双边抽头结构的时域自适应窄带干扰抑制滤波器和方法技术

技术编号:10308739 阅读:304 留言:0更新日期:2014-08-13 12:49
本发明专利技术公开了一种双边抽头结构的时域自适应窄带干扰抑制滤波器和方法,在双边抽头结构的时域自适应窄带干扰抑制滤波器中,中心抽头的权值为1,与中心抽头相邻的左右各一个抽头的权值为0,其余各级权值以LMS算法迭代更新。使用本发明专利技术能够规避由于在奈奎斯特速率下采样带来的DSSS信号相邻采样值之间的相关性,因此在实现窄带干扰抑制的同时,并不会对有用信号造成损伤,保证了系统的正常工作性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字信号处理领域的直接序列扩频系统干扰抑制技术,具体涉及一种基于间隔型双边抽头结构的时域自适应窄带干扰抑制滤波器和滤波方法。
技术介绍
直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,简称DSSS)技术由于具有较好的隐蔽性和抗多径、多址干扰的能力,被广泛应用于卫星导航等领域。但在运行过程中,直接序列扩频系统会受到来自自然环境及人为的干扰,当其超过系统扩频增益时,就需要额外的干扰抑制手段介入以保证系统的正常工作性能。扩频系统中的常规窄带干扰抑制技术之一是基于最小均方(Least Mean Square,简称LMS)的时域自适应滤波技术,因其资源消耗少、算法复杂度低、干扰抑制性能优越等优点,而得到广泛应用。LMS时域自适应滤波是在输入信号的统计特性未知的情况下,以输入信号与滤波器输出之差的均方值达到最小为目的,自适应迭代调节自身参数,实现最优滤波的窄带干扰抑制方法。基于LMS算法的时域自适应窄带干扰抑制滤波器以输入信号的多级延迟值作为滤波器输入,对输入信号进行预测,并将预测值从输入信号中去除,本质上是要降低信号不同采样值之间的相关性。DSSS信号具有良好的自相关特性,不同时刻的采样值,只要其间隔等于或大于一倍码片时间,都具有低相关性。而对于窄带干扰信号,其不同时刻采样值之间具有较强的相关性。基于LMS算法的时域自适应窄带干扰抑制滤波器正是利用了这种相关特性上的差异,当输入信号中同时包含了 DSSS信号和窄带干扰信号,通过滤波器之后,具有较强相关性的窄带干扰信号就会被去除,而低相关性的DSSS信号则会被保留,从而达到抑制干扰的目的。但是当接收端以奈奎斯特速率对输入信号进行采样,每个码片时间内有两个采样值,即任意一个DSSS信号采样值与它左侧或右侧一个相邻采样值具有强相关性。当两侧相邻采样值作为LMS滤波器输入,对输入信号进行预测时,预测值中不仅包括窄带干扰信号,还包括一部分DSSS信号。其结果是,不但窄带干扰信号被抑制,有用的DSSS信号也会受到损伤,系统性能有所降低。
技术实现思路
结合上述背景,本专利技术提供了一种基于间隔型双边抽头结构的时域自适应窄带干扰抑制滤波器和滤波方法,能够规避由于在奈奎斯特速率下采样带来的DSSS信号相邻采样值之间的相关性,因此在实现窄带干扰抑制的同时,并不会对有用信号造成损伤,保证了系统的正常工作性能。本专利技术的设计思想为:在双边抽头结构的时域自适应窄带干扰抑制滤波器中,中心抽头的权值为1,与中心抽头相邻的左右各一个抽头的权值为0,其余各级权值以LMS算法迭代更新。通过权值置零,两侧相邻抽头的采样值不参与预测,则进入LMS滤波器的多级延迟值与中心抽头上的输入信号相比,间距都等于或大于一倍码片时间,其DSSS信号具有低相关性,因而预测值中只包含窄带干扰信号,不包括DSSS信号,在抑制窄带干扰的同时,对有用信号没有伤损。并且本专利技术利用双边抽头权值具有的共轭对称性,一次复数运算可给出两个权值更新值,在保证权值更新速率的同时降低了系统计算的复杂度,节省了系统资源。首先,本专利技术运用于直接序列扩频通信系统接收端奈奎斯特速率采样的基带信号,若输入信号不符合该条件,应当使用适当手段对输入信号进行预处理。本专利技术分为三个模块:寄存器组、滤波模块和权值更新模块。寄存器组包括两部分:其一是若干延迟器首尾连接组成的数据队列,存放输入信号的各级延迟信号;其二是权值寄存器,存放当前权值。对于单边抽头级数为N的LMS时域自适应滤波器,需要(2N+3)个延迟器(TQ,T1,…,T2N+2)用于存放(2N+3)级数据队列(Xtl, X1,…,X2N+2),还需要N级权值寄存器,存放N个当前权值(Wtl, W1,…,Wim)。在系统启动阶段及系统遇故障重启时,寄存器组初始值为O。滤波模块,将延迟器Ttl, T1,…,Tn和延迟器TN+2, TN+3,…,T2N+2的输入延迟信号与对应的权值相乘后叠加,产生干扰预测值/ ;将干扰预测值/7人延迟器TN+1的输入延迟信号中减去,得到当前的滤波器输出值E ;其中,延迟器T2N+2_i对应的权值是延迟器Ti对应权值Wi的共轭;延迟器Tn和延迟器TN+2对应的权值是O ;权值更新模块,根据迭代公式(I),用当前的滤波器输出值E的共轭E*、延迟器的输入延迟信号Xtl~Xim及步长因子μ,计算出权值更新值Wf,i = O, I,…,N-1 ;Wi;new = Wi+μ.Ε*.Xi, i = 0,1,…,N-1 (I)然后,将各个权值更新值存入所述权值寄存器,更新当前权值Wi, i = O, I,…,N-1 ο本专利技术所提供的方法的具体步骤为:步骤一、当一个新的输入数据采样周期到来时,更新数据队列:将数据队列Xtl~χ2Ν+1级中所存放的延迟信号依序前移至X1~χ2Ν+2级,并将当前输入信号压入数据队列尾端V步骤二、将各级延迟信号与对应的权值相乘、叠加,产生干扰预测值/。具体方法如下:本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种间隔型双边抽头结构的时域自适应窄带干扰抑制滤波方法,其特征在于,在双边抽头结构的时域自适应窄带干扰抑制滤波器中,中心抽头的权值为1,与中心抽头相邻的左右各一个抽头的权值为0,其余各级权值以LMS算法迭代更新。

【技术特征摘要】
1.一种间隔型双边抽头结构的时域自适应窄带干扰抑制滤波方法,其特征在于,在双边抽头结构的时域自适应窄带干扰抑制滤波器中,中心抽头的权值为1,与中心抽头相邻的左右各一个抽头的权值为O,其余各级权值以LMS算法迭代更新。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述双边抽头结构的时域自适应窄带干扰抑制滤波器具有2N+3级数据队列Xtl~X2It2和N级当前权值W1,…,Wim ; 该方法包括如下步骤: 步骤一、当一个新的输入数据采样周期到来时,更新数据队列:将数据队列Xtl~X2N+1级中所存放的延迟信号依序前移至X1~X2N+2级,并将当前输入信号压入数据队列尾端X。; 步骤二、将各级延迟信号与对应的权值相乘、叠加,产生干扰预测值/:: 3.一种间隔型双边抽头结构的时域自适应窄带干扰抑制滤波器,其特征在于,包括寄存器组、滤波模块和权值更新模块; 寄存器组包括两部分:其一是2N+3级延迟器Ttl, T1,…,T2N+2首尾连接组成的数据队列,存放输入信号的各级延迟信号Xtl, X1,…,X2N+2 ;其二是权值寄存器,存放N个当前权值W0,...

【专利技术属性】
技术研发人员:王帅罗士荀刘泳庆王爱华邵晓田
申请(专利权)人:北京理工大学
类型:发明
国别省市:北京;11

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