非周期性扩频信号的检测与估计

摘要

由于对通信安全、抗干扰能力、频带利用率和信号隐秘性等要求的提高，一种有效的信号形式——非周期性直扩信号在民用和军用通信中逐渐得到广泛应用。由于它的一个扩频码序列周期包括多个信息码元周期，即不同信息码元对应的扩频伪码序列是变化的，它有别于以往一般的直扩信号；且不同信息码互相独立，破坏了伪码的相关性；使非周期性直扩信号的检测与参数估计成为非协作通信领域研究的热点和难点。
　　 本文主要研究基于高阶统计量和循环相关谱理论的非周期性直扩信号检测与参数估计。
　　 首先简要介绍了非周期性直扩通信系统组成与信号模型、高阶统计量和循环相关谱理论。
　　 然后，推导了非周期性直扩信号的二阶矩m2s(τ)及四阶矩切片m4s(0,0,0)、m4s(0,0,τ)、m4s(0,τ,τ)、m4s(τ,τ,τ)和混噪非周期性直扩信号的二阶矩m2x(τ)及四阶矩切片m4x(0,0,0)、m4x(0,0,τ)、m4x(0,τ,τ)、m4x(τ,τ,τ)；根据二阶矩和四阶矩切片特性，提出了基于二阶矩检测法(EJJ)和基于二次四阶矩时域检测法(ECSJS)；根据混噪非周期直扩信号四阶矩切片含有载频信息，提出了基于二次四阶矩频域检测法(ECSJP)；接着推导了四阶矩切片m4x(0,0,τ)的循环相关谱Say，根据循环频域上含有载频信息，提出了基于四阶矩切片的循环相关谱检测法(SJXH)。仿真结果表明：本文提出的SJXH法检测性能最好，在检测概率为90[％]时，比时延数取最佳的ECSJS法改善信噪比约0.5dB，比ECSJP法改善信噪比约1.5dB，比EJJ法改善信噪比约3dB，检测性能比已有方法好得多，如：比二次谱法改善信噪比约10dB，比平方倍频法改善信噪比约15dB。
　　 最后，根据混噪非周期直扩信号四阶矩切片及其循环相关谱含有载频信息，提出了基于二次四阶矩切片的载频估计方法(ECSJSP)和基于四阶矩切片的循环相关谱的载频估计方法(SJXHP)；并推导给出了基带非周期性直扩信号的四阶矩切片的二次谱，基于此二次谱分别提出了伪码周期估计方法和伪码速率估计方法。仿真结果表明：载频估计方法中，当估计归一化标准差低于10-2时，本文提出的ECSJSP法和SJXHP法比倍频法改善信噪比分别为12dB和13dB，倒谱法无法估计非周期性直扩信号载频；在估计归一化标准差为10-3时，本文所提出的伪码周期估计方法比时域相关法改善信噪比约4dB，比二次谱法改善约5dB；在估计归一化标准差为10-2时，本文提出的伪码速率估计方法比时域相关法和二次谱法改善信噪比约2dB，比倒谱法改善信噪比6dB以上。