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申请/专利权人：电子科技大学

摘要：本发明属于盲解扩技术领域，尤其涉及一种基于ILSP算法的多径传播的短码DS‑CDMA信号盲解扩方法。本发明为基于ILSP算法经多径信道传播的同步短码DS‑CDMA信号盲解扩方法，将接收到的同步短码DS‑CDMA信号建模成矩阵形式，然后根据信息码矩阵的特殊结构和±1特性，利用ILSP算法对接收信号矩阵进行分解，得到由用户扩频序列和信道参数卷积得到的序列构成的联合信道矩阵的估计矩阵最后利用联合信道矩阵解扩得到用户信息码矩阵。计算机仿真表明本发明即使在低信噪比条件下依然具有较好的性能。

主权项：1.一种基于内外层交替执行的多重循环的软件流水ILSP算法的信号盲解扩方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、接收到的经多径传播的短码DS‑CDMA信号可表示为 其中，R表示用户的个数，ar为第r个用户的信号幅度，br为第r个用户的信息码序列，M为信息码个数，hr为第r个用户的扩频码序列与多径信道参数的卷积序列，L为扩频增益，nn为方差为σ2的高斯白噪声；S2、经多径传播的短码DS‑CDMA信号的矩阵形式写为Y＝HAST+N，其中，JR×JR维对角矩阵A＝diaga1,…,a1,……aR,…aR为信号幅度矩阵，J为由于多径引起的码间干扰的信息码个数，L×JR维矩阵H为R个用户的扩频序列与多径系数卷积后的序列h和零构造而成的矩阵，M×JR维矩阵S是由M+J×R维信息码矩阵B的元素构造成的Toeplitz矩阵，矩阵N为接收信号中噪声的矩阵形式；S3、对于DS‑CDMA信号矩阵模型Y，由于矩阵S的Toeplitz矩阵特殊结构和±1特性，若存在模糊矩阵会破坏矩阵S的Toeplitz结构，而矩阵A为对角矩阵，即只会对矩阵H各列产生尺度影响，只需对H每列进行归一化处理即可消除，因此利用ILSP算法对矩阵Y分解得到S矩阵和H矩阵的估计矩阵和具体如下：S31、令i＝0，随机初始化M+J×R维矩阵并由矩阵得到Toeplitz形式矩阵S32、令i＝i+1，计算消除尺度影响；S33、计算由矩阵得到信息码矩阵再由矩阵得到Toeplitz形式矩阵S34、重复S32‑S33直到算法收敛或达到最大迭代次数，其中，算法收敛的条件为ε为收敛的门限值，ε＝1×10‑9，所述最大迭代次数为50次；S4、用最终得到的H矩阵的估计矩阵进行解扩得到信息矩阵S矩阵的估计矩阵

全文数据：基于ILSP算法的信号盲解扩方法技术领域本发明属于盲解扩技术领域，尤其涉及一种基于ILSP算法的多径传播的短码DS-CDMA信号盲解扩方法。背景技术直接序列扩频DSSS，DirectSequenceSpreadSpectrum通信技术由于其优秀的抗干扰和抗截获能力，广泛的应用于民用和军事通信领域，因此具有十分深远的实用价值和研究意义。DSSS通信技术是在信号发送时，利用高速率的扩频序列与信息码序列相乘，使得信号的频谱被扩宽，谱密度降低，在接收方，再用与发送时相同的高速序列与接收到的信号相乘，使信号的频谱恢复完成解扩，而噪声和干扰的频谱却被扩展了，谱密度降低，这样就很容易将噪声和干扰从信号中滤除。对于合作接收方，可以用预先知道的扩频序列从接收信号中解扩得到传输的信息码序列，但对于非合作接收方需要对接收的信号进行处理，从中提取出信号扩频序列，然后用估计得到的扩频序列解扩得到传输信息码序列。多用户场景，每个用户采用不同的扩频码序列，此时的得到的扩频序列为DS-CDMA信号，在实际应用中DS-CDMA信号的应用更加广泛，因此对DS-CDMA信号的盲解扩研究意义更大。发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种基于ILSP算法的信号盲解扩方法，本发明提出的方法适用于进多径信道传播的同步短码DS-CDMA信号盲解扩问题。为实现上述发明的目的，本发明包括以下步骤：S1、接收到的经多径传播的短码DS-CDMA信号可表示为其中，R表示用户的个数，ar为第r个用户的信号幅度，br为第r个用户的信息码序列，M为信息码个数，hr为第r个用户的扩频码序列与多径信道参数的卷积序列，nn为方差为σ2的高斯白噪声；S2、经多径传播的短码DS-CDMA信号的矩阵形式写为Y＝HAST+N，其中，JR×JR维对角矩阵A＝diaga1,…a1,……aR,…aR为信号幅度矩阵，J为由于多径引起的码间干扰的信息码个数，L×JR维矩阵H为R个用户的扩频序列与多径系数卷积后的序列h和零构造而成的矩阵，M×JR维矩阵S是由M+J×R维信息码矩阵B的元素构造成的Toeplitz矩阵，矩阵N为接收信号中噪声的矩阵形式；S3、对于DS-CDMA信号矩阵模型Y，由于矩阵S的Toeplitz矩阵特殊结构和±1特性，若存在模糊矩阵会破坏矩阵S的Toeplitz结构，而矩阵A为对角矩阵，即只会对矩阵H各列产生尺度影响，只需对H每列进行归一化处理即可消除，因此利用ILSP算法对矩阵Y分解得到S矩阵和H矩阵的估计矩阵和具体如下：S31、令i＝0，随机初始化M+J×R维矩阵并由矩阵得到Toeplitz形式矩阵S32、令i＝i+1，计算1≤r≤R，消除尺度影响；S33、计算由矩阵得到信息码矩阵再由矩阵得到Toeplitz形式矩阵S34、重复S32-S33直到算法收敛或达到最大迭代次数，其中，算法收敛的条件为ε为收敛的门限值，ε＝1×10-9，所述最大迭代次数为50次；S4、用最终得到的H矩阵的估计矩阵进行解扩得到信息矩阵S矩阵的估计矩阵进一步地，重复S31-S34，即重复ILSP算法Q次，选择迭代效果最好的一次作为最终结果，其中，Q为不为零的自然数。进一步地，重复S31-S34，即重复ILSP算法算法40次，选择迭代效果最好的一次作为最终结果。本发明的有益效果是：本发明为基于ILSP算法经多径信道传播的同步短码DS-CDMA信号盲解扩方法，将接收到的同步短码DS-CDMA信号建模成矩阵形式，然后根据信息码矩阵的特殊结构和±1特性，利用ILSP算法对接收信号矩阵进行分解，得到由用户扩频序列和信道参数卷积得到的序列构成的联合信道矩阵的估计矩阵最后利用联合信道矩阵解扩得到用户信息码矩阵。计算机仿真表明本发明即使在低信噪比条件下依然具有较好的性能。附图说明图1是本发明基于ILSP算法多径传播的短码DS-CDMA信号盲解扩方法的一种具体实施方式流程图。图2是本发明实施例1中，不同用户数的信息码矩阵估计矩阵的误码率随信噪比的变化曲线。图3是本发明实施例2中，不同用户个数的联合信道矩阵估计矩阵的归一化均方误差随信噪比的变化曲线。具体实施方式下面结合附图对本发明进行说明。实施例1、本次实施的目的是对不同用户个数的信息码矩阵误码率随信噪比变化进行仿真，图1是本发明基于ILSP算法的经多径信道传播的同步短码DS-CDMA信号的一种具体实施方式流程图。如图1所示，本发明实现多径传播的同步短码DS-CDMA信号盲解扩方法包括以下步骤：步骤1：接收到的经多径传播的短码DS-CDMA信号可表示为其中，R表示用户的个数，本次实施为R＝3和R＝4，ar为第r个用户的信号幅度，本次实施中为随机数，br为第r个用户的信息码序列，本次实施中信息码序列和扩频码序列都为±1序列，M为信息码个数，本次实施M＝100，扩频增益L＝31，个用户的多径信道参数皆为[1,0.9,0.7,0.5,0.3,0.15]，hr为第r个用户的扩频码序列与多径信道参数的卷积序列，nn为方差为σ2的高斯白噪声。步骤2：由步骤1可知，经多径传播的短码DS-CDMA信号的矩阵形式可写为Y＝HAST+N其中JR×JR维对角矩阵A＝diaga1,…a1,……aR,…aR为信号幅度矩阵，J为由于多径引起的码间干扰的信息码个数，L×JR维矩阵H为R个用户的扩频序列与多径系数卷积后的序列h和零构造而成的矩阵，M×JR维矩阵S是由M+J×R维信息码矩阵B的元素构造成的Toeplitz矩阵，矩阵N为接收信号中噪声的矩阵形式。单个用户的信息码矩阵的结构如下式所示步骤3：对于上述介绍的DS-CDMA信号矩阵模型Y，由于矩阵S的Toeplitz矩阵特殊结构和±1特性，若存在模糊矩阵会破坏矩阵S的Toeplitz结构，而矩阵A为对角矩阵，即只会对矩阵H各列产生尺度影响，只需对H每列进行归一化处理即可消除，因此我们可以直接利用ILSP算法对矩阵Y分解得到S矩阵和H矩阵的估计矩阵和具体实现步骤：令i＝0，随机初始化M+J×R维矩阵并由矩阵得到Toeplitz形式矩阵令i＝i+1，计算1≤r≤R，消除尺度影响；计算由矩阵得到信息码矩阵再由矩阵得到Toeplitz形式矩阵重复步骤2～3直到算法收敛或达到最大迭代次数，算法收敛的条件为其中，ε为收敛的门限值，通常取为1×10-9，在本方法中，最大迭代次数设为50。为了提高算法性能，重复步骤1～4多次本方法选为40，选择迭代效果最好的一次作为最终结果。步骤4：用最终得到的H矩阵的估计矩阵进行解扩得到信息矩阵S矩阵的估计矩阵将得到的估计矩阵与原数据矩阵进行比对，统计误码率，同时与相同情况下的合作通信进行对比合作通信时，联合信道矩阵H为已知，通过公式S＝signH-1Y可求得用户信息码矩阵，并绘制误码率随信噪比变化的曲线。本次实施进行1000次蒙特卡洛实验，最终得到的信息码矩阵误码率随SNR变化曲线如图2所示。从图中可以看出本发明提出的盲解扩方法在低信噪比情况下性能良好，误码率随用户数的增加而增大，与理论相符。实施例2、本次实施的目的是在不同用户个数条件下，对联合信道矩阵的归一化均方误差率随SNRSignalNoiseRate，信噪比变化进行仿真。本次实施用户个数为R＝3和R＝4，且其它条件与实施1相同，联合信道的归一化均方误差由下式计算得到：进行1000次蒙特卡罗实验，最终得到的联合信道矩阵归一化均方误差随SNR变化曲线如图3所示。从图中可以看出本发明提出的盲解扩方法在低信噪比情况下性能良好，联合信道的归一化均方误差随信噪比的增加而减小，即逐渐逼近真实值，与理论相符。

权利要求：1.一种基于内外层交替执行的多重循环的软件流水ILSP算法的信号盲解扩方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、接收到的经多径传播的短码DS-CDMA信号可表示为其中，R表示用户的个数，ar为第r个用户的信号幅度，br为第r个用户的信息码序列，M为信息码个数，hr为第r个用户的扩频码序列与多径信道参数的卷积序列，L为扩频增益，nn为方差为σ2的高斯白噪声；S2、经多径传播的短码DS-CDMA信号的矩阵形式写为Y＝HAST+N，其中，JR×JR维对角矩阵A＝diaga1,…,a1,……aR,…aR为信号幅度矩阵，J为由于多径引起的码间干扰的信息码个数，L×JR维矩阵H为R个用户的扩频序列与多径系数卷积后的序列h和零构造而成的矩阵，M×JR维矩阵S是由M+J×R维信息码矩阵B的元素构造成的Toeplitz矩阵，矩阵N为接收信号中噪声的矩阵形式；S3、对于DS-CDMA信号矩阵模型Y，由于矩阵S的Toeplitz矩阵特殊结构和±1特性，若存在模糊矩阵会破坏矩阵S的Toeplitz结构，而矩阵A为对角矩阵，即只会对矩阵H各列产生尺度影响，只需对H每列进行归一化处理即可消除，因此利用ILSP算法对矩阵Y分解得到S矩阵和H矩阵的估计矩阵和具体如下：S31、令i＝0，随机初始化M+J×R维矩阵并由矩阵得到Toeplitz形式矩阵S32、令i＝i+1，计算消除尺度影响；S33、计算由矩阵得到信息码矩阵再由矩阵得到Toeplitz形式矩阵S34、重复S32-S33直到算法收敛或达到最大迭代次数，其中，算法收敛的条件为ε为收敛的门限值，ε＝1×10-9，所述最大迭代次数为50次；S4、用最终得到的H矩阵的估计矩阵进行解扩得到信息矩阵S矩阵的估计矩阵2.根据权利要求1所述的一种基于ILSP算法的信号盲解扩方法，其特征在于：重复S31-S34，即重复ILSP算法Q次，选择迭代效果最好的一次作为最终结果，其中，Q为不为零的自然数。3.根据权利要求1所述的一种基于ILSP算法的信号盲解扩方法，其特征在于：重复S31-S34，即重复ILSP算法40次，选择迭代效果最好的一次作为最终结果。

百度查询： 电子科技大学 基于ILSP算法的信号盲解扩方法