电力检修|一种用于DQPSK卫星通信系统中窄带干扰检测的新方法

   更新日期:2017-03-30     来源:建材之家    作者:安防之家    浏览:41    评论:0    
核心提示:一种用于DQPSK卫星通信系统中窄带干扰检测的新方法孙丽萍,胡光锐,吴珺(上海交通大学电子工程系,上海,200030)引言  卫星通信系统由于具有覆盖范围大,大的频率范围,能够实现一点对多点和多点对多点的传输能力,使其在实现多媒体网络视频点播通信应用方面具有实用价值。但来自地面无线通信系统和其他卫星通信系统的同信道干扰限制了可利用的频带范围。另外,考虑到个人和移动卫星通信朝着小尺寸的地球站天线的方

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引言
卫星通信系统由于具有覆盖范围大,大的频率范围,能够实现一点对多点和多点对多点的传输能力,使其在实现多媒体网络视频点播通信应用方面具有实用价值。但来自地面无线通信系统和其他卫星通信系统的同信道干扰限制了可利用的频带范围。另外,考虑到个人和移动卫星通信朝着小尺寸的地球站天线的方向发展,来自其他卫星通信系统的同信道干扰应该引起重视,还有其他未知的同信道干扰,例如雷达信号的干扰也会发生。为了改善由于同信道干扰带来的误码率衰减,一些文章已经提出了一些干扰抑制技术[1~7]。对干扰的处理有两个基本的方法,一个是干扰对消[1,2],但需要一个辅助天线或PLL锁相环电路产生干扰的复制,硬件尺寸过于复杂。很难抵消来自主天线束的干扰和多径干扰。另一种技术是干扰抑制[5,6],这是利用滤波器方法对干扰进行抑制,硬件需求很合理。由于不需要复制干扰信号,可以补偿来自主天线束方向的干扰信号和多径干扰信号。但是,开发通用的干扰抑制方案用来抵抗未知干扰,需要在产生滤波器参数之前建立一个同信道干扰检测方案来检测干扰载波频率,功率和带宽。虽然已有人提出用自适应滤波器来处理干扰抑制[7],但频率值是反馈控制的,陷波深度没有考虑到。
为了改善由于未知同信道干扰造成的误码率降低,本文提出了利用FFT干扰检测方法的干扰抑制方案,用符合期望信号的功率谱的形式在频域内确定干扰检测门限,来检测信道中干扰的载波频率、功率、带宽,并根据测出的参数来设计陷波器,为陷波器的进一步精确设计打下了基础。
1 干扰抑制方案的提出
DQPSK调制方式下卫星通信系统的FFT干扰检测方案如图1所示。假设传输基带的I和Q信道信号分别为aI(t)和aQ(t),经过低通滤波器LPF后,调制信号载波频率为fd,经过载波cos(2πfdt)和sin(2πfdt)后,调制输出s(t)为
设同信道窄带干扰的频谱为I(f),加入信道后,则接收到的信号为

在接收端,利用FFT干扰检测算法对I(f)进行检测,获得陷波器的3个主要参数——中心频率、陷波深度和3dB带宽。假设陷波器的频率函数为Not(f),则陷波器的输出Rs(f)为

式中R′s(f)是Rs(f)的近似值,它包括了由于陷波器引起的码间干扰。所以陷波器的设计既要考虑到抑制共信道干扰的有效性,也要考虑到尽可能使滤波器的输出信号码间干扰小。假设s(t)是R′s(f)的时域表示,则s(t)为

2 FFT干扰检测
用数字电路很容易获得FFT,LSIC技术也可以使电路的尺寸变得很小。在这个方案中,接收信号通过FFT变换到频域,利用功率门限的方法进行干扰检测。传统的门限检测方法是对于所有的FFT采样点都具有同样的门限,这样位于干扰门限以内的干扰就不能被检测到,如图2(a)所示。
Thk=A×Pk,N为FFT采样个数,Pk为期望信号功率。
为了解决干扰未被检测到的问题,提出了图2(b)所示的干扰检测方法,这个门限值是对每一个FFT采样的功率值Pk(1≤k≤N)都乘以一个常数A,N是FFT采样点数。从图中可以看出,所提出的检测门限能够检测到位于最低频率带内的干扰。
2.1 干扰中心频率检测
干扰检测频率方案如图3所示。假设干扰信号的能量是集中在中心频率附近的,而与中心频率相对应的能量值点理论上是能量最大值点,所以加入干扰的信号功率谱在噪声的中心频率附近一定会有一个突起,且明显高于能量门限,于是把高于门限的频率点和能量值都记下来,并记下最大能量值和对应的频率点以及与它相邻的两个点的频率值和能量值,通过这三点的数据,可以利用以下公式估计干扰的中心频率f0

2.2 干扰功率检测
干扰功率检测如图4所示。检测到的干扰功率用D/^U定义(期望检测到的信号功率同不期望的信号功率之比)。FFT采样点的期望信号功率值Pk的一侧。期望信号功率的近似值由式(8)确定。

2.3 干扰带宽检测

为理想信号的能量峰值,Pd为信号能量峰值与门限值的差值。
3 仿真结果
考虑项目中的频分多路FDMA的DQPSK调制卫星通信系统,仿真仅在低频段进行,对于C波段(4GHz波段),可以采用二次调制。首先对发射信号进行DQPSK调制,经过载波,载波频率fd=250Hz,载波信号经过信道后,加入多音窄带干扰,窄带干扰信号模型

式中:m为正弦波的数目(m=20),c[1][2]下一页
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