机载超短波抗窄带干扰技术研究

发布时间：2020-08-03 17:05

【摘要】：随着通信技术的发展,电子对抗、电磁干扰使本就复杂的军事战场电磁环境进一步恶化,给机载航空通信带来了巨大挑战。机载航空通信系统通常采用直接序列扩频通信系统,也称直扩系统。机载通信系统具有抑制弱窄带干扰的能力,这种能力的大小通常与直扩通信系统的处理增益成正比。但是,在实际应用中,直扩系统的处理增益受到一定限制,不可能做得很高。因此,在应对强窄带干扰信号时,仅仅依靠系统自身的抗干扰能力是远远不够的。为使系统获得较好的抗干扰能力,需要借助一定的干扰抑制技术。针对传统的窄带干扰抑制技术,本文进行了算法优化,降低了算法复杂度,提高了抗干扰能力。主要研究内容如下:针对传统能限因子识别算法需要先验知识的问题,本文提出了改进型的能限因子识别算法。首先对接收信号频谱进行分段,并求出每一分段的能量值;然后选取能量值最小的分段,并与分段数相乘,得到扩频信号的能量估计值;最后根据该估计值求取能限因子,并通过该能限因子与门限值的比较大小情况,判别窄带干扰的存在性与否。实验表明,在没有先验知识的情况下,改进型算法能够准确地识别出窄带干扰信号。针对传统FCME算法在求取门限值时运算量过大的问题,本文提出了分段检测的方法来求取门限值。首先对谱线进行分段,比较得出每一分段谱线最大值,并求出这些最大值集合中的最小值;然后将该最小值与门限系数相乘得到初始门限值,并将该值与剩余谱线相比较,从而更新门限集合;最后通过重复迭代运算,求取频谱的门限值。实验表明,在保障所求门限值准确性的情况下,分段检测算法较FCME算法能显著降低算法的复杂度。针对双门限干扰抑制算法无法适应大范围动态变化信噪比环境的问题,本文提出了基于三门限的干扰抑制算法。首先根据频谱均值及门限系数,求出高中低三个门限值,并利用低门限值对信号进行分簇;然后通过比较簇中频点数与窄带干扰的频点数,判定信噪比的强弱;最后针对不同强弱的信噪比分别采用不同门限值加以抑制处理。实验表明,采用三门限的干扰抑制算法能够使系统适应大范围动态变化信噪比环境。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V243;TN97
【图文】：

扩频通信的基础理论是香农定理[10,49]。在高斯信道环境下，香农公式表示为： C Blog1S/N2 （2.1）式 2.1 中，C 和B 分别表示信道容量和传输带宽，S 和N 分别表示信号功率和噪声功率，S /N表示信噪比。从香农定理中可以看出，信号容量与带宽近似成线性关系，信号容量与信号功率近似成对数关系。保持信道容量不变，增加带宽可以换取信号功率的减小，也就是以带宽换功率的原理。通过提高系统的带宽可以明显的改善系统的信噪比。2.1 直扩通信系统的基本工作原理2.1.1 直扩系统的工作原理直扩通信系统由发送端和接收端组成，发送端对信号进行扩频调制将信号发送出去，接收端对接收到的信号进行解调解扩以恢复出原始有用信号。图 2.1是直接序列扩频通信系统原理框图。

2 直扩通信系统的原理和干扰识别算法由图 2.1 可知，在发送端，首先使用 PN 码对信源进行扩频调制，使信号带宽得以展宽，然后通过射频电路将信号送入无线信道中传输。在接收端，用本地载波对接收的信号进行解调，然后再使用相同的伪码对信号进行解扩以恢复出原始信号[21]。如果信号在传输的过程中受到窄带信号的干扰，那么在接收端对信号进解扩时，窄带干扰信号的频谱会被扩宽，相应的信号功率谱密度也会降低，而使窄带干扰信号得到抑制。图 2.2~2.5 是直扩通信系统抗干扰原理示意图，图 2.2 表示原始信号的频示意图。图 2.3 表示经过扩频之后的信号的频谱图。图 2.4 表示的是扩频信号到窄带干扰之后的频谱图。从图中可以看到，窄带干扰的信号频谱较窄。图 2表示的是经过解扩之后的频谱。从图中可以看出，干扰信号的频谱得以展宽原始信号频谱得以恢复。然后对解扩后的信号进行绿波处理，就可以实现干信号和有用信号的分离，以此达到抗干扰的目的[15]。

2 直扩通信系统的原理和干扰识别算法由图 2.1 可知，在发送端，首先使用 PN 码对信源进行扩频调制，使信号带宽得以展宽，然后通过射频电路将信号送入无线信道中传输。在接收端，用本地载波对接收的信号进行解调，然后再使用相同的伪码对信号进行解扩以恢复出原始信号[21]。如果信号在传输的过程中受到窄带信号的干扰，那么在接收端对信号进解扩时，窄带干扰信号的频谱会被扩宽，相应的信号功率谱密度也会降低，而使窄带干扰信号得到抑制。图 2.2~2.5 是直扩通信系统抗干扰原理示意图，图 2.2 表示原始信号的频示意图。图 2.3 表示经过扩频之后的信号的频谱图。图 2.4 表示的是扩频信号到窄带干扰之后的频谱图。从图中可以看到，窄带干扰的信号频谱较窄。图 2表示的是经过解扩之后的频谱。从图中可以看出，干扰信号的频谱得以展宽原始信号频谱得以恢复。然后对解扩后的信号进行绿波处理，就可以实现干信号和有用信号的分离，以此达到抗干扰的目的[15]。

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本文编号：2779934