[发明专利]一种差分空时编码信号盲检测方法

说明书

技术领域

本发明属于电学技术领域，特别涉及到电通信技术专业的一种差分空时编码信号盲检测方法。

背景技术

MIMO技术采用多收发天线，可有效对抗信道衰落、提高信道容量和数据传输可靠性，是4G通信中的核心技术。MIMO技术需要利用空时编码技术将传输数据流转化为多路传输信号。空时编码技术是编码技术和多元天线阵列技术的有机结合，它能在不牺牲带宽的情况下获得更高的分集增益，提高了系统抗干扰和噪声的能力。空时编码有多种方式，大多数空时编码的译码方式需获取信道状态参数，但差分空时编码可实现接收方未知信道状态条件下的有效译码。鉴于差分空时编码无需信道参数即可实现译码的特性，将在4G通信中得到广泛应用。

现阶段针对差分空时编码技术的研究，均是集中在具有先验知识条件下的编、译码机理和抗干扰特性等方面的研究，没有无先验知识条件下差分空时编码信号盲检测方法的研究。在某些应用领域中，如信号侦查领域，需在无先验知识条件下实现信号的检测识别和参数估计。因而现阶段需展开差分空时编码信号盲检测技术的研究，为实现差分空时编码信号盲检测提供关键技术和方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决无先验知识条件下MIMO差分空时编码信号的盲检测问题，而提出的一种差分空时编码信号盲检测方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种差分空时编码信号盲检测方法，将信号分离算法、调制方式识别算法和差分空时编码信号识别算法相结合，实现对差分空时编码信号的盲检测，主要过程如下：

1) 输入的混合信号首先经由信号分离算法处理，得到各天线阵元发射的信号分量；

2）各天线阵元发射的信号分量再经由调制方式识别算法进行处理，识别调制方式；

3）对各天线阵元发射的信号分量进行频谱分析，将相同调制方式和相同频率范围的信号分量提取出来，利用差分空时编码信号检测方法进行检测，识别差分空时编码信号；

4）最后通过选取连续时间长度的差分空时编码信号分量进行统计分析，实现对差分空时编码矩阵{V}的有效估计。

JADE算法的信号分离处理逻辑框图如图2所示，假设有个独立的信号分量由各天线阵元发射，经由传输信道，到达有个阵元的接收天线，得到混合信号。对接收信号利用JADE算法进行处理，求解分离矩阵满足，则可以根据式，即可得到各天线阵元发射的信号分量。

利用JADE算法对输入的混合信号进行分离需预先估计混合信号中信号分量的数目。采用MDL(minimum div length)算法对混合信号中信号分量数目进行估计，MDL算法通过定义目标函数，在假设不同信号源数目K的条件下，通过求解目标函数的最小值点来估计信号分量的数目。MDL算法的目标函数为

（1）

其中，M为接收天线阵元数，为混合信号的协方差矩阵经特征值分解得到的特征值，N为处理数据点数。

在式(1)中，当从0增加到时，找到使取得最小值的，则即为估计信号分量的数目，即

（2）

利用JADE算法对输入的混合信号进行分离需要以下几个主要步骤：

Step1：计算天线阵元接收混合信号的协方差矩阵；

Step2：对进行特征值分解，得到特征值及对应特征向量；

Step3：利用MDL准则估计混合信号中信号分量数目；

Step4：通过计算噪声子空间对应M-个特征值的均值和求解矩阵的秩得到噪声方差的估计值；

Step5：利用信号子空间和噪声子空间的特征值与特征向量计算白化矩阵；

Step6：利用白化矩阵对接收混合信号进行白化预处理得到矩阵；

Step7：对矩阵计算其四阶统计量，并对其进行特征值分解，得到特征向量；

Step8：将带入四阶统计量，得到集合{}；

Step9：对集合{}求解酉矩阵，满足可将其联合对角化；

Step10：由酉矩阵和白化矩阵得到信号方向矩阵估计值；

Step11：利用对接收混合信号进行分离，得到各天线阵元发射的信号分量的估计值。

识别各天线阵元发射的信号分量估计值的调制方式，要利用各信号分量的瞬时幅度、瞬时相位和瞬时频率构建特征参数，实现对2FSK、4FSK、MSK、BPSK、QPSK、QAM、2ASK和4ASK共8种调制方式的识别。调制方式识别处理逻辑框图如图3所示。构建的特征参数如下：