基于谱分析方法的DS-UWB信号参数盲估计

摘要

在军事和政府部门，直接序列超宽带(DS-UWB)技术主要应用在低截获避障/测高雷达、无人机数据链，无线内部保密通信等领域。能够在非合作条件下，检测出超宽带系统中的某些参数或者检测接收到信号信息，对于电子对抗和军事用处上具有很重要的意义，另一方面，为各种频谱资源进行合理的管理和利用，管理部门也迫切需要一个合理的无线资源管理的办法。
　　 本文主要讨论基于谱分析方法的DS-UWB信号参数盲估计问题。从谱分析角度出发，应用谱分析理论、方法，采用二次谱、高阶谱和循环谱理论作为分析DS-UWB信号的数学工具，完成DS-UWB信号伪随机序列周期估计和码片宽度估计，并完成信号检测：同时在理论分析的基础上分析密集多径对DS-UWB信号检测和参数盲估计的影响。论文主要工作及主要创新如下：
　　 (1)对密集多径DS-UWB信号二次谱研究的基础上，得出二次谱分析方法可以盲估计出密集多径DS-UWB信号的伪随机序列周期。在密集多径环境下，接收DS-UWB信号的二次谱会产生多径信号之间的交叉项，交叉项就表现为主峰周围的小脉冲，这些交叉项都比较小，但是仍然对二次谱检测DS-UWB信号性能有一定的影响，二次谱累加平均次数稍微多于没有密集多径影响时的次数。
　　 (2)在基于四阶累积量的DS-UWB信号的检测研究中，本文主要利用理论论述和仿真分析相结合的方法来分析该检测方法的可行性和检测性能特性。分析结果为：在理论上，四阶累积量能够更好地抑制高斯类噪声。
　　 (3)在密集多径DS-UWB信号的谱相关分析中，提出利用循环相关方法估计密集多径DS-UWB信号码片宽度的理论。应用线性周期时变变换系统比较严格地推导出了密集多径DS-UWB信号的谱相关密度函数，通过理论推导得出：密集多径环境的影响对于谱相关方法估计码片宽度没有影响，这种方法不会产生“能量”分散的现象，可以克服密集多径的影响。同时也指出，谱相关密度函数的计算比较复杂，检测性能上的优势是牺牲计算时间得到的。计算机仿真结果也验证了谱相关方法估计码片宽度的可行性。
　　 上述谱分析方法分别用于估计密集多径DS-UWB信号的伪随机序列周期和码片宽度，通过计算机仿真，结果显示都能够在-20dB完成参数盲估计。