每个干扰识别与抑制模块的工作过程如下：

a.建立两个深度为L=512的双端口RAM核RAM1和RAM2，数据输入选择单元选择RAM1工作，FFT输出的数据以时钟f_in存储到RAM1中，同时计算出所存数据中模值R的L点累加和及阈值K为门限优化系数；

b.当RAM1存满后，数据输入选择单元选择RAM2工作，FFT输出的数据存到RAM2中，同时重复步骤a中计算所存数据模值R的L点累加和SUM和阈值TH₁的工作；