基于PCMA的盲解调技术研究

摘要

成对载波多址技术(PCMA,Paired Carrier Multiple Access)是近些年提出来的卫星通信多址复用技术。在使用该技术的卫星通信系统中,双向通信的两个地球站采用相同的无线资源发送卫星上行信号,卫星将两路信号的混叠信号直接转发,地球站利用本地信息解调混叠信号。由于卫星下行信号是两路信号的混叠信号,非协作第三方在未知任何一路信息序列的情况下很难解调。对军事侦察而言,如何在不知道信道参数和任何一路信息序列的情况下实现PCMA信号盲解调具有重要意义。
　　对于两路信号功率相差较大的非对称PCMA信号可以采用干扰抵消等算法解调,相关研究比较成熟,因此本文主要研究功率对称的PCMA信号盲解调。本文的主要工作包括以下两个方面:(1)针对信道参数变化缓慢的近似恒参信道提出了一种基于过采样和编码辅助的PCMA盲解调算法;(2)针对存在频率快速变化及频率漂移等的随参信道提出了频偏自校正和幸存路径数目自调整算法。
　　针对信道参数变化缓慢近似恒参信道的场景,本文提出了基于过采样和编码辅助的PCMA盲解调算法。提高采样率可以充分利用接收到的模拟信号,提高盲解调性能,因此本文提出了基于过采样的逐幸存路径(PSP,Per-Survivor Processing)算法,推导了基于过采样的信道参数估计模型,采用具有较快收敛速度的指数加权递归最小二乘法(EWRLS,Exponentially Weighted Recursive Least Squares)对信道参数进行估计,使 PSP算法在低信噪比(SNR=3ffi)时仍可以实现解调。由于利用信道编码信息可以减少路径搜索数量,本文提出利用编码辅助,减小PSP算法中幸存状态的总数,降低误码率和计算量。仿真表明本文提出的算法比传统的PSP算法具有更低的解调门限,采用编码辅助能够较大幅度提高PCMA信号的盲分离性能。
　　在信道参数变化较快、存在频率漂移等随参信道场景下,频偏会随着时间积累而增加,信道参数变化加快,EWRLS算法无法跟踪信道变化,本文提出利用短时信道参数变化估计频偏误差并对频偏进行校正;信道参数估计精度不高时,PSP算法需要增加幸存路径数目,导致计算复杂度上升,本文提出使用短时信道参数变化计算信道估计精度,并据此调整幸存路径数目。仿真表明频偏自校正算法能够较好的跟踪信道频偏的变化;幸存路径数目自调整算法能够降低信道参数估计精度不高时所需的计算量。通过加入频偏自校正和幸存路径数目自调整,使上文提出的基于过采样和编码辅助的PCMA信号盲解调算法适用于信道参数变化较快及存在频率漂移的随参信道场景。

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插图索引

主要符号对照表

第一章 绪论

1.1 研究目的及意义

1.2 卫星通信概述

1.3 卫星多址技术

1.4 国内外研究现状

1.5 本文章节安排

第二章 成对载波多址技术

2.1 引言

2.2 PCMA基本原理

2.3 PCMA参数估计

2.4 PCMA盲解调简介

2.5 本章小结

第三章 恒参信道下PCMA盲解调

3.1 引言

3.2 信号模型

3.3 编码辅助简介与影响分析

3.4 基于过采样和编码辅助的PCMA盲分离算法

3.5 仿真

3.6 本章小结

第四章 随参信道下PCMA盲解调

4.1 引言

4.2 信道参数估计精度的影响因素

4.3 频偏自校正和幸存路径数目自调整的PCMA盲解调

4.4 仿真

4.5 本章小结

第五章 结束语

5.1 主要工作与创新点

5.2 后续研究工作

附录A B矩阵的修正公式推导

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文和专利