摘要：以DSSS/QPSK通信系统为背景，提出一种基于FFT的精确估计多个窄带干扰信号参数的方法。该方法对接收信号的频域FFT数据进行分析，只增加很少的计算量，就能准确估计出干扰的中心频率及宽度。用TMS320C5410 DSP对该方法进行了仿真实验，仿真结果显示了算法的可行性和有效性。

     关键词：FFT DSSS DSP 窄带干扰 参数估计

现代通信系统设计中的一个重要课题是从宽带信号（如QPSK调制信号）中消除窄带干扰信号（NBI）的能力问题。直接序列扩展（DSSS）通信系统具有内在的抑制窄带干扰信号的能力。其接收信号和伪噪声（PN）序列进行互相关运算，将干扰扩展到DS信号所占有的整个频带，这样就降低了干扰电平，使干扰等效为一个电平较低而频谱较平坦的噪声。

直扩通信系统的抗干扰能力与扩频增益成正比，由于受带宽和系统频率资源的限制，扩频增益不可能做得很高，仅靠扩频增益往往不足以对干扰进行抑制。特别是在强窄带干扰的场合，系统的性能将会严重下降，甚至造成通信中断。因此需要在解扩前加入窄带干扰抑制技术来提高DSSS系统的性能。

图1

    本文提出一种用于DSSS/QPSK通信系统中，采用时频域相结合的方法抑制窄带干扰信号的方案。其核心是对多个窄带干扰信号参数进行准确估计。所采用的方法为：对接收信号的域频FFT数据进行分析；在此基础上只增加很少的计算量计算出窄带干扰信号的中心频率及宽度，为陷波器的进一步精确设计提供必要参数；最后，在TI公司的TMS320C5410 DSP上对本方法进行仿真实验。仿真结果表明它简单有效、实时性好、对窄带干扰信号的参数估计很准确。这就为硬件实现多窄带干扰信号抑制提供了参考。

1 信号模型及抗干扰方案

在DSSS/QPSK通信系统中，接收信号r(t)由三部分组成，即：

r(t)=s(t)+i(t)+n(t)     (1)

式中，s(t)是用PN码扩频经QPSK调制的发送信息数据序列,n(t)是加性高斯白噪声，i(t)是窄带干扰。s(t)的数学表达式为：

s(t)=mI(t)CI(t)cosωc(t)+mQ(t)CQ(t)sinωc(t)     (2)

式中，mI(t)和mQ(t)是同相正交比特流，CI(t)和CQ（t）是相互独立的正交扩频码，其码元宽度相同，时间上同步，取值为±1。在此，选用多个正弦波之和作为窄带干扰模型，可表示为：

 

式中，M表示正弦波个数，fm表示第m个正弦波的频率。Am表示幅度，φm为初始相位。

对x(t)以chip速率采样，得到接收信号的离散形式：

r(k)=s(k)+i(k)+n(k)

利用信号和噪声在时间上不相关，而窄带干扰信号具有相关性的特性，可以对窄带干扰信号的频率f、幅度A、初始相位φ参数进行估计，进而复制干扰信号。这样，只要在r(k)中减去i(k)的估计就抑制掉了窄带干扰信号。即：

r(k)-l'n(k)=s(k)+n(k)+εn(k)

式中，εn(k)表示估计误差。如果估计误差εn(k)接近为零，就表示对DSSS信号中的窄带干扰进行了有效的抑制。

所此思想设计出的接收机框图如图1所示。

在图1中，通过FFT频谱分析估计出干扰的频率和宽度参数后，由信号发生器单元产生出一个与干扰相同频率的信号，用此信号与r(k)相乘，即可将窄带干扰信号整个搬移到零频，此时采用一个滤波器即可将干扰信号分离出来，再将滤波器输出信号搬移到干扰信号的最初频率位置，就得到了干扰信号的复制信号。这里的滤波器的宽度是由窄带干扰信号的宽度确定的。这样，原信号与干扰信号的复制信号相减就可以有效地抑制掉窄带干扰信号，而不会影响其它频率点的信号成分。

图2

    在图1所示的方案中，可以设计出多路通道，每一路分别产生一个干扰信号的复制信号，然后将所有通道产生的干扰复制信号相加，就得到所接收到的信号中的全部干扰信号的复制信号，最后同