CN114070353A - 一种同步长码ds-cdma信号盲解扩方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于盲解扩技术领域,具体涉及一种同步长码DS‑CDMA信号盲解扩方法。本发明首先将接收到的同步长码DS‑CDMA信号建模为具有缺失数据的同步短码DS‑CDMA信号模型;再进行预处理后对信号样本集合的协方差矩阵进行特征值分解,得到分段信号子空间的估计;之后利用最小二乘准则去除多次特征值分解所带来的分段信号子空间之间的酉模糊,拼接得到完整的信号子空间的估计;最后根据扩频码的有限符号集特性,采用现有的ILSP算法估计出扩频码;利用估计的扩频码解扩截获波形得到用户信息码,完成盲解扩。计算机仿真结果表明本发明在低信噪比条件下的有较好的盲解扩性能。
Description
技术领域
本发明属于盲解扩技术领域,具体涉及一种同步长码DS-CDMA信号盲解扩方法。
背景技术
在民用通信等领域,基于直接序列扩频的码分复用(DS-CDMA,Direct SequenceCode Division Multiple Access)通信技术具有良好的抗干扰和抗截获能力,在多用户场景中得到了广泛的应用,因此具有十分重要的实用价值和研究意义。由于非合作方没有扩频序列,因此需要对接收到的信号进行处理才能得估计出扩频序列,用提取得到的扩频序列进行解扩得到信息码序列。非周期长码信号由于伪码周期长度与扩频增益大小的不同,比值也非整数,其盲解扩技术的实现难度更大,因此对非周期长码DS-CDMA信号的盲解扩研究意义更大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有盲解扩方法的不足,提出一种新的同步长码DS-CDMA信号盲解扩方法,本发明提出的方法适用于同步长码DS-CDMA信号盲解扩问题。
为实现上述目的,本发明的具体步骤如下:
S1:接收到的已完成同步的包含R个用户的长码DS-CDMA信号y(n),n=0,1,...,N-1为:其中用户r的信号幅度表示为Ar;信息码序列可表示为扩频序列可表示为cr=[cr(0),...,cr(L-1)]T;扩频增益表示为G;伪码周期表示为L;那么扩频序列周期的个数为M=N/L;信息码元的个数为q(n)为矩形函数且满足当n∈[0,G)时q(n)=1,否则q(n)=0;v(n)表示高斯白噪声且方差为σ2;定义为用户r的接收信噪比。同时我们满足L/G不为一个整数,即是非周期性的信号。
S2:人为假定存在一个与信号y(n)含有相同扩频序列与信息码元序列的短码DS-CDMA信号可表示为:其中表示短码DS-CDMA信号样本中含有个周期的扩频序列。根据观察发现长码DS-CDMA信号为短码DS-CDMA信号的一个子集,即而中没有包含在中的那部分样本元素被认为是由于某种原因造成了数据的“缺失”,因此长码DS-CDMA信号可等效为含有数据缺失的短码DS-CDMA信号模型。
S3:将信号y(n)用矩阵形式表示为:其中表示维信号样本的观测矩阵;A表示幅度矩阵;C=[c1 c2 ... cR]表示扩频序列矩阵;B=[b1 b2 ... bR]表示信息码元矩阵;表示噪声矩阵。令和Z分别表示缺失数据矩阵和加权矩阵,对于n=0,1,...,N-1,其中和Z的第(mod(n,L)+1)行、第列元素分别为y(n)和1,其余位置元素用0占位进而表示该数据发生缺失,易知
S5:利用特征值分解得到分段信号子空间,并用最小二乘准则消除信号子空间之间的模糊,最终得到完整的信号子空间,具体如下:
S5.3:定义一个包含全部的K×RL维矩阵其结构如图2所示。其中按照对应的完整信号子空间U的位置进行排列,空白位置的元素均为0,为步长。由于和之间存在重叠部分和对应于U中的uk,误差可表示为:其中T=(T1 T2 ... TK)T。利用最小二乘准则估计出T,代入拼接得到完整的短码信号的信号子空间U。
进一步地,为了提高算法性能,重复S6.1~S6.4,即重复初始化X次,选择其中迭代效果最好的一次作为最终结果。
本发明的有益效果是:
本发明为同步长码DS-CDMA信号盲解扩方法,将长码DS-CDMA信号建模为带有缺失数据的短码DS-CDMA信号,然后利用特征值分解和最小二乘准则得到完整的信号子空间,将问题简化为短码DS-CDMA信号的盲解扩问题,利用ILSP算法得到扩频序列,进而解扩得到用户的信息序列。计算机结果仿真表明本发明即使在低信噪比条件下依然具有良好的性能。
附图说明
图1是本发明提出的同步长码DS-CDMA信号盲解扩方法的具体实施流程图。
图4是本发明的具体实施过程中,不同用户数的信息码序列估计误码率随信噪比的变化曲线。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述,以便本领域的技术人员更好地理解本发明提出的同步长码DS-CDMA信号盲解扩方法的具体实施流程图。如图1所示,本发明实现同步长码DS-CDMA信号盲解扩方法包括以下步骤:
步骤1:截获得到非周期长码DS-CDMA信号样本y(n)。
(5):为了提高算法性能,重复(1)~(4)多次,即重复初始化X次,选择其中迭代效果最好的一次作为最终结果。本次实施X=40。
Claims (2)
1.一种同步长码DS-CDMA信号盲解扩方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、设接收到的已完成同步的包含R个用户的长码DS-CDMA信号y(n),n=0,1,...,N-1为:
其中,Ar为用户r的信号幅度,r=1,2,...,R,为信息码序列,cr=[cr(0),...,cr(L-1)]T为扩频序列,G为扩频增益,L为伪码周期,扩频序列周期的个数为M=N/L,信息码元的个数为q(n)为矩形函数且满足当n∈[0,G)时q(n)=1,否则q(n)=0;v(n)表示高斯白噪声且方差为σ2;定义为用户r的接收信噪比,同时L/G不为一个整数,即是非周期信的信号;
其中表示短码DS-CDMA信号样本中含有个周期的扩频序列,令长码DS-CDMA信号为短码DS-CDMA信号的一个子集,即而中没有包含在中的那部分样本元素定义为是由于某种原因造成了数据的缺失,因此将长码DS-CDMA信号等效为含有数据缺失的短码DS-CDMA信号模型;
其中表示维信号样本的观测矩阵,A表示幅度矩阵,C=[c1 c2...cR]表示扩频序列矩阵,B=[b1 b2...bR]表示信息码元矩阵,表示噪声矩阵;令和Z分别表示缺失数据矩阵和加权矩阵,对于n=0,1,...,N-1,其中和Z的第(mod(n,L)+1)行、第列元素分别为y(n)和1,其余位置元素用0占位进而表示该数据发生缺失,得
S5、利用特征值分解得到分段信号子空间,并用最小二乘准则消除信号子空间之间的模糊,最终得到完整的信号子空间,具体如下:
S53、定义一个包含全部的K×RL维矩阵其中按照对应的完整信号子空间U的位置进行排列,空白位置的元素均为0,为步长;由于和之间存在重叠部分和对应于U中的uk,误差表示为:其中T=(T1T2...TK)T;利用最小二乘准则估计出T,代入拼接得到完整的短码信号的信号子空间U;
2.根据权利要求1所述的一种同步长码DS-CDMA信号盲解扩方法,其特征在于:重复S61~S64,即重复初始化X次,选择其中迭代效果最好的一次作为最终结果。
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