基于重叠分段MCMC的直扩信号扩频参数估计
发布时间：2021-12-19 08:23
针对多径信道环境下长码DSSS信号的盲解扩问题,提出了一种基于重叠分段和马尔科夫链蒙特卡罗（MCMC）的估计算法。算法首先将接收到的基带信号划分为若干前后重叠的短时片段,然后分别采用MCMC算法估计出每段的扩频码和信息序列,最后利用片段间重叠部分的相似性完成序列拼接。仿真结果表明,上述算法可同时用于短码和长码信号,且不受扩频序列类型的限制。在低信噪比条件下,扩频码和信息序列均能获得较好的估计性能,能够满足工程的实际需求。
【文章来源】：计算机仿真. 2020,37(02)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
观测数据的分段示意图
因此,下面采用分段建模的方法,将一个完整的扩频周期分成小的片段,保持c(n)恒定,使扩频码在每个片段的持续时间内对应一个符号,采用MCMC方法估计出扩频参数。为了进一步提高算法对长码信号的估计性能,避免扩频码极性不一致问题,按照图2所示方法将一个扩频周期向量分成S个相互重叠,重叠长度为H0,长度为H的信号片段,且有H远小于P。则式(6)可重新表示成S个下式的形式
图3给出了SNR=-9dB时,由MCMC算法所得的扩频码及信息序列估计矢量,信息序列只给出了前100个符号的结果。但在实际应用中,上述估计矢量还需进行幅度整形以得到最终的序列输出结果。由图可以看出,该算法能在低信噪比条件下很好的适应短码直扩信号。图4给出了在不同分段长度H和不同周期数目N时,算法得出的扩频码及信息序列估计性能随输入信噪比变化的曲线。具体参数为:N取100,200,300;分段长度H取8,16,且重叠部分均为H0=H-1。由图可以看到,对于短码信号的扩频码及信息序列盲估计,重叠分段的MCMC算法利用300个扩频周期的数据和8个码片周期的分段长度就能在-12dB的信噪比条件下使得估计扩频码与真实扩频码的相似度超过0.95;信息序列估计误码率低于10-2。并且,该算法性能与使用的周期数目N成正比,在数据窗足够的情况下,算法可以适应更低的信噪比,但计算量会成倍的增加。另外,随着分段长度的减少,算法性能会有所提高,但计算复杂度也同样会随着增加。因此在实际的应用中,需要考虑性能与计算复杂度的折中。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于半定松弛的长码DSSS信号扩频波形估计[J]. 张花国,李鑫,张建华,魏平. 电子学报. 2016(02)
[2]非周期长码直扩信号的伪随机码盲估计[J]. 赵知劲,顾骁炜,沈雷,詹毅. 通信学报. 2015(05)
[3]A Novel Parameter Estimation Algorithm for DSSS Signals Based on Compressed Sensing[J]. WU Shuang,TIAN Jing,CUI Wei. Chinese Journal of Electronics. 2015(02)
[4]非周期长码直扩信号的长扰码识别[J]. 赵知劲,顾骁炜,沈雷. 电子与信息学报. 2014(08)
[5]基于RJ-MCMC的DS-CDMA信号扩频码与信息序列盲估计[J]. 钟兆根,张立民,武恒州. 宇航学报. 2013(05)
[6]基于贝叶斯模型的长码DS-CDMA信号扩频码与信息序列联合估计[J]. 张立民,钟兆根,武恒州. 航空学报. 2013(05)
[7]短码DS-SS信号扩频序列及信息序列联合盲估计方法[J]. 任啸天,徐晖,黄知涛,王丰华. 通信学报. 2012(04)
[8]一种针对短码、周期长码直扩信号扩频序列盲估计方法[J]. 任啸天,徐晖,王翔,黄知涛,王丰华. 宇航学报. 2011(12)
[9]Low complexity method for spreading sequence estimation of DSSS signal in non-cooperative communication systems[J]. Chang Liang, Wang Fuping & Wang Zanji Dept. of Electrical Engineering, Tsinghua Univ., Beijing 100084, P. R. China. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2009(01)
本文编号：3544087
【文章来源】：计算机仿真. 2020,37(02)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
观测数据的分段示意图
因此,下面采用分段建模的方法,将一个完整的扩频周期分成小的片段,保持c(n)恒定,使扩频码在每个片段的持续时间内对应一个符号,采用MCMC方法估计出扩频参数。为了进一步提高算法对长码信号的估计性能,避免扩频码极性不一致问题,按照图2所示方法将一个扩频周期向量分成S个相互重叠,重叠长度为H0,长度为H的信号片段,且有H远小于P。则式(6)可重新表示成S个下式的形式
图3给出了SNR=-9dB时,由MCMC算法所得的扩频码及信息序列估计矢量,信息序列只给出了前100个符号的结果。但在实际应用中,上述估计矢量还需进行幅度整形以得到最终的序列输出结果。由图可以看出,该算法能在低信噪比条件下很好的适应短码直扩信号。图4给出了在不同分段长度H和不同周期数目N时,算法得出的扩频码及信息序列估计性能随输入信噪比变化的曲线。具体参数为:N取100,200,300;分段长度H取8,16,且重叠部分均为H0=H-1。由图可以看到,对于短码信号的扩频码及信息序列盲估计,重叠分段的MCMC算法利用300个扩频周期的数据和8个码片周期的分段长度就能在-12dB的信噪比条件下使得估计扩频码与真实扩频码的相似度超过0.95;信息序列估计误码率低于10-2。并且,该算法性能与使用的周期数目N成正比,在数据窗足够的情况下,算法可以适应更低的信噪比,但计算量会成倍的增加。另外,随着分段长度的减少,算法性能会有所提高,但计算复杂度也同样会随着增加。因此在实际的应用中,需要考虑性能与计算复杂度的折中。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于半定松弛的长码DSSS信号扩频波形估计[J]. 张花国,李鑫,张建华,魏平. 电子学报. 2016(02)
[2]非周期长码直扩信号的伪随机码盲估计[J]. 赵知劲,顾骁炜,沈雷,詹毅. 通信学报. 2015(05)
[3]A Novel Parameter Estimation Algorithm for DSSS Signals Based on Compressed Sensing[J]. WU Shuang,TIAN Jing,CUI Wei. Chinese Journal of Electronics. 2015(02)
[4]非周期长码直扩信号的长扰码识别[J]. 赵知劲,顾骁炜,沈雷. 电子与信息学报. 2014(08)
[5]基于RJ-MCMC的DS-CDMA信号扩频码与信息序列盲估计[J]. 钟兆根,张立民,武恒州. 宇航学报. 2013(05)
[6]基于贝叶斯模型的长码DS-CDMA信号扩频码与信息序列联合估计[J]. 张立民,钟兆根,武恒州. 航空学报. 2013(05)
[7]短码DS-SS信号扩频序列及信息序列联合盲估计方法[J]. 任啸天,徐晖,黄知涛,王丰华. 通信学报. 2012(04)
[8]一种针对短码、周期长码直扩信号扩频序列盲估计方法[J]. 任啸天,徐晖,王翔,黄知涛,王丰华. 宇航学报. 2011(12)
[9]Low complexity method for spreading sequence estimation of DSSS signal in non-cooperative communication systems[J]. Chang Liang, Wang Fuping & Wang Zanji Dept. of Electrical Engineering, Tsinghua Univ., Beijing 100084, P. R. China. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2009(01)
本文编号：3544087
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