第一章 绪论

1.1 引言

扩展频谱通信系统是在一个很宽的频带上，用于扩展基带信号(即信息)的频谱，然后再进行传输的一种系统。这种系统非常占用的频率带宽，基带信号的频率带宽占用相对较少，而扩展频谱通信系统占用的带宽要比它多很多。它是一种有违常理的通信方式，但是它能从香农公式中得到理论支撑，所以现在运用了这一种宽带通信系统也是合理的，它是被用作解决无线通信中多址、抗干扰、保密性等的最好途径之一。 早在二十世纪五十年代末，J.V.Costas就提出：在工作频带变得愈来愈拥挤的情况下，相对于窄带频分系统而言，宽带共用系统在解决问题方面上的合理性更强一些，同时宽带共用系统的平均传输容量的潜力也得到了相应的提高[1]。

在通信技术、超大规模集成电路和计算机技术得到发展的同时，扩频通信理论方面的研究也在不断地深入，这一方面的研究也越来越成熟。随着扩频通信技术进入民用领域并得到大量地普及，实现基带的编码和相关信号的处理不再是一个技术难题，这一技术也逐步地完善。尤其是直接序列扩频通信，是现在技术最为成熟和应用最为广泛的扩频通信系统。

1.2 本课题研究现状和研究意义

频谱的扩展在扩频通信系统中具有很多的优点，特别是具有很强的抗干扰能力，它的干扰容限是由系统的扩频增益的大小决定的。但是受频率资源的限制，各类扩频系统的扩频增益不可能无限制的提高，因此，在系统所能承受的最大干扰被外部干扰强度超过之前，就必须去抑制外部的干扰，这需要引入相应的措施，来使系统的性能保持稳定。所以，对干扰的识别和抑制是扩频通信技术的一个重要问题。

目前，在这一领域的研究中，成果大都集中在窄带干扰的抑制上，而在宽带干

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扰的抑制上取得的成果甚少[2]，而在最近的几年里，宽带的非平稳干扰对扩频系统的影响被人们更多地重视，chirp干扰是这一影响中的常见类型。对于chirp干扰对直接序列扩频通信系统的影响，要比单频正弦波对它的影响更加敏感。因此，近年来针对chirp干扰抑制算法也大量地出现，这些方法主要遵循着两种思路，一种是自适应预测滤波器，另一种是变换域干扰抑制[3]。

由于经典的傅立叶分析不能针对非平稳的chirp信号给出满意结果，只能运用于平稳信号当中[4]。在通信、雷达、声纳和地震勘探等系统当中，广泛地运用了一种时间-频带积的扩频信号，它叫做chirp信号。在扩频通信中，其中一种具有高度抗干扰能力的调频方案由线性调频信号所提供；对于非平稳chirp信号的时频分析方面的研究有着理论意义和应用前景，特别是对扩频通信系统中含有chirp干扰的检测。

1.3 论文的主要研究内容和组织结构

本论文利用chirp 信号在分数阶傅立叶变换域的特点，研究了扩频通信系统中chirp干扰存在时的分数阶傅立叶变换域的识别和抑制。分数阶傅立叶变换揭示了信号从时域表示到频域表示的变化过程，并融合了信号的时域表示和频域表示。本论文利用chirp信号在分数阶傅立叶变换域呈现冲激的特征来识别干扰的存在，并且能够检测出chirp干扰呈现冲激的最优阶次。搜索并滤除大于阈值的chirp干扰后再进行反变换，从而抑制干扰。经实验表明，该方法是有效的，由于分数阶傅立叶变换的线性和酉性，降低了计算复杂度，其实现更为简便，且信号具有良好的幅度保持性。

第一章绪论首先大体介绍了本课题在国内外研究现状以及目前存在的问题，概述了论文的文章结构和主要的研究内容以及研究结论。

第二章中简介了扩频通信系统特别是直接序列扩频通信系统的基本概念及其工作原理，以使我们在对扩频通信系统有一个总体了解的基础上，再来讨论直接序列

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扩频通信系统中chirp干扰的识别与抑制。

第三章把分数阶傅立叶变换的基本概念、基本性质和在信号处理中的应用引用到文章当中，其中基于分数阶傅立叶变换的关于chirp信号的一些处理方法显得尤为重要。

论文主要研究扩频通信系统中chirp干扰的识别和抑制，在第四章中论文实现了通过分数阶傅立叶变换对扩频通信系统中chirp干扰的识别和抑制的处理方法，并且在Matlab中对三种数字调制方式都做了仿真，仿真实验结果证明了这种方法的有效性。在结论一章中总结和归纳了论文的研究工作。

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第二章 扩频通信

2.1 扩频通信概述

随着信息时代的到来，有三种重要的高技术通信传输方式也随之诞生，一种叫做光纤通信，另一种叫做卫星通信，还有一种叫做扩频通信[1]。扩频通信的全名叫做扩展频谱通信(Spread Spectrum Communication)，这种通信方式是用伪随机编码(扩频序列：Spread Sequence)将待传送的信息数据调制，实现频谱扩展后再传输；接收端则是用来恢复原始信息数据的，它利用了相同的编码进行解调及相关处理[5]。

这样的通信方式与常规窄道通信方式产生了明显的区别，区别有以下几点： 第一、宽带传输由信息的频谱扩展后形成； 第二、窄带信息数据由相关的处理方式恢复出来。

正因为扩频通信具有的以上两个特点，高精度测量、抗干扰、功率谱密度低、抗多径衰落、可多址复用和任意选址、具有保密性、具有隐蔽性和低的截获概率等成为了扩频通信系统的优点[6]。早在二十世纪五十年代中期美国军方就开始研究扩频通信系统，是因为它有着上述的优点，在当时一直被军事通信运用所独占，在军事通信、测量、电子对抗以及导航等各个领域被广泛地使用[2]。直到二十世纪八十年代初，扩频通信进一步地普及，广泛的在民用通信领域中应用。随着民用通信容量需求的日益增长，有效地利用频谱资源显得格外重要，未来的个人通信、卫星移动通信和数字峰窝移动通信中采用扩频技术被各国纷纷提出，目前扩频技术已被广泛地应用，在无绳电话、微波通信、遥测、蜂窝电话、监控、无线数据通信、报警等系统中已经普遍地使用[5]。

2.1.1 扩频通信的定义

扩展频谱通信的定义，可用如下的文字来表述：信息传输方式有很多种，其中

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