一种改进的非线性脉冲噪声处理接收机及其性能仿真

1、一种改进的非线性脉冲噪声处理接收机及其性能仿真AnimprovednonlinearimpulsivenoiseprocessingreceiveranditsperformancesimulationSHIYi1，BAOKai1，ZHANGShuang2，XUSong?yan1(1.DepartmentofVoyageObservationandCommunication，NavySubmarineAcademy，Qingdao266042，China；2.CommunicationOffice，Unit68306ofPLA，Xian710608，China)：Impulsenoise，du

2、etoitshighimpactenergyandlargeamplitude，hasaseriousimpactonthecommunicationsystemreceiver.Thereceivedsignalmixedwithimpulsenoisemustbeprocessedsoastoimprovetheperformanceofthecommunicationsystemreceiver.TakingMSKsignalasanexample，performancesimulationofthemodifiedreceiververifiedthefeasibilityofadop

3、tingthenonlinearadaptiveprocessortomodifycommunicationreceivers.Keywords：communicationreceiver；impulsenoise；nonlinearprocessing；errorprocessing通信系统主要受到脉冲噪声的影响，在脉冲噪声干扰严重的情况下，系统接收机的误码率较高，无法正常接收报文，要有效提高接收机的接收性能就必须对接收机进行改进。收信时，接收到的信号是混杂了噪声干扰的MSK言号，将MSK言号从噪声干扰中提取出来的主要方法是在接收系统的滤波器前端或后端添加信号处理器。目前已经出现了许多脉冲噪

4、声抑制方法，其中应用最广泛的主要有以下几种：带通滤波器，限幅器，非线性自适应处理器。本文使用了一种基于自适应信号处理技术的非线性自适应处理器对接收机中混有脉冲噪声的信号进行抑制处理。1 非线性处理器设计非线性自适应处理器的原型是自适应波形预测器，它使用两组单频正弦信号作为线性组合器的输入信号，不断地调整权向量来合成一个模拟的MSK言号。正弦信号的频率是载波的中心频，两组信号的相位差为兀2,每一个采样时刻的输出信号都是它们的线性组合，但是需要调整权值来使输出信号逼近MSK言号。通过非线性处理器对接收信号进行自适应处理，其目的是将脉冲噪声从接收信号中去除，并尽可能地还原MSK言号的波形，减小信号失

5、真。图1为本文非线性处理器的结构图。图1非线性处理器的结构图1.1 自适应非线性组合器自适应非线性组合器是信号处理器中的重要原件，它可以将多个输入映射为若干个输出，本文采用4个信号输入映射为2个输出的结构，如图2所示。图2自适应非线性组合器结构在输入端由x1，x2，x3，x4组成输入向量，可调权向量为w1，w2，以及求和输出为y1，y2。用X和W的形式可表示为：Xk=x1,kx2,kT,X'k=x3,kx4,kT,Wk=w1,kw2T(1)式中：T表示向量转置；k为抽样时间，向量的元素均取自第k个抽样时间。由图所示映射关系得到输出如下：y1,k=XTk?Wky2=XkT?Wk(2)随着

6、抽样时间的变化，权向量也不断进行变化：Wk+1=Wk也Wk(3)式中：AWk为Wk+1与Wk权向量的改变量，由自适应预估值与接收机接收值的误差通过LMS运算决定AWk取值，使预估值更准确地接近MSK言号，AWk取值如下：AWk=2以£(k)Xk或AWk=2以£(k)X'k(4)由AWk股置输出量yk的判决条件，最后得出自适应预估值：yk=WTk?Xk,AWKLXkWAWK，X'kWTk?Xk,AWk±Xk>AWK，X'k(5)1.2 误差处理由于接收机接收到的为混有脉冲噪声的MSK言号，与自适应非线性组合器输出的预估值之间存在误差&#

7、163;,在高斯白噪声的影响下运用LMS#算可以使信号误差£趋近于0。但当大幅度的脉冲噪声影响时，误差£会变得非常大，达到MSK言号峰值的几倍甚至几十倍，会造成误差收敛速度缓慢，使预估的MSK言号产生失真。因此当遇到脉冲干扰时需对信号进行限幅滤波，判断信号是否受到脉冲噪声干扰还要设置判决门限。由式(3)和式(4)得：y=Wk-1?Xk+2以£(k)Xk(6)式中：£(k)=s(k-1)-y(k-1)。设置一个脉冲判决门限B，输出为n，有：n=0,s(k)>B1,s(k)wB用n与误差信号相乘得到£：£=0,s(k)>B&#

8、163;,s(k)wB(8)经过误差处理后信号消除了脉冲，波形较为平滑，相位依然连续，如图3所示。2 系统仿真及结果分析仿真模拟在脉冲噪声干扰条件下通信系统误码率随信噪比改变的变化情况，改进后的接收机在解调前对接收信号进行非线性处理，消除脉冲噪声的影响。其结构如图4所示。通信系统中脉冲噪声模块可设置参数SNRf口Vd改变脉冲噪声的强度，SN时信噪比，Vd为电压偏差，定义电压偏差Vd为：Vd=20lgErmsEav=20lges2n2=10s2nlge（9）对Vd的认识给出了s2n的值，而Vd的值在国际无线电咨询委员会（CCIRR报告中被估计出。图3消除误差后的信号波形图4通信系统仿真结构图在仿真中分别设置Vd=2，5，10，对比在经过信号处理器和未经过信号处理器通信系统的误码率。图5（a）中脉冲噪声的干扰强度较弱，不采用非线性处理器对接收机的误码率没有影响。当干扰增大，如图5（b）所示，采用非线性处理器的接收机误码率降低的速度明显快于不使用非线性处理器的接收机。而当脉冲噪声非常严重时，如图5（c）所示，没有非线性处理器的接收机无法有效降低误码率，有非线性处理器的接收机可以有效降低