基于频谱信息的网络多缺陷干扰抑制系统设计
时间：2021-01-28 00:04:32 来源：达达文档网 本文已影响 人 
周琦 李明
摘 要：
为了克服现有干扰抑制系统存在抑制效果差的问题，文章提出并设计基于频谱信息的网络多缺陷干扰抑制系统。系统硬件的主要芯片为TMS320C6713B芯片，采用EMIF接口完成硬件设备的连接，采用AIC23B与DSP芯片完成系统数据传输。软件部分首先对干扰的影响进行分析，依据影响情况，分析加窗与频谱泄漏的关系。基于频谱信息实现多缺陷干扰抑制，完成抑制系统的设计。实验结果表明，在强干扰下，该系统可以有效抑制接收信号所存在的干扰，具有极高的干扰抑制能力。
关键词：
多缺陷干扰抑制; 设备连接; 干扰分析; 系统设计; 数据传输; 相关性分析
中图分类号：
TN711?34 文献标识码：
A 文章编号：
1004?373X（2020）18?0089?03
Abstract：
A network multi?defect interference suppression system based on spectrum information is proposed and designed to improve the suppression effect in the existing interference suppression system. In the system hardware， the TMS320C6713B chip is used as the main chip， the EMIF interface is used to complete the connection of hardware equipment， and AIC23B and DSP chips are used to complete the data transmission of the system. In the software part， the influence of interference is analyzed， and the relationship between windowing and spectrum leakage is analyzed according to the influence. The multi?defect interference suppression is realized based on the spectrum information， and the design of the suppression system is completed. The experimental results show that， under the condition of strong interference， the system can effectively suppress the interference existing in the received signals， which has extremely high interference suppression ability.
Keywords：
multi?defect interference suppression; device connection; interference analysis; system design; data transmission; correlation analysis
0 引 言
在网络普及的现在，由于网络使用环境的不同，导致网络出现多种缺陷，需要及时对其造成的干扰进行抑制[1?2]。虽然现有网络自身均进行抗干扰设计，但其抗干扰能力与网络存在的缺陷种类密切相关，通常情况下网络缺陷越多，抗干扰能力越差。通过降低网络缺陷来提高网络抗干扰能力，代价是需要增加网络自身性能及对外界环境的适应能力[3?5]。
李胜男等提出基于非连续抽头模型的干扰抑制系统，采用平移替代法与网络信号产生随机映射，基于非连续抽头模型产生跳频信号，对通信网络中的干扰信号进行抑制，但该系统存在使用受限的问题[6]。黎海涛等提出基于通道失衡的干扰抑制系统，通过对通信通道失衡造成的镜像干扰进行分析，预测接收机的干扰率，完成干扰系统研究，但该方法只能去除一种干扰，对于其他干扰并不能完全抑制[7]。李方提出采用多端处理方法设计干扰抑制系统，抑制系统由激励端、检测端和处理端组成，激励端进行信号放大处理，检测端进行干扰源检测与定位，处理端将检测端检测到的干扰信号进行干扰滤除处理，完成抑制系统的设计，但是该抑制系统的抑制效果并不是十分理想[7]。
为了解决上述抑制干扰方法存在的问题，提出并设计了基于频谱信息的网络多缺陷干扰抑制系统，实现对干扰的有效抑制。
1 系统硬件设计
1.1 系统硬件结构
为了提高系统的干扰抑制性能，设计系统硬件组成如图1所示。
1.2 TMS320C6713B芯片介绍
TMS320C6713B芯片是目前应用领域最为广泛的功能型芯片之一，其程序的总线带宽为256 bit。取指令的上限为8条，并且每条指令执行过程均会形成单独的功能单元[8]。
1.3 数据与控制接口
抑制系统硬件采用AIC23B数据接口进行连接。在AIC23B数据接口工作过程中，共具备4种工作模式[9]，当工作模式为DSP模式，其更加适用于网络信号的缓存串口连接。建立[AIC23B]与[DSP]的数据连接采用[IIS]或[DSP]模式在数据通信中区别不大。[DSP]模式下的帧同步信号宽要结合连接的[DSP]的音频缓冲串行接口来设置[9]。
2 系统软件设计
2.1 缺陷干扰的影响分析
如果成功地捕获跟踪到网络信号，网络数据的判定是通过[I]路累加数和背景噪声大小相比较来决定的。无缺陷干扰下的跟踪结果如图2所示。
在该场景下，捕获结果如图3所示。接收机已无法对网络信号进行捕获。
2.2 加窗与频谱泄漏
当运用FFT求频谱时，对时域采样点进行截断操作且没有按照整数倍的周期采取截断[10]。观测窗口数据会存在间断现象，这种现象是“频谱泄漏”。正弦信号与截断信号序列如图4所示。
2.3 发送端干扰抑制预编码技术
采用破零波束成形技术，以容量最大化为目标，就是要有1组预编码[wk，k=1，2，…，K]，最大化每个用户的信干比。第[k]个用户的接收信号计算公式为：
式中：[hk]表示通信信道矢量值，[vk]表示破零波束成形矢量值;[sk]表示基站发送信号;[Pk]与[nk]分别表示发送给用户[k]的信噪功率、接收噪声。用户[k]的接收信噪比可以表示为：
为了能够使其他用户的接收信号不再受到当前用户信号干扰，用户的波束需要满足[11]：
这样就可以消除式（3）之间的用户干扰。
3 系统性能验证
实验在Matlab平台上进行，实验数据长度为1 000 MB。以I路与Q路的跟踪情况与干扰抑制效果为实验指标，将所提系统与文献[6]、文献[7]系统进行对比，具体实验过程如下。
3.1 I路跟踪结果
在强干扰下，所设计系统用于3种不同滤波器的I路跟踪，跟踪结果如图5所示。
分析图5可知，在所设计系统的抑制下，3种滤波器的I路跟踪结果与无干扰下的跟踪结果相同，说明所设计抑制系统可有效抑制强干扰造成的影响。
3.2 Q路跟踪结果
为了使系统验证更加充分，同样在强干扰下验证3种滤波器的Q路跟踪结果，如图6所示。
从图6中可以明显看出，在所提系统抑制下，3种滤波器的Q路跟踪结果基本未出现受干扰情况，与未干扰状态下的跟踪结果基本一致。
3.3 干扰抑制对比
为了使系统的抑制性能得到更加充分的验证，选取存在强干扰的接收信号，分别采用所提系统与文献[6]、文献[7]系统进行抑制。接收信号干扰抑制前的频谱域如图7所示。
采用3种系统对上述干扰抑制前的接收信号进行抑制，抑制结果分别如图8～图10所示。
对比分析图8～图10可知，经文献[6]系统抑制后，接收信号仍然存在较大的幅值波动。从文献[7]系统抑制后的放大结果可知，接收信号存在断裂现象。而所提系统的抑制效果较好，抑制后接收信号幅值变化趋于稳定，充分说明所设计的基于频谱信息的网络多缺陷干扰抑制系统具有较好的抑制性能。
4 结 论
为了提高对网络多缺陷干扰的抑制能力，文章提出一种基于频谱信息的网络多缺陷干扰抑制系统。为了提高系统的抑制能力，针对性地设计系统硬件与软件结构，在系统软件设计部分，分析加窗与频谱泄漏关系，完成软件设计。实验结果表明，与现有干扰抑制系统相比，所设计的系统抗干扰能力较强，对信号干扰抑制的结果十分理想，具有广阔的应用前景。
参考文献
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