一种提升“DS-SS通信系统抗窄带干扰能力”的方案研究

摘要：直接序列扩频通信系统（DS-SS）本身具有突出的抗敌方窄带干扰能力，但是单纯的DS-SS系统已经很难适应现代战争对通信技术的要求。本文将对一种基于软调频技术、自适应陷波技术的改进型DS-SS系统的性能进行分析，并对该系统性能的提升手段进行预估。

关键词：DS-SS；软调频；自适应陷波；Matlab

中图分类号：TN914.4 文献标识码：A 文章编号：

1.改进型DS-SS通信系统构成

DS-SS系统本身具有突出的抗窄带干扰能力，这种能力是早期DS-SS系统广泛应用于军事通信领域的重要原因之一。随着战争信息化的突飞猛进，数字信号处理技术的日新月异，单纯的DS-SS系统已经很难适应现代战争对通信技术的要求。图1是一种新型DS-SS通信系统模型，该系统融合了新型数字调制技术、数字信号处理技术等前沿科技成果，其抗窄带干扰的能力得到了大幅度的提升。

图1 一种新型DS-SS通信系统模型

2.软调频技术

软调频，又称为平滑调频（TFM），是一种新型的用于数据传输的调制技术，其主要特点是带外辐射小、频带利用率高。传统的相位键控（PSK）调制方式相位不连续，在相位跳变点附近高频含量高，频谱集中度不太好；与之相比，平滑调频的相位连续，频谱更向中心频率点附近集中，信号带宽相对节约，故能很好地应用于窄带数据传输。

平滑调频的调制过程可采用调频方法和正交调制方法实现；TFM信号解调则经常采用正交相干解调器。TFM的功率利用率和最小移频键控（MSK）信号相差不多，虽然误码性能比MSK大约差1dB左右，但是其频谱集中度好，信号占用带宽资源很少，因此被公认为是移动通信中比较好的数字调制方式之一。

3.自适应陷波技术

自适应滤波技术是目前数字信号处理研究领域的热点技术之一，也是现代无线通信系统滤波器设计的主流手段之一。最小均方算法(LMS: Least Mean Square)是自适应横向滤波器设计时经常采用的一种算法。在空域、时域及其他变换域中设计自适应滤波器时，它不失为一种实用、简单、高效的算法。LMS算法属于随机梯度算法中的一员，它对信号平稳性的依赖程度有所降低。尽管如此，采用该算法设计FIR自适应滤波器时也必须要特别注意以下几个问题：算法的收敛性问题及鲁棒性、稳态误差的大小和收敛系数、滤波器的阶数如何选取。

4.“软调频+自适应陷波”技术应用于DS-SS系统

软调频技术消除了相位捷变引起的已调信号过多的高频分量，该问题的解决对运用盲自适应算法设计接收滤波器扫清了障碍。DS-SS本身具有降低窄带干扰功率谱密度、净化解扩输出信号的作用，将软调频技术、自适应陷波技术结合起来应用于DS-SS系统能使该系统输出的解扩信号纯净度再次获得大幅度提升。图2、图3是运用Matlab对此改进型DS-SS系统（扩频倍数约为25、窄带干扰带宽与待扩信号带宽相仿时）抗干扰性能的仿真结果。

图2 滤波器输入信号的FFT(取模值) 图3 滤波器输出信号的FFT(取模值)

若去掉中间的自适应陷波器环节，其他条件不变，单纯的直扩技术可以抑制7dB左右的窄带干扰；加上自适应陷波器后系统抗窄带干扰性能可以提升至17dB以上。结合仿真结果可以看出，该系统对高功率、多源窄带干扰的抑制能力还是相当令人鼓舞的。

5.结束语

经过理论分析及仿真验证，“软调频+自适应陷波”技术与DS-SS相结合所构成的新型直扩系统的工作性能是比较理想的。这种新型系统在恶劣的信道条件下能够胜任一定的无线通信业务。但是，我们也应该考虑这个问题：当信道环境进一步恶化，系统性能是否可以有进一步的提升？

如何系提升统抗窄带干扰的性能，我们应该从以下角度出发进行思考：

·直扩体制固有的远近效应、多址干扰；

·直扩技术难以同时兼顾抗多址干扰和抗窄带干扰；

·陷波器性能与输入信号信噪比的大小及改变速度有关；

·陷波器对窄带干扰的带宽具有一定的敏感度；

·陷波器对窄带干扰的中心频率位置也有一定的敏感性；

·陷波器对窄带干扰中心频率的移动速度有一定的容忍度。

针对上述问题，相关文献及应用实例给出了一些启发性建议：

1）进一步引入自适应调零天线技术及可变直扩带宽等技术；

2）硬件的改善和性能的提高；

3）从系统角度考虑总体性能，合理安排各项技术指标的折中；

4）采用频域自适应技术改造陷波器的设计环节等。

参考文献:

T S Pappaport，A Annamalai，R M Buehrer, et a1．“Past Events And A Future Perspective”．

Wireless Communications：[J]．IEEE Communications Magazine．50th Anniversary Commemorative

Issue，May 2002．pp：148~161

查光明、熊贤祚编著．扩频通信．西安：西安电子科技大学出版社，2002

3Simon Haykin著，郑宝玉等译．自适应滤波器原理．第四版．北京：电子工业出版社，2006