基于CDMA信号的DOA估计方法研究

摘要

无线通信技术在当今通信领域发展迅猛,应用广泛,成为最为活跃且富有挑战性的研究课题。码分多址(Code Division Multiple Access,简称CDMA)通信方式由于以扩频理论为基础,使其具有抗干扰,能在低功率谱密度下工作等优势,所以成为了第三代移动通信系统的核心技术,为提高系统性能质量,阵列天线技术在移动通信系统中必不可少,而其中的空间谱估计也成为了近十几年来的研究热点。
　　波达方向(DOA)估计在阵列信号处理中是一个重要的研究领域,在众多现有的方法中,基于子空间的算法由于它的高分辨和低复杂度特点,受到了最多关注与研究。CDMA无线通信系统复杂,诸如MUSIC的子空间算法难以直接利用。在CDMA系统中每个传输的用户信号都被分配了独特的扩频码,这些扩频码大都具有尖锐的自相关特性和较好的互相关特性。全文围绕如何利用这一特点对基于CDMA信号的波达方向估计做出了研究。主要分为以下三个部分:
　　第一部分首先考虑单径情况下的DOA估计,由于MUSIC算法在阵列信号处理中是一种代表性的高分辨率DOA估计技术。它要求阵元数至少比入射信号数多1。然而在 CDMA系统中由于用户数量众多,上述约束往往是不适用的,所以在已知用户扩频码的情况下,采用码匹配滤波对接收信号进行预处理,再利用MUSIC算法对各个用户进行角度估计,最后考虑了多径情况,将多用户检测中的解相关检测结合到码匹配滤波之后,可以在一定程度上抑制多径及多址干扰。
　　第二部分将伪码估计与DOA估计结合起来,针对非协作通信环境下,接收端不知道期望用户扩频码的情形对CDMA信号进行DOA估计。首先采用基于特征分解的方法对伪码进行估计,在获得扩频码序列后通过前面介绍的基于码匹配滤波的并行MUSIC算法得到各个用户的角度估计值。
　　第三部分将介绍联合角度时延的估计算法,由于多径的影响,接收端在处理CDMA信号时,时延也是一个重要的影响参数。先给出了联合角度时延估计中两个重要概念,阵列流形和时间流形。最后介绍基于TST-MUSIC的CDMA信号联合角度时延估计算法,该算法通过结合时域滤波以及空域波束形成技术最后得到相匹配的各个路径时延角度估计值。

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第一章 绪论

1.1研究背景及其意义

1.2国内外研究现状和发展态势

1.3本论文的结构安排

第二章 扩频信号空间谱估计理论基础

2.1扩频通信理论基础

2.2空间谱估计理论及算法

2.3经典谱估计算法

2.4空间谱估计影响因素

2.5小结

第三章 伪码已知时的CDMA信号DOA估计

3.1基于码匹配滤波的DOA估计

3.2基于解相关的多径CDMA信号DOA估计

3.3小结

第四章 伪码未知时的CDMA信号DOA估计

4.1基于特征分解的CDMA信号伪码估计

4.2伪码未知时的DOA估计算法

4.3小结

第五章 CDMA信号联合角度-时延估计

5.1数据模型

5.2联合角度时延估计算法

5.3基于TST-MUSIC的CDMA信号联合角度时延估计

5.4小结

第六章 总结和展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果