干擾環(huán)境下的復(fù)雜DSSS信號盲估計.pdf

1、直接序列擴頻(DSSS)信號，簡稱直擴信號，是擴頻通信中最主要的通信信號，具有隱蔽性好、抗干擾、抗多址、反偵察能力強、截獲概率低等優(yōu)點，已在民用通信、軍事通信、商業(yè)通信等各種通信環(huán)境中，得到了廣泛的應(yīng)用。但隨著通信環(huán)境的日益復(fù)雜化，需要設(shè)計更復(fù)雜的直擴信號，這對經(jīng)典的DSSS系統(tǒng)提出了更高的要求。因此在非協(xié)作的復(fù)雜通信環(huán)境下，對DSSS信號的特征參數(shù)和特征波形的檢測和估計成為這些領(lǐng)域需要解決的重要問題。直擴信號的周期參數(shù)和特征波形的估計

2、方法已形成較為完善的理論體系，但現(xiàn)有的大多方法都是針對基帶短碼DSSS信號的，即用一周期偽隨機(PN)碼序列調(diào)制一位信息碼，其形式簡單。而在實際的復(fù)雜擴頻通信系統(tǒng)中，DSSS信號在很大程度上可能存在外來環(huán)境的干擾和帶有載波或下變頻后的殘余頻偏，以及長碼，偽碼周期大于信息碼周期，即DSSS信號的一周期PN碼序列調(diào)制多位信息碼，改變了直擴信號偽碼的周期和相關(guān)特性，還有高動態(tài)直擴信號，其特征參數(shù)多且參數(shù)隱蔽，使其信號檢測和估計變得更為復(fù)雜和困

3、難。
　　 本文針對這些復(fù)雜的直擴信號周期參數(shù)和特征波形估計問題做了如下工作：⑴建立了窄帶干擾環(huán)境下直擴信號的數(shù)學(xué)模型，并對其進(jìn)行理論分析，提出一種FFT重疊加窗干擾抑制算法和信號二次譜處理的聯(lián)合方法，對窄帶干擾環(huán)境下DSSS信號的PN碼周期進(jìn)行估計。算法在較低的輸入信噪比和較低的輸入信干比條件下能準(zhǔn)確地估計DSSS信號PN碼周期，仿真結(jié)果驗證了該聯(lián)合算法的有效性。⑵針對存在殘余頻偏調(diào)制下的周期長碼直擴(PLC DSSS)信號的

4、PN碼周期譜估計的難題，首先建立了PLC DSSS信號的虛擬多用戶模型。即將PLC DSSS信號模型等同于虛擬多用戶短碼擴頻(DS-CDMA)系統(tǒng)，從而具有形式簡單、易理解等優(yōu)點。并拓展了先前提出的基于信號二次譜處理的方法。該方法不需要設(shè)計專門的鎖相環(huán)來消除載頻的殘差，在低信噪比下就可以對帶有殘余頻偏的PLC DSSS信號PN碼周期進(jìn)行有效地估計。⑶針對PLC DSSS信號PN碼盲估計問題，采用PLC DSSS信號的虛擬多用戶模型。利用

5、DS-CDMA的譜范數(shù)來估計同步偏移，該算法不需要更多假定限制，利用相關(guān)函數(shù)二階矩、特征值分解和模糊酉矩陣方法就可以完成PLC DSSS信號PN碼序列的盲估計。同時針對PLC DSSS信號PN序列盲恢復(fù)的難題，借鑒無監(jiān)督聚類分析的思想，提出了一種基于K均值(K-means)聚類算法的PLC DSSS信號PN碼序列盲恢復(fù)方法。該算法可以避免由分段特征值分解算法引出的組合問題。并且該算法計算量小，能夠在較低信噪比條件下較快較準(zhǔn)確地恢復(fù)PN碼

6、序列⑷針對偽碼調(diào)相與正弦調(diào)頻復(fù)合(PRBC-SFM)信號偽碼序列盲估計的難題，本文建立了一種正弦調(diào)頻(SFM)信號的線性模型，克服了傳統(tǒng)方法的非線性運算問題，采用平滑偽Wigner(SPWVD)對該PRBC-SFM復(fù)合信號進(jìn)行時頻分析，同時結(jié)合奇異值分解(SVD)方法，實現(xiàn)低信噪比條件下PRBC-SFM復(fù)合信號PN碼序列的準(zhǔn)確估計。同時本文也提出了一種基于修正平滑偽Wigner分布(MSPWVD)的偽碼調(diào)相與線性調(diào)頻復(fù)合(PRBC-LF

7、M)信號偽碼序列盲估計的方法，MSPWVD可以克服SPWVD在減小交叉項后時頻分辨率降低的問題，同時結(jié)合MSPWVD-Hough(簡稱M-H)變換和SVD方法，可以進(jìn)一步減小交叉項和抑制噪聲的影響，提高PRBC-LFM復(fù)合信號PN碼序列盲估計的精度。⑸研究了干擾環(huán)境中的復(fù)雜直擴信號的周期參數(shù)和特征波形的盲估計方法，并通過MATLAB對各種方法進(jìn)行了仿真實驗。理論分析和計算機仿真結(jié)果表明了各種方法能在較低的信噪比條件下，對復(fù)雜直擴信號的周