一种适用于宽带卫星通信的干扰消除方法与流程

1.本发明涉及卫星通信领域中的一种适用于宽带卫星通信的干扰消除方法，可对宽带信号中不同带宽、不同功率的窄带干扰，自适应的进行频域陷波，使通信链路获得更好的传输性能。特别适用于提高卫星通信链路的抗干扰能力。


背景技术：

2.宽带卫星通信系统信令链路是业务通信的重要前提，需要满足高稳定性和高可靠性的要求。但是，其传输链路极易受到敌方具有针对性的强干扰，这对其抗干扰能力提出了较高要求。目前常用的抗干扰技术有两种：时域抗干扰技术和频域抗干扰技术，二者均包含自适应处理和非自适应处理两种。其中，非自适应抗干扰技术一般需要干扰检测、干扰处理两个步骤，处理方式较为复杂。而时域自适应滤波干扰抑制技术无法有效适应干扰的时变特性，常规频域陷波抑制技术对梳状部分频带干扰存在信号解调性能严重恶化的问题，而且，大部分都需要设置干扰处理门限，不能灵活处理各种类型干扰。


技术实现要素：

3.本发明为克服上述不足，提出了一种自适应陷波方法，可对通信链路中不同功率、不同带宽的干扰，自适应的进行陷波处理，使通信链路获得更好的传输性能。采用基于接收性能增益最大化频域陷波的干扰抑制技术，在综合考虑干扰抑制和通信信号损失基础上，以接收性能增益最大化为准则，自适应调整干扰子带陷波数量，能够有效抑制窄带干扰和梳状、连续频谱的部分频带干扰，显著改善链路传输性能。
4.本发明采用的技术方案为：
5.一种适用于宽带卫星通信的干扰消除方法，包括以下步骤：
6.①
卫星通信终端将匹配滤波后的信号按设定长度l分段，然后对每段数据进行dft运算；
7.②
将dft运算后的每段数据按长度平均划分成y个子带fi，每个子带的长度为l/y；其中i＝1～y，y为大于1的整数；
8.③
将每个子带fi的l/y个频谱信息，进行取模、平方以及求和运算，得出各子带功率；
9.④
按照功率从大到小的顺序，将各子带进行排序，排序后的子带功率记为pi；
10.⑤
按功率从大到小，依次将前k个子带陷波，k＝1～y，陷波方式为将子带信号置零；
11.⑥
每次陷波后计算陷波前的总功率p
all
、陷波后的剩余功率p
part
和信号功率损失ε
nch
，并通过仿真得到信号失真带来的性能损失ε
dis
，然后计算子带陷波后的信噪比增益ψk；
12.[0013][0014]
ε
nch
＝-10lg(1-k/y)
[0015]
ψk＝p
all-p
part
ε
nch-ε
dis
[0016]
其中，k为陷波的子带个数，y为子带总数；
[0017]
⑦
搜索ψk最大值，根据最大的信噪比增益ψk所对应的索引k，将前k个子带进行陷波处理。
[0018]
其中，所述步骤
⑥
中，性能损失ε
dis
是在通过matlab仿真获得的，具体方法为：对比切除子带前后的误码曲线，得到总的性能损失ε，总的性能损失ε包括功率损失ε
nch
和失真损失ε
dis
两部分，因此可得失真损失ε
dis
：
[0019]
ε
dis
＝ε-ε
nch
。
[0020]
本发明简单易行，且不需要门限、阈值设置，克服了阈值设置不当对干扰抑制效果的影响。该方法适用于不同的窄带干扰情况，
[0021]
本发明与背景技术相比，具有如下优点：
[0022]
1.本发明可用于卫星通信复杂干扰情况下，能普遍应用于窄带干扰个数、干扰带宽、功率、谱密度等参数不同的干扰环境中，可有效消除快速时变的窄带干扰，且无需干扰检测和门限设置。
[0023]
2.本发明对干扰信号的调制样式和时变特性不敏感。
[0024]
3.本发明技术以dft为主，计算简单，性能稳定可靠，便于硬件实现，具有推广应用价值。
附图说明
[0025]
图1是本发明的干扰消除方法流程示意图。
具体实施方式
[0026]
下面结合附图1对本发明作进一步介绍。
[0027]
一种适用于宽带卫星通信的干扰消除方法，具体包括步骤：
[0028]
①
dft运算。卫星通信终端将匹配滤波后的信号按一定长度l分段，然后对每段数据进行dft运算。其中，l一般取大于512的整数。
[0029]
两个dft之间的间隔为l，即dft运算不重叠进行。
[0030]
②
划分子带。将dft后的数据按长度平均划分成y个子带fi，每个子带的长度为l/y。其中i＝1～y，y为大于1的整数，y个数越多，排序运算越复杂，为了实现简单y可取8-32。
[0031]
③
计算fi的功率。将dft后的l/y个频谱信息，进行取模、平方以及求和运算，得出各子带功率。
[0032]
④
排序。按照功率从大到小的顺序，将各子带进行排序。排序后的子带功率记为pi，其中，i＝1～y，y为子带总数量。功率最大的子带功率用p1表示，后续功率依次用p2、p3、p4…
表示。
[0033]
⑤
陷波。按功率从大到小，依次将前k个子带陷波，k＝1～y。陷波方式为将子带信号置零。
[0034]
⑥
计算陷波前的总功率p
all
和陷波后的剩余功率p
part
，用db表示。
[0035][0036][0037]
⑦
计算纯信号陷波后的功率损失，并存入表中，以备查询。频域陷波后，除陷波位置的窄带干扰被切除了，陷波位置的信号也会被切除，因此陷波处的信号功率也损失了，功率变为0了。当陷波子带个数为k时，信号功率损失ε
nch
可用式(3)计算：
[0038]
ε
nch
＝-10lg(1-k/y)
ꢀꢀ
(3)
[0039]
其中，k为陷波的子带个数，y为子带总数。
[0040]
推导过程如下：
[0041]
当陷波子带个数为k时，根据频谱幅度基本平坦的特点，可近似认为信号功率损失ε
nch
(db)为：
[0042]
ε
nch
＝-10lg[(1-r)]
ꢀꢀ
(4)
[0043]
其中，r为归一化陷波带宽，r＝b
nch
/b，b
nch
为陷波带宽，b为信号带宽。当陷波的子带个数为k时，归一化陷波带宽为：
[0044]
r＝k/y
ꢀꢀ
(5)
[0045]
将式(5)带入式(4)可得：
[0046]
ε
nch
＝-10lg(1-k/y)
ꢀꢀ
(6)
[0047]
⑧
仿真得到信号失真带来的性能损失ε
dis
。由于步骤
⑤
进行陷波，会导致信号失真，而信号失真带来的性能损失很难通过计算得到，因此通过仿真陷波后的误码性能，获得ε
dis
。
[0048]
性能损失ε
dis
是在通过matlab仿真获得的，方法为：对比切除子带前后的误码曲线，得到总的性能损失ε，由于该损失包括功率损失ε
nch
和失真损失ε
dis
两部分，且ε
nch
已由步骤
⑦
得出，因此可得失真损失ε
dis
：
[0049]
ε
dis
＝ε-ε
nch
ꢀꢀ
(7)
[0050]
⑨
依次计算1～k个子带陷波后的信噪比增益ψk，k＝1～y。
[0051][0052]
也可表示为：
[0053]
ψk＝p
all-p
part
ε
nch-ε
dis
ꢀꢀ
(9)
[0054]
⑩
搜索ψk最大值，确定需要陷波的子带个数。根据最大的信噪比增益ψk所对应的索引k，将前k个子带进行陷波处理。
[0055]
以上所述仅为本发明的一种具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员根据本发明的技术方案及其发明构思作出的等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。