专利名称：自适应快速窄带干扰抑制装置的制作方法
技术领域：
本发明属于扩频通信领域，具体涉及一种自适应快速窄带干扰抑制装置。
背景技术：
全球导航卫星系统(GNSS)为用户提供定位导航服务，已广泛应用于消费、交通、电力、国防等领域。GNSS包括美国的全球定位系统(GPS)、俄罗斯的格鲁纳斯系统(GL0NASS)、欧盟的伽利略系统(Galileo)、中国的北斗系统(BD)以及其他一些增强系统。
地面接收到的全球导航卫星系统的信号强度在_130dBm左右，远在噪声功率之下。其他通信设备泄露到全球导航卫星系统信号频段的干扰会严重降低接收机的性能，甚至导致接收机无法工作。其中最常见的干扰类型是连续波干扰(Continue WaveInterference),它属于窄带干扰。目前的窄带干扰抑制技术包括有以下这些。基于频率域的窄带干扰抑制技术。需要使用快速傅里叶变换(FFT)及其逆变换(IFFT)，在频率域内消除窄带干扰。如申请号为200580013652. 8的中国专利《用于窄带干扰消除的接收机》，申请号为201010610524. 4的中国专利《扩频接收机前端频域滤波抗干扰装置及其实现方法》，其缺点是由于使用FFT需要大量计算资源，实现复杂，成本过大。自适应FIR滤波器的窄带干扰抑制技术。FIR滤波器+自适应算法，即自适应FIR滤波器。如申请号为201010199697. I的中国专利《能消除窄带干扰的盲自适应滤波装置及其应用》，其缺点是为了抑制多个干扰要较多的滤波器阶数，自适应算法计算量大，设计完成后即固定，不可根据干扰的个数自动配置。检测与消除装置配合的窄带干扰抑制技术。首先检测窄带干扰的频率、相位、幅度等特点，然后使用参数可调的滤波器(陷波器)滤除干扰；或者产生参考本地信号与输入信号相减完成窄带干扰抑制。如申请号为00803299. 8的中国专利《保持存在窄带干扰的宽带系统的性能质量》。缺点是实现复杂，代价大，无自适应跟踪干扰频率变化能力。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种自适应快速窄带干扰抑制装置，以较少的资源消耗实现快速的干扰检测、抑制和自适应跟踪。按照本发明提供的技术方案，所述的自适应快速窄带干扰抑制装置包括一个或多个数字傅里叶变换(DFT)模块，对输入信号进行数字傅里叶变换计算；一个干扰抑制模块，抑制检测到的窄带干扰，干扰抑制模块包括多级级联的IIR陷波器；一个干扰捕获控制模块，控制DFT模块检测输入信号中的窄带干扰频率；一个或多个干扰跟踪控制模块，控制DFT模块和干扰抑制模块对窄带干扰进行跟踪;在捕获阶段,输入信号连接干扰抑制模块输入，由干扰抑制模块输出；所述输入信号还连接DFT模块的信号输入，DFT模块的输出连接干扰捕获控制模块的输入，干扰捕获控制模块输出连接DFT模块的控制输入和干扰抑制模块的系数输入；在跟踪阶段，输入信号连接干扰抑制模块输入，由干扰抑制模块输出；所述输入信号还连接DFT模块的信号输入，DFT模块的输出连接干扰跟踪控制模块的输入，干扰跟踪控制模块输出连接DFT模块的控制输入和干扰抑制模块的系数输入，干扰抑制模块的系数输出连接干扰跟踪控制模块的输入；对窄带干扰信号的检测捕获过程为受到窄带干扰的输入信号作为DFT模块的输入，干扰捕获控制模块使用多级DFT频率检测算法控制DFT模块使用数字傅里叶变换计算输入信号的频率谱；计算完成后，干扰捕获控制模块检测频率谱中的窄带干扰频率，并将该频率信息转化成干扰抑制模块中IIR陷波器系数置入干扰抑制模块中；干扰抑制模块对输入信号中窄带干扰的频率进行滤除； 对已经检测捕获到的窄带干扰信号的跟踪过程为在完成了检测捕获并启动干扰抑制模块后，干扰跟踪控制模块选取干扰抑制模块中一个运行的IIR陷波器，得到该IIR陷波器的中心频率和带宽，将该中心频率和带宽作为配置参数控制DFT模块对输入信号进行DFT变换计算；干扰跟踪控制模块判断计算结果的幅度最大值如果大于门限，则根据该幅度最大值所在的频率更新该IIR陷波器的系数；如果小于门限，则说明该频率的干扰已经消失，关闭该IIR陷波器。所述干扰捕获控制模块使用多级DFT频率检测算法如下假设需要检测的频率范围为BW，共使用M个等级进行检测；首先第I级检测，以的频率间隔对BW的范围进行DFT检测，得到结果后，在第一表Table_l中记录频率幅度超过门限的结果；然后开始第2级检测，以f2的频率间隔对第一表Table_l中记录的频率分量依次进行DFT检测，得到结果后，在第二表Table2中记录频率幅度超过门限的结果；以此类推进行下一级检测；直到第M等级检测完成，即得到分辨率为fM的最终DFT检测结果。所述多级DFT频率检测算法中，所需要耗费的总时间建模如下
权利要求
1.自适应快速窄带干扰抑制装置，其特征在于，包括 一个或多个DFT模块(201)，对输入信号进行数字傅里叶变换计算； 一个干扰抑制模块(202)，抑制检测到的窄带干扰，干扰抑制模块(202)包括多级级联的IIR陷波器(401)； 一个干扰捕获控制模块(203)，控制DFT模块(201)检测输入信号中的窄带干扰频率； 一个或多个干扰跟踪控制模块(204)，控制DFT模块(201)和干扰抑制模块(202)对窄 带干扰进行跟踪； 在捕获阶段，输入信号连接干扰抑制模块(202)输入，由干扰抑制模块(202)输出；所述输入信号还连接DFT模块(201)的信号输入，DFT模块(201)的输出连接干扰捕获控制模块(203)的输入，干扰捕获控制模块(203)输出连接DFT模块(201)的控制输入和干扰抑制模块(202)的系数输入； 在跟踪阶段，输入信号连接干扰抑制模块(202)输入，由干扰抑制模块(202)输出；所述输入信号还连接DFT模块(201)的信号输入，DFT模块(201)的输出连接干扰跟踪控制模块(204)的输入，干扰跟踪控制模块(204)输出连接DFT模块(201)的控制输入和干扰抑制模块(202 )的系数输入，干扰抑制模块(202 )的系数输出连接干扰跟踪控制模块(204 )的输A ； 对窄带干扰信号的检测捕获过程为受到窄带干扰的输入信号作为DFT模块(201)的输入，干扰捕获控制模块(203)使用多级DFT频率检测算法控制DFT模块(201)使用数字傅里叶变换计算输入信号的频率谱；计算完成后，干扰捕获控制模块(203)检测频率谱中的窄带干扰频率，并将该频率信息转化成干扰抑制模块(202)中IIR陷波器(401)系数置入干扰抑制模块(202)中；干扰抑制模块(202)对输入信号中窄带干扰的频率进行滤除； 对已经检测捕获到的窄带干扰信号的跟踪过程为在完成了检测捕获并启动干扰抑制模块后，干扰跟踪控制模块(204)选取干扰抑制模块(202)中一个运行的IIR陷波器(401)，得到该IIR陷波器(401)的中心频率和带宽，将该中心频率和带宽作为配置参数控制DFT模块(201)对输入信号进行DFT变换计算；干扰跟踪控制模块(204)判断计算结果的幅度最大值如果大于门限，则根据该幅度最大值所在的频率更新该IIR陷波器(401)的系数；如果小于门限，则说明该频率的干扰已经消失，关闭该IIR陷波器(401)。
2.根据权利要求I所述自适应快速窄带干扰抑制装置，其特征在于，所述干扰捕获控制模块(203)使用多级DFT频率检测算法如下假设需要检测的频率范围为BW，共使用M个等级进行检测；首先第I级检测，以的频率间隔对BW的范围进行DFT检测，得到结果后，在第一表Table_l中记录频率幅度超过门限的结果；然后开始第2级检测，以f2的频率间隔对第一表Table_l中记录的频率分量依次进行DFT检测，得到结果后，在第二表Table_2中记录频率幅度超过门限的结果；以此类推进行下一级检测；直到第M等级检测完成，即得到分辨率为fM的最终DFT检测结果。
3.根据权利要求2所述自适应快速窄带干扰抑制装置，其特征在于，所述多级DFT频率检测算法中，所需要耗费的总时间建模如下
4.根据权利要求I所述自适应快速窄带干扰抑制装置，其特征在于，假设IIR陷波器(401)工作中心频率为ω，其3dB带宽为BW3tffi，所述干扰跟踪控制模块(204)使用DFT模块(201)对IIR陷波器(401)所处的中心频率ω附近BW3dB的频率范围进行频率检测；如果结果的幅度最大值大于门限，说明窄带干扰依然存在，根据该幅度最大值所处的频率更新IIR陷波器(401)的系数；如果结果的幅度最大值小于门限，说明该频率的窄带干扰已经消失，关闭该IIR陷波器(401);干扰跟踪控制模块(204)能够连续检测干扰存在与否并连续跟踪干扰的频率变化。
5.根据权利要求4所述自适应快速窄带干扰抑制装置，其特征在于，以为频率分辨率，使用DFT检测BW3tffl的颅率范围，其跟踪频率变化的能力为
6.根据权利要求I所述自适应快速窄带干扰抑制装置，其特征在于，所述IIR陷波器(401)使用I阶或2阶结构。
7.根据权利要求I所述自适应快速窄带干扰抑制装置，其特征在于，使用多个DFT模块(201)同时跟踪干扰抑制模块(202)中的多个IIR陷波器(401)，或使用一个DFT模块(201)时分复用的顺序跟踪多个IIR陷波器(401)。
8.根据权利要求I所述自适应快速窄带干扰抑制装置，其特征在于，所述DFT模块(201)计算的结果按幅度值从大到小排列输出。
全文摘要
本发明公开一种自适应快速窄带干扰抑制装置，该装置包括一个或多个DFT模块、干扰抑制模块、干扰捕获控制模块、干扰跟踪控制模块。首先是对窄带干扰信号的捕获干扰捕获控制模块使用多级DFT频率检测算法控制DFT模块对输入信号进行窄带干扰频率检测。检测到窄带干扰后，初始化并开启干扰抑制模块滤除多个窄带干扰。然后是对窄带干扰信号的跟踪使用干扰跟踪控制模块控制DFT模块对已检测到的窄带干扰频率进行检测跟踪，并更新干扰抑制模块中IIR陷波器的系数，从而自适应的跟踪并抑制窄带干扰。本发明可实现快速检测多个窄带干扰，并连续跟踪干扰频率变化，优点是实现代价小，检测迅速，能够自适应跟踪窄带干扰的频率变化。
文档编号H04L25/03GK102769478SQ201210273228
公开日2012年11月7日 申请日期2012年8月2日 优先权日2012年8月2日
发明者何文涛, 徐建华, 李尤, 殷明, 翟昆朋, 蔺晓龙, 金亮良 申请人:江苏物联网研究发展中心