基于压缩传感的直接序列超宽带码序列估计算法

直接序列超宽带(DS-UWB)通过一组伪随机码调制脉冲信号的极性,具有较强的军事通信隐蔽性。针对军事对抗中直接序列超宽带中的码序列估计问题,为降低数字前端采样率,基于压缩传感理论,提出了一种低于奈奎斯特采样率下的码序列盲估计算法。通过对分段压缩信号进行累积,得到协方差矩阵的估计值,进而对协方差矩阵的特征值分解得到码序列的估计以及符号帧级的同步偏移值估计。理论分析和仿真证明了所提方法的有效性。     

非合作直扩信号伪码及信息序列联合盲估计

研究了短码直接序列扩频信号扩频序列及信息序列联合盲估计问题。在已知码片速率和扩频码周期的前提下,对接收信号以2倍伪码周期进行分段构造信号矩阵,然后对其进行奇异值分解,对最大和次大左奇异向量进行线性变换,得到信息序列;利用自相关函数从最大和次大右奇异向量中得到扩频码序列。该算法在失步时间未知的情况下能够同时估计出伪码序列及信息码序列,避免了传统特征值分解盲估计算法利用2个矢量空间组合扩频序列时存在的相位模糊问题。同时,在引入了矩阵的线性变换后,避免了不同时延估计结果存在模糊的问题,提高了盲估计性能。通过理论分析和计算机仿真结果表明：该算法能够有效估计扩频序列,并且具有精确度高、性能不受时延大小影响等优点。     

二进制偏置载波调制长码扩频信号的组合码盲估计

针对BOC长码扩频信号的盲估计问题,提出了一种酉矩阵变换方法对组合码(扩频序列和副载波序列的组合)进行估计,该方法可以消除矩阵与信号子空间的相位模糊关系。首先将信息序列与组合码序列的长码直扩模型建模于虚拟多用户模型;然后计算信号的自相关矩阵,并通过搜索该矩阵Frobenius范数最大值的位置来确定接收信号的失步点;接着将接收信号连续采样,按组合码周期将信号分段,对各个分段进行自相关运算,对得到的自相关矩阵进行累加平均后,进行矩阵分解;最后利用酉矩阵变换方法确定信号子空间与特征向量的关系,得到出各个信息位对应的组合码部分,对各个部分的组合码进行结合可以得出完整的组合码序列。仿真分析表明,该方法能够在较低的信噪比下达到较精确的估计性能。     

BOC调制长码扩频信号的组合码盲估计*

针对BOC长码扩频信号的盲估计问题,本文提出了一种酉矩阵变换方法对组合码(扩频序列和副载波序列的组合)进行估计。该方法可以消除矩阵与信号子空间的相位模糊关系,首先将将信息序列与组合码序列的长码直扩模型建模于虚拟多用户模型,然后计算信号的自相关矩阵,并通过搜索该矩阵Frobenius范数最大值的位置来确定接收信号的失步点,然后将接收信号连续采样,按组合码周期将信号分段,对各个分段进行自相关运算,对得到的自相关矩阵进行累加平均后,进行矩阵分解,最后利用酉矩阵变换方法确定信号子空间与特征向量的关系,得到出各个信息位对应的组合码部分,对各个部分的组合码进行结合可以得出完整的组合码序列。仿真分析表明,该方法能够在较低的信噪比下达到较精确的估计性能。     

基于Givens旋转多用户多径DS-CDMA信号伪码盲估计

针对多径多用户低信噪比下的伪码估计,提出一种基于Givens旋转多用户多径DS-CDMA信号伪码盲估计的算法.该算法在同步接收扩频信号的基础上,利用特征值分解法获得用户特征向量子空间,通过2维Givens矩阵对子空间特征向量组成的2维载荷矩阵进行旋转,当定义的载荷矩阵总方差达到极小值时停止旋转,得到伪码序列的最佳估计.该算法克服了传统特征分解法估计多用户伪码序列时的缺陷,解决了多用户多径低信噪比情况下伪码序列的盲估计问题.仿真结果表明该算法是有效的,且具有抗多径干扰的能力.     

基于F-范数的变换域通信系统同步参数估计算法

在异步条件下应用特征值分解算法估计变换域通信系统基函数时,分段得到的特征向量存在模糊现象,此时将造成系统接收性能的下降。为了解决此问题,提出了基函数周期序列的同步算法。详细分析估计基函数的特征值分解算法,推导接收数据的采样延时与其自协方差矩阵特征值的关系式,得到同步参数的最大似然估计方法,依据范数的等价性原理,进一步将最大似然估计中的最大特征值求解问题转化为F-范数的求解以降低算法复杂度。仿真结果表明:相比最大特征值算法,采用F-范数的估计算法性能一致,但计算时间明显减少,算法的估计精度与接收信噪比成正比。异步条件下当估计的基函数存在模糊时,系统接收性能在同步之后能得到较好的改善。     

基于F-范数的变换域通信系统同步参数估计算法

在异步条件下应用特征值分解算法估计变换域通信系统基函数时,分段得到的特征向量存在模糊现象,此时将造成系统接收性能的下降。为了解决此问题,提出了基函数周期序列的同步算法。详细分析估计基函数的特征值分解算法,推导接收数据的采样延时与其自协方差矩阵特征值的关系式,得到同步参数的最大似然估计方法,依据范数的等价性原理,进一步将最大似然估计中的最大特征值求解问题转化为F-范数的求解以降低算法复杂度。仿真结果表明:相比最大特征值算法,采用F-范数的估计算法性能一致,但计算时间明显减少,算法的估计精度与接收信噪比成正比。异步条件下当估计的基函数存在模糊时,系统接收性能在同步之后能得到较好的改善。     

基于延时处理的对角加载信源数估计方法

为了解决在有色噪声背景下信息论准则算法估计信源数失效以及盖氏圆方法在低信噪比下性能下降的问题,提出了一种利用接收信号延时信息的协方差矩阵对角加载技术估计信源数的方法.首先构造接收信号的延时协方差矩阵,抑制色噪声的影响,然后对延时协方差矩阵做出变换处理,得到抑制噪声后的协方差矩阵特征值,最后对得到的特征值进行对角加载技术处理,利用信息论准则进行信号源数目的估计.仿真结果表明了该算法的正确性和有效性.     

低信噪比直扩信号扩频码的盲估计方法

为了解决低信噪比直扩信号扩频码的盲估计问题,提出了一种直扩信号的协方差矩阵累加平均和离散卡洛(Karhunen-Loève,K-L)变换的方法。该方法是在已知直扩信号的扩频码周期、码速率等参数的前提下,将接收到的直扩信号以一随机确定值为起点进行周期分段以形成连续多个观察向量,求协方差矩阵并累加平均,实施离散K-L变换以得到信号所含主成分,由主成分特征向量估计观察信号的扩频码。而后对观察信号进行解扩处理,从而实现直序扩频信号的盲解扩处理。理论分析和数值结果表明了该方法非常鲁棒不易受噪声影响,在通常情况下可以工作于低于-20dB信噪比的环境下。     

基于空时矩阵的双基地MIMO雷达目标参数估计

建立了双基地多输入多输出（multiple input multiple output,MIMO）雷达信号模型,提出了一种目标发射角、接收角及多普勒频率联合估计方法。通过对接收数据协方差矩阵进行特征值分解估计目标个数,根据目标数构造空时矩阵,对所构造矩阵进行特征值分解,即可得到雷达目标多个参数的闭式解。该方法针对不同目标数的情况进行了讨论,所构造空时矩阵的维数较小,并且避免了多维非线性的谱峰搜索,还可实现自动配对,算法复杂度较低。仿真结果证明了所提算法的有效性。     

基于卡尔曼滤波压缩感知的超宽带信道估计

针对超宽带通信系统采样速率过高的难题,利用超宽带信道冲击响应的稀疏性,提出了一种基于卡尔曼滤波压缩感知的时变信道估计算法.通过将直接序列调制的超宽带发送信号进行下采样,建立压缩感知的数学模型,接收端通过卡尔曼滤波压缩感知的重构算法对信道的冲击响应进行重构.仿真结果表明,对于时变的超宽带信道采用卡尔曼滤波压缩感知算法,不仅可以有效降低采样点数,而且提高了信道估计的准确性.     

基于信号结构重构的UWB稀疏信道盲估计

针对跳时脉冲位置调制的超宽带（ultra wideband based on time hopping pulse position modulation,TH-PPM UWB）通信系统,提出一种新的稀疏信道盲估计算法。该算法首先对信号结构进行重构,把发射信号与信息符号之间的非线性模型转换为线性模型,简化了信号处理难度;然后基于重构后的线性模型,推导出接收信号一阶统计向量与信道向量之间的关系,结合UWB信道的稀疏特性,估计出UWB信道参数,避免了无谓的抽头估计,提高了估计精度。仿真结果表明：新算法的均方误差（mean squared error,MSE）性能优于基于一阶统计量的盲信道估计算法,其BER性能也仅比理想信道差约1 dB。     

压缩感知的UWB信道盲估计算法

针对超宽带系统采样速率过高难以实现的问题,利用信道稀疏性提出一种基于压缩感知的盲信道估计算法。将接收信号通过一个随机测量矩阵,利用测量信号的一阶统计量建立压缩感知的数学模型,最后利用正交匹配追踪(OMP)算法重构得到估计信道。算法只需很少测量值就可估计出信道,节省了大量的模数转换(ADC)资源,使系统实现成为可能。仿真结果表明算法具有良好的估计性能,且算法的误比特率(BER)性能相比利用准确信道只有2～3dB的差距。     

基于ESPRIT法的UWB系统同步与信道联合估计

提出基于ESPRIT算法的超宽带系统同步-信道联合估计算法.首先对接收信号进行傅立叶变换,由傅立叶变换结果计算自相关函数,基于自相关函数的信号子空间构造矩阵束,把同步、多径时延估计转化成矩阵束的特征值求解问题.求解出时延后再进一步求解信道参数.     

一种超宽带无线电的快速时延估计算法

超宽带无线电直接发射脉冲,具有非常高的时间分辨率,从而可以精确估计信号传输时延,因此比较适应精确定位应用,可是在实际应用中,在合理的时间内估计信号传输时延是一个难题。为此,提出了一种超宽带无线电的快速时延估计算法,算法分为两个阶段,首先通过接收信号强度(RSSI)进行粗粒度的时延估计,然后通过基于符号采样率的相关运算估计精确的时延。仿真结果和分析表明,算法具有时延估计精确和快速的优点。     

基于旋转不变子空间的垂直分层空时码

提出一种基于旋转不变子空间的垂直分层空时码及其直接信号检测算法。通过构造范得蒙分层空时码，可将阵列信号处理的思想应用到空时码中，利用空时相关阵的特征结构，从空时信号的旋转不变子空间中解得发射序列，实现了无需信道信息和导频的信号检测，有效地节约了估计信道时占用的频带资源。仿真结果表明，该算法在不知信道信息的情况下十分接近使用准确信道信息的相干检测器。     

非协作通信中的信噪比估计算法

研究基于信号协方差矩阵分解的信噪比估计算法.该算法使用最小描述长度准则实现了信号空间维数的估计,进而实现信噪比估计.在此基础上,提出了基于信号功率谱的信噪比估计算法.由该方法计算出接收信号的功率谱,估计出有用信号的带宽,在有用信号频带外的噪声频带上估计出噪声的功率,从而估计出信噪比值.仿真实验表明,当信噪比小于3dB时,基于信号功率谱的信噪比估计算法优于基于信号协方差矩阵分解算法.