低截獲直擴(kuò)信號參數(shù)盲估計方法研究.pdf

1、直接序列擴(kuò)頻(Direct-Sequence Spread．Spectrum以下簡稱DS/SS)通信在保密通信和個人移動通信中獲得廣泛應(yīng)用的同時，由于其具有低截獲概率(Low Probability of Interception，以下簡稱LPI)、高抗干擾能力的特點，在偵察對抗和民用無線電資源監(jiān)管領(lǐng)域成為非常棘手的難題。如何在非協(xié)作條件下，對隱藏在噪聲中的直擴(kuò)信號進(jìn)行行之有效的盲檢測和盲估計，成了現(xiàn)階段軍事偵察領(lǐng)域和民用監(jiān)管領(lǐng)域的當(dāng)務(wù)

2、之急。同時，DS/SS信號的估計方法，本身也是寬帶微弱信號檢測領(lǐng)域以及通信對抗領(lǐng)域的一個重要研究課題。 近年，發(fā)展了諸多針對于DS/SS信號的估計方法。這些估計方法大都基于常規(guī)信號檢測與估計理論，但DS/SS信號通常是寬帶微弱信號，并不符合常規(guī)信號處理理論，因此當(dāng)觀察信號的信噪比較低時，這些估計方法的估計性能惡化，甚至得不到正確的結(jié)果。從當(dāng)前的研究狀況來看，由于DS/SS信號的上述特性，對其估計的效果遠(yuǎn)不及普通信號理想，研究進(jìn)展

3、緩慢，概念性的研究較多，具體的研究方法還不成熟?？紤]在未知信號各種特征參數(shù)(載頻、碼速率、偽碼周期等)和偽碼(PN碼)碼型的情況下對DS/SS信號進(jìn)行全盲估計的挑戰(zhàn)性，有必要對DS/SS信號的盲估計做進(jìn)一步的研究。本文既歸納總結(jié)了前人的理論，又提出或改進(jìn)了一些方法，使之這些方法能夠形成一套完整的、行之有效的對DS/SS信號的盲估計流程。從而能對軍事領(lǐng)域的偵察、(抗)干擾，民用領(lǐng)域的頻率監(jiān)管等方面起到積極的作用。同時，本文也對直擴(kuò)碼分多址

4、(Direct Sequence Code Division Multiple Access以下簡稱DS/CDMA)信號的盲估計做了研究。 本文的主要貢獻(xiàn)在于兩個方面：1．初步解決了特定調(diào)制條件下的低信噪比條件下DS/SS信號特征參數(shù)(包括載頻、碼速率、碼長)估計問題；2．初步解決了碼型估計問題(在碼分多址下，解決了用戶之間的碼型分離問題)。 本文研究了DS/SS信號及DS/CDMA信號盲(非協(xié)作接收)條件下的關(guān)鍵技術(shù)，

5、在如下幾個方面取得了成果和創(chuàng)新： 混合使用了多種針對低弱信噪比下的譜估計算法，并應(yīng)用到直擴(kuò)信號中去，形成了一套有效的，針對該類信號特征參數(shù)的聯(lián)合估計算法。能準(zhǔn)確估計出DS/SS和DS/CDMA信號的特征參數(shù)(包括載頻，碼速率，碼長等)。這幾種算法都能針對該類信號低信噪比的特點，在低信噪比條件下有效工作，并且互為補(bǔ)充，形成了一套完整的參數(shù)估計流程。重新構(gòu)造出一種用于矩陣分解的自相關(guān)矩陣。通過對新構(gòu)造的自相關(guān)矩陣的特征值分解，能有效

6、地克服傳統(tǒng)子空間方法對噪聲敏感的缺點，在低信噪比情況下，能有效解決信號特征值被噪聲特征值淹沒(分辨率不足)的問題。這種方法用于直序列擴(kuò)頻信號的擴(kuò)頻碼序列估計中，仿真效果與理論計算一致。同時，該方法也能估計出由隨意采樣點不同引起的失步時間，并能估計出系統(tǒng)中存在的信噪比。 受神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能自主學(xué)習(xí)這一思想的啟發(fā)，設(shè)計了一種用于DS/SS信號PN碼序列估計的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法。在PN碼序列估計的矩陣分解得到失步時間的基礎(chǔ)上，提出了用于信號PN碼

7、估計的無監(jiān)督自組織映射神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，并且驗證了它的有效性。 設(shè)計出一種利用延時相乘法DS/CDMA用戶數(shù)目與用戶參數(shù)的聯(lián)合估計法。針對實際的CDMA通信網(wǎng)，由于各移動臺位置和傳輸環(huán)境的不同，反向信道中的用戶信號通常是異步的。對于基站而言，它所收到的DS/CDMA混合信號是由多個初相不同的DS/SS信號組成。同時，各用戶DS/SS信號的幅值也可能不同。在這種情況下，可以通過延遲相乘梳狀濾波的方法，利用各用戶信號的不同初相，在時域上

8、分辨出用戶的個數(shù)，同時估計出各自的相位和幅值。 提出利用相位信息重復(fù)，用于多用戶直序列擴(kuò)頻碼分多址(DS/CDMA)系統(tǒng)的特征碼快速盲分離算法。該算法利用DS/CDMA系統(tǒng)獨有的多用戶信息混合后相位重復(fù)特性，在已估計出其它參數(shù)前提下，采用基帶接收，同相相加、反相相減、無關(guān)項舍棄的簡單操作，實現(xiàn)多用戶特征序列的快速分離。該方法較ICA算法有更少的計算量，保留了信道內(nèi)多用戶的幅值特征。不存在ICA方法中若混合信號同時存在兩個以上高斯

9、信號，或同時存在超高斯信號的欠高斯信號的情況下，算法失效的問題。 改進(jìn)了一種在瞬時混合分離條件下性能優(yōu)良的盲分離(BSS)算法，在準(zhǔn)則不變條件下，改進(jìn)成為針對于多通道盲解卷(MBD)的算法。并將這一算法應(yīng)用于非平穩(wěn)態(tài)的DS/CDMA信號分離中，驗證了該算法的有效性。 上述信號估計方法都是適用于盲條件下的，無需知道觀察信號的特征參數(shù)與PN碼序列，且都能工作在較低的信噪比條件下。而且上述的估計方法優(yōu)缺點互為補(bǔ)充。仿真實驗表明