卫星扩频通信窄带干扰抑制的FPGA实现

1、    卫星扩频通信窄带干扰抑制的FPGA实现        梁继业， 任前义 时间:2008年05月30日     字 体: 大 中 小        关键词:<"cblue" " target='_blank'>窄带干扰抑制<"cblue" " target=&

2、#39;_blank'>干扰抑制<"cblue" " target='_blank'>窄带干扰<"cblue" " target='_blank'>扩频通信<"cblue" " target='_blank'>扩频            摘要： 介绍了卫星<"cblue&qu

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80、抑制的基本原理，采用FPGA实现了一种基于频域处理的窄带干扰抑制平台。系统采用流水线、乒乓操作及多时钟等技术，使得在占用面积及最高处理速度上达到最优化。关键词： 窄带干扰抑制 流水线 乒乓操作 多时钟 FPGA由于卫星通信的路径损耗大，接收功率低，容易受到各种大功率窄带信号的干扰。当窄带干扰较重时，解扩后的干扰电平很高，系统性能下降较大。因此，卫星扩频通信中应采用窄带干扰抑制措施，以提高通信质量。1卫星扩频通信窄带干扰抑制原理Oppenheim A V1发现信号所包含的主要信息保留在频谱的相位谱中，幅度谱只表征信号的功率，仅需保留信号的大部分相位信息即可有效地恢复信号。在卫星扩频通信系统中，接

81、收信号中的窄带干扰带宽小，功率谱密度高，而宽带扩频信号和噪声带宽大，功率谱密度低。因此，只需对窄带干扰严重的部分带宽限幅并保持其相位即可抑制窄带干扰的大部分能量。同时，由于保留了干扰谱的相位，这些谱中有用信号的部分能量得以保留，扩频信号的损失也较小。由于频域抗干扰措施具有无需窄带干扰跟踪时间和非线性抗干扰滤波器实现比较简单等特点，这种抗干扰措施广泛应用于卫星通信中。文献2中提出了一种简化的窄带干扰抑制方法，通过对干扰谱线的线性衰减实现窄带干扰的抑制。这种方法只需做比较和移位，占用的资源较少，适合采用FPGA实现。2 窄带干扰抑制的FPGA实现窄带干扰抑制系统主要由输入延时、加窗、FFT、干扰抑

82、制、IFFT、去重叠等部分组成，如图1所示。由于DFT假设了一个长度为有限序列的周期延拓，如果输入序列的各样点在DFT的观察窗口内不是周期性的，那么在DFT块的边沿间产生不连续性就会造成频谱泄漏。为减小频谱泄漏效应，必须对输入信号进行加窗，以平滑在FFT块边缘的不连续，减小频谱泄漏。由于加窗，在FFT块边缘的有用信号扭曲大、信号能量损失较多。为减小因加窗产生的信号扭曲，采用重叠技术增加一路信号处理通道，其中第二路延迟1/2FFT块长。每一路进行IFFT后，在去重叠模块中把前后各1/4 FFT块长的样点抛弃，只保留中间信号扭曲较小的样点，输出时把两路数据合成一路，实现数据的顺序流输出3。图1中必

83、须采用两路FFT、IFFT和抗干扰模块，且占用的资源太多。FPGA设计中通过数据组合模块，提高后面模块的时钟速率，采用时间复用方式使加窗后的两路输入数据分时在一路模块中处理，可以大大减少FPGA实现占用的资源，具体如图2所示。下面主要针对输入缓冲、数据组合、干扰抑制等对时序要求比较严格的模块进行分析。2.1 输入缓冲模块由于系统采用重叠技术，在输入端必须采用两输入缓冲模块，两模块间的相同数据相差1/2 FFT块长度。为便于后续的数据组合模块能组合出连续的数据流，必须使输入缓冲模块的输出时钟为输入时钟的两倍。在FPGA设计中采用多时钟设计技术，通过采用双端口存储单元(DPRAM)隔离其输入数据与输出数据之间的时钟联系，使输入与输出时钟采用不同的时钟源。同时，为了保证DPRAM数据读写不冲突，应控制DPRAM的读写使能信号，只有当输入数据已经占DPRAM容量的1/2后才开始读操作，在写完输入缓冲模块的同时这些数据也全部读出。输入缓冲