[发明专利]含残余频偏的同步DS‑CDMA信号伪码序列盲估计

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域中直接序列扩频信号的盲处理，具体涉及一种低信噪比下含残余频偏的同步DS-CDMA信号伪码序列盲估计方法。

背景技术

直接序列码分多址(Direct Sequence-Code Division Multiple Access,DS-CDMA)系统是直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)通信系统之一，DS-CDMA信号由于采用了多路伪随机编码调制信息码，使其频谱得以展宽，较之常规的窄带通信信号具有隐蔽性好、抗干扰、低截获概率、保密性强等优点被广泛地应用于军事通信和民用通信。如：通信、雷达、GPS全球卫星定时定位系统、遥感和遥控等领域。然而，在非协作的扩频通信系统中，如：电子作战、通信对抗等，由于接收方未知晓信号调制所用的扩频码序列，即使截获到DS-CDMA信号，也难以获取信号中传输的有用信息。因此，对DS-CDMA信号的盲解扩问题成为通信领域研究的重点和热点。

目前在低信噪比条件下，针对DS-CDMA信号伪码序列的盲估计已提出多种方法，文献(陆凤波,黄知涛,姜文利.基于Fast-ICA的CDMA信号扩频序列盲估计及性能分析[J].通信学报,2011,32(8):136-142.)提出使用Fast-ICA方法对LC-DS-CDMA信号的伪码序列进行估计，该方法先把接收信号分成若干个重叠的分段，然后估计出每个用户的伪码序列片段，最后对估计出的伪码序列片段进行拼接从而估计出每个用户完整的伪码序列。文献(张天骐,赵军桃,江晓磊.基于多主分量神经网络的同步DS-CDMA伪码盲估计[J].系统工程与电子技术,2016,38(11):2638-2647.)提出使用主分量神经网络的方法对DS-CDMA信号的伪码序列进行估计，该方法将观测信号送入神经网络对权值进行更新、训练直至收敛，最后对权向量取符号即可完成对DS-CDMA信号的伪码序列盲估计。文献(赵知劲,李淼,尚俊娜.基于矩阵填充和三阶相关的长短码DS-CDMA信号多伪码盲估计[J].电子与信息学报,2016,38(7):1788-1793.)针对长短码DS-CDMA信号，提出基于矩阵填充和三阶相关的DS-CDMA信号伪码序列盲估计方法，该方法首先将长码建模为含缺失数据的短码直扩信号模型，然后通过盲源分离和三阶相关方法实现了对伪码序列的盲估计，但是该方法只能估计m序列，无法对gold、M序列等其他伪随机编码序列进行估计，具有一定的局限性。

以上方法都是建立在理想基带DS-CDMA信号模型下实现了对信号伪码序列的盲估计。然而，在实际通信中，接收端接收到的DS-CDMA信号通常还含有残余频偏，这使得对DS-CDMA信号伪码序列的盲估计更为困难，从而进一步影响对信号的盲解扩性能。为此，本发明提出一种基于特征分解和数字锁相环(Digital Phase Lock Loop,DPLL)相结合的含残余频偏的同步DS-CDMA信号伪码序列盲估计方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对当前在低信噪比情况下含残余频偏的同步DS-CDMA信号伪码序列难以估计的问题，提出一种特征分解和DPLL结合的含残余频偏的同步DS-CDMA信号伪码序列盲估计方法。该方法在低信噪比条件下，能够对含残余频偏的同步DS-CDMA信号的伪码序列进行准确的估计，并且随着信号数据组数的增加，伪码序列估计的正确率也不断增加。而且该方法适用于任何伪码序列类型的DS-CDMA信号。

本发明解决上述技术问题的技术方案是，提出一种特征分解和DPLL结合的含残余频偏的同步DS-CDMA信号伪码序列盲估计方法。该方法的具体实施步骤如下：在接收端对含残余频偏的DS-CDMA信号进行同步和离散化，并以单倍伪码周期对数据进行分段并计算信号的自相关矩阵；再对构造的自相关矩阵进行特征值分解，使用MDL准则求出信号中的用户数，取与用户数相等的最大特征值所对应的特征向量以完成各用户伪码序列的粗估计；最后将粗估计的伪码序列送入DPLL中进行残余频偏的消除，经DPLL工作稳定后会输出I、Q两路信号，而其中的I路信号即为最终所要估计的伪码序列。

不失一般性，假定伪码周期，信息码速率已知。设接收机端中频DS-CDMA信号经过采样后，可表示为：

其中，