基于FPGA的变换域干扰抑制技术研究与实现

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对于直接序列扩频通信系统,特别是在现今日益复杂的通信环境中,窄带干扰抑制是进一步保证系统正常工作的有效措施。同时将窄带干扰抑制技术的理论研究转化为工程实践,是目前工程技术人员亟需解决的重点问题。本文研究的重点是结合工程应用实现,对变换域窄带干扰抑制算法进行研究分析,提出算法的优化改进方法,降低算法的实现复杂度,提高FPGA实现模块的数据处理速率。首先,介绍了各种常用频域窄带干扰抑制算法的原理,并分析了窗函数选择原则和FFT变换原理。同时根据扩频系统原理搭建了MATLAB仿真系统平台,对扩频仿真平台进行了抗干扰能力分析,并结合连续均值去除算法(ConsecutiveMean Excision,CME)、前向连续均值去除算法(Forward Consecutive MeanExcision,FCME)和基于FCME的双门限窄带干扰抑制算法分别进行了误码率分析,仿真表明双门限算法具有更好的干扰检测和抑制能力。其次,根据基于FCME双门限算法原理,以及扩频信号的频谱特性,提出了一种分段统计双门限改进计算方法。从仿真角度,分析了改进算法的两个要素:门限抽取系数和门限基础值。对比FCME双门限算法,具有更低的复杂度。同时分析其误码率可知,两种算法的性能达到了相当的程度。再次,针对有用信号受接收机前端自动增益控制器的影响,有用信号强度随着干扰信号强度的越强而变得越弱,提出了一种自适应幅度恢复非对称改进算法。该改进算法通过一自适应放大系数,将干扰抑制后的信号还原到无干扰状态,同时通过对抑制后的有用信号量化位宽分析,并结合系统的最低解调电平要求,对放大后的频谱信号进行适当位宽的截短,实现非对称IFFT变换。接着借助MATLAB仿真平台进行性能分析,分析表明改进算法不仅能消除幅度抖动,还具有更好的误码率性能,同时也降低了IFFT变换的实现资源量。最后,依据上述两个改进算法,进行1/2重叠加窗频域窄带干扰抑制算法的FPGA设计实现。通过分析进行资源评估,从而实现芯片选型,并利用Xilinx ISE开发设计软件套件实现Verilog HDL语言的编程输入、资源分析、时钟分析、板级调试测试分析等,以及Modelsim软件的时序仿真分析。实验开发分析表明,基于选定芯片设计的算法模块完全满足设计需求。综上所述,本文依据现有算法,提出了两点改进方法,对系统性能具有一定的改善,同时在FPGA上开发设计实现了满足参数要求的该改进算法模块,具有较强的工程实际意义和参考价值。
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