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直扩通信系统中窄带干扰抑制研究

孙永军  
【摘要】: 无线通信业务的迅速增长需要更多、更高速率的无线链路支持,这导致频率资源日趋紧缺,目前正在从多个方面努力解决这个矛盾。除了开发新的频段,以及采用新型调制编码方式和利用空分复用等方式提高频率资源的利用率之外,宽带系统和窄带系统共享资源也是一条有重要意义的途径。 扩谱是当前以及将来无线通信中的主要信号方案之一,其应用将越来越广泛。在扩谱通信系统中,常常因为各种原因而遭遇较强的窄带干扰。当干扰功率超出干扰容限时,系统误码率将急剧上升,甚至导致通信失效。所幸的是,如果在接收端进行相关解扩之前就对接收信号进行抑制干扰的预处理,可以大幅度提高系统的干扰容限,显著增强系统在干扰环境中的顽存性和通信能力。 本文针对直扩通信系统中窄带干扰抑制问题开展的研究工作和取得的研究结果如下: 在分析线性预测窄带干扰抑制法的性能和缺点、综述已有各种非线性处理方法的基础上,提出了一种效率较高的非线性处理算法,即基于正交分解的QR-LMS非线性窄带干扰抑制快速算法。该算法由于采用本文提出的无平方根和乘法运算的Givens旋转正交分解法,以及将QR分解算法同后向迭代算法结合,因此计算复杂度明显降低,而性能等价于基于QR分解的最小二乘算法。 针对频率选择性衰落信道中异步CDMA系统的窄带干扰抑制问题,提出了一种基于MMSE准则的窄带干扰抑制盲算法;并推导出同时考虑多址干扰与码间干扰的窄带干扰抑制滤波器权值的闭合表达式,进而利用子空间方法对表达式进行近似,结合鲁棒性较强的投影逼近子空间跟踪方法,构成了一种高效率的自适应窄带干扰抑制方法。 针对扩谱通信系统中存在多个相互独立的窄带干扰情况,引入独立分量分析模型,并提出了相应的窄带干扰抑制方法。利用在重建希尔伯特空间的典型相关作为独立分量分析的对比函数,并将核方法引入典型相关分析中,通过将对比函数的最大化实现干扰与信号的分离,实现窄带干扰抑制。该方法不仅干扰抑制效果良好,而且干扰类型适应性强。 针对扩谱通信系统中存在多个模型未知的窄带干扰的情况,提出了一种利用广义旁瓣相消模型的窄带干扰盲抑制方法。通过对干扰抑制滤波器加一线性约束,使滤波器权值在与约束矩阵正交子空间中进行更新,滤波器对期望信号透明的同时能有效抑制窄带干扰。此外,提出了一种频域幅度谱限幅的窄带干扰抑制新方法。该法在判决窄带干扰存在之后,将接收信号的幅度谱限幅,并结合原相位谱重构信号,以实现窄带干扰的抑制。该法不仅能大幅度改善信干比,而且能比常规方法适应于更宽的干扰带宽。


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