專利名稱：一種基于單倍采樣的衛星通信抗干擾技術的實現方法
技術領域：
本發明涉及衛星通信技術領域，特別涉及一種基于單倍采樣的衛星通信抗 干擾技術的實現方法。
背景技術：
當前，對衛星信號進行數字采樣，并進行抗干擾處理，是衛星通信的一項重 要技術。衛星通信是國內、國際提供骨干線路的三大通信網傳輸基礎設施之一， 它可以在任何地方提供接入服務，其靈活方便性是地面通信網不可替代的。衛 星轉發器是整個衛星通信網絡的必經通道，網中所有信號都要通過轉發器轉發； 而且，在它覆蓋波束下的地球站都能向轉發器發送信號，所以它特別容易受到各 種有意或無意干擾的影響。目前，在數字信號處理部分，對于抗干擾處理， 一般有時域自適應濾波和頻 域自適應陷波兩種方法。時域自適應濾波具有高計算量、收斂速度和穩定性的 問題，而頻域自適應陷波則要解決復雜的FFT與IFFT運算，以及由信號截短帶 來的頻譜泄漏問題。同時，針對擴頻通信的特殊性， 一般采用至少兩倍于擴頻 碼速率的數據采樣率，這進一步增加了計算量和實現復雜度。上述提到的高復雜度的算法導致了其在低功耗小型化平臺上實現的難度。針 對衛星通信中抗干擾的特殊算法運算量要求，需要設計一種新的算法，使之降 低至低功耗DSP可以允許的范圍內，可以使小型化的衛星接收終端也同樣具有
良好的抗干擾性能。
發明內容
本發明的目的是提供一種基于單倍采樣的衛星通信抗干擾技術的實現方法。 該方法涉及單倍擴頻碼速率數字采樣以及與之相關的干擾抑止與信號跟蹤算 法。通過單倍擴頻碼速率數字采樣，將需要進行抗干擾的數據率降低到與擴頻 碼速率相同，然后采用頻域抗干擾算法，進行頻域陷波。并在抗干擾處理完成 之后，采用時域延時濾波器，得到雙倍擴頻碼速率的抗干擾后數據，以進行擴 頻碼跟蹤。上述發明具體采用如下技術方案-一種基于單倍采樣的衛星通信抗干擾技術的實現方法，其特征在于，該方 法包括如下步驟(1) 信號變頻至基帶后，對擴頻信號以單倍于擴頻碼速率的速度進行數據采樣；(2) 對單倍采樣數據進行變形的分塊頻域抗干擾迭代處理；(3) 對經過抗干擾處理后的數據進行延時半碼片濾波處理，得到雙倍采樣速 率數據，進行遲早門運算以完成擴頻碼跟蹤，用延時濾波的計算量開銷代替了 抗干擾的計算量開銷。此外，本發明的特征還包括步驟(2)中對單倍采樣數據進行變形的分塊頻域抗干擾迭代處理具體過程包括 對信號進行重疊加窗處理，將數據塊分成兩組， 一組進行干擾分析與干擾抑止， 另一組利用干擾分析的結果直接進行干擾抑止，上述兩組處理過程在時間上是同步交錯進行的，以確保干擾分析的實時性，并利用循環迭代的方式對干擾進 行識別與抑止；將抗干擾后的數據重新組合。上述步驟(2)中對單倍采樣數據進行變形的分塊頻域抗干擾迭代處理后采用延遲濾波器得到雙倍擴頻碼速率數據。根據上述發明方法，該技術可以應用于衛星通信系統和其他擴頻通信系統， 特別是在低功耗DSP上實現具有抗干擾能力的衛星接收機。本發明的優點(1) 本發明方法在數字信號下變頻之后，只進行單倍采樣處理，將需要進行抗 干擾的信號速率降至最低。(2) 本發明中所涉及的頻域抗干擾算法，采用1/4DMA傳輸長度作為FFT處理 窗口長度，干擾置零策略，利用時域Hamming窗抑止頻譜泄漏，重疊處理抑止 加窗造成的處理增益損失。傳統的加窗重疊處理對所有數據進行重疊加窗，計 算量加倍，且需要保留延遲后的數據，組織復雜，適合流處理而不適合以DMA 為基礎的塊處理。為了適于DSP實現，同時減少計算量，本發明采用簡化的重 疊處理，使得抗干擾計算量對于不重疊處理不是加倍，而是1. 75倍。(3) 本發明所采用的抗干擾算法具體分拆成頻域干擾分析與頻域干擾抑制兩 個過程，使得在不降低性能的基礎上進一步降低抗干擾計算量。(4) 本發明采用循環迭代的方法，來得到合理的干擾判決門限，用來克服由于 通信過程中信號干擾強度的變化而導致信號幅度變化并進一步引起頻域干擾識 別的門限同時變化的情況。
圖1為本發明中頻域抗干擾的具體流程2為本發明方法中干擾分析的具體流程3為本發明方法中進行擴頻信號的跟蹤的具體流程圖
具體實施例方式下面結合附圖具體說明本發明。 本發明所述的一種基于單倍采樣的衛星通信抗干擾技術的實現方法，其涉及 單倍擴頻碼速率數字采樣以及與之相關的干擾抑止與信號跟蹤算法。其主要原理是通過單倍擴頻碼速率數字采樣，將需要進行抗干擾的數據率降 低到與擴頻碼速率相同，然后采用頻域抗干擾算法，進行頻域陷波。為了減少時域截短的影響，時域上采用了 Hamming窗，并采用了數據重疊處理。干擾分 析方面，為了降低計算量，對數據進行分塊選擇分析，避免數據重疊處理帶來 的計算量增倍。門限估計采用循環迭代，以應對時變干擾作用于模擬前端造成 的信號特性影響。抗干擾完成之后，為了進行擴頻信號的跟蹤，采用時域延時 濾波器，得到雙倍擴頻碼速率的抗干擾后數據，以進行擴頻碼跟蹤。縱觀當前，衛星通信一般采用擴頻通信體制。傳統的擴頻通信為了進行信號 跟蹤， 一般采用至少兩倍的采樣速率。本發明在數字下變頻之后，只進行單倍 采樣處理，將需要進行抗干擾的信號速率降至最低。本發明對衛星通信的體制 沒有特殊要求，可以通用于擴頻通信系統，尤其對存在復雜干擾情況的低功耗 應用環境，具有很靈活的應用方式。如圖1所示，上述提到的頻域抗干擾算法是通信中抑止窄帶干擾的有效手段。 本發明中采用1/4DMA傳輸長度作為FFT處理窗口長度，干擾置零策略，時域 Hamming窗抑止頻譜泄漏，重疊處理抑止加窗造成的處理增益損失。傳統的加窗 重疊處理對所有數據進行重疊加窗，計算量加倍，且需要保留延遲后的數據， 組織復雜，適合流處理而不適合以DMA為基礎的塊處理。為了適于DSP實現， 同時減少計算量，本發明采用簡化的重疊處理,使得抗干擾計算量對于不重疊處 理不是加倍，而是1.75倍。另外，為了在不降低性能的基礎上進一步降低抗干擾計算量，在上述的基礎 上，本發明進一步將抗干擾算法分拆成頻域干擾分析與頻域干擾抑制兩個過程。 如圖1所示，重疊部分直接利用相鄰的前后兩個干擾分析部分得到的分析結果 進行干擾抑制。如圖2所示，由于干擾的強度是時變的，通過模擬前端后，由于模擬AGC基 本被干擾控制，信號的幅度是時變的，頻域干擾識別的門限也是時變的。本發 明采用循環迭代的方法，對每個進行干擾分析的數據序列進行多次循環迭代以 消除奇異值，其中奇異值的判定取決于系統設計中對干擾信號的定義與實際測 試數據，最終得到合理的干擾判決門限和干擾抑制后的基帶信號。如圖3所示，在完成抗干擾之后，為了進行擴頻信號的跟蹤，本發明采用 FIR延時濾波器對單倍抗干擾后數據進行處理，得到半擴頻碼片延遲數據，從而 得到兩倍擴頻碼速率數據。濾波器的設計基于以下的設計原理理想的延遲濾 波器在全頻段內具有恒定的幅度相應和線性的相位相應。在獲得延遲半碼片數 據后，不需要再次運算，只通過數據移位，就可以同時得到超前半碼片數據。 在此基礎上，采用傳統的遲早門和二階數字鎖相環，完成擴頻碼的跟蹤。最終 將上述計算得到的誤差調整量反饋至數字頻率振蕩器(NC0)，實現擴頻碼速率
的精確調整。以上是本發明方法的幾種實施方式之一，對于本領域內的一般技術人員， 不花費創造性的勞動，在上述實施例的基礎上可以做多種變化，同樣能夠實現 本發明的目的。但是，這種變化顯然應該在本發明的權利要求書的保護范圍內。
權利要求
1、一種基于單倍采樣的衛星通信抗干擾技術的實現方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1)信號變頻至基帶后，對擴頻信號以單倍于擴頻碼速率的速度進行數據采樣；(2)對單倍采樣數據進行變形的分塊頻域抗干擾迭代處理；(3)對經過抗干擾處理后的數據進行延時半碼片濾波處理，得到雙倍采樣速率數據，進行遲早門運算以完成擴頻碼跟蹤，用延時濾波的計算量開銷代替了抗干擾的計算量開銷。
2、 根據權利要求1的衛星通信抗干擾技術的實現方法，其特征在于，所述 步驟(2)中對單倍采樣數據進行變形的分塊頻域抗千擾迭代處理具體過程包括對信號進行重疊加窗處理，將數據塊分成兩組， 一組進行干擾分析與干擾抑止， 另一組利用干擾分析的結果直接進行干擾抑止，上述兩組處理過程在時間上是 同步交錯進行的，以確保干擾分析的實時性，并利用循環迭代的方式對干擾進 行識別與抑止；將抗干擾后的數據重新組合。
3、 根據權利要求1的衛星通信抗千擾技術的實現方法，其特征在于，所述 步驟(2)中對單倍采樣數據進行變形的分塊頻域抗干擾迭代處理后采用延遲濾波器得到雙倍擴頻碼速率數據。
4、 根據權利要求1的衛星通信抗干擾技術的實現方法，其特征在于，該方 法可以應用于衛星通信系統和其他擴頻通信系統，特別是在低功耗DSP上實現 具有抗干擾能力的衛星接收機。
全文摘要
一種基于單倍擴頻碼速率數字采樣以及與之相關的干擾抑止與信號跟蹤算法。通過單倍擴頻碼速率數字采樣，將需要進行抗干擾的數據率降低到與擴頻碼速率相同，然后采用頻域抗干擾算法，進行頻域陷波。為了減少時域截短的影響，時域上采用了Hamming窗，并采用了數據重疊處理。干擾分析方面，為了降低計算量，對數據進行分塊選擇分析，避免數據重疊處理帶來的計算量增倍。門限估計采用循環迭代，以應對時變干擾作用于模擬前端造成的信號特性影響。抗干擾完成之后，為了進行擴頻信號的跟蹤，采用時域延時濾波器，得到雙倍擴頻碼速率的抗干擾后數據，以進行擴頻碼跟蹤。
文檔編號H04B7/204GK101154983SQ20061011658
公開日2008年4月2日 申請日期2006年9月27日 優先權日2006年9月27日
發明者靜 劉, 宇 田, 蔣毅凱 申請人:上海微小衛星工程中心