异步短码DS‑CDMA信号盲解扩方法与流程

本发明属于盲解扩技术领域，尤其涉及一种基于ilsp算法的异步短码ds-cdma信号盲解扩方法。

背景技术：

直接序列扩频(dsss，directsequencespreadspectrum)通信技术由于其优秀的抗干扰和抗截获能力，广泛的应用于民用和军事通信领域，因此具有十分深远的实用价值和研究意义。dsss通信技术是在信号发送时，利用高速率的扩频序列与信息码序列相乘，使得信号的频谱被扩宽，谱密度降低，在接收方，再用与发送时相同的高速序列与接收到的信号相乘，使信号的频谱恢复完成解扩，而噪声和干扰的频谱却被扩展了，谱密度降低，这样就很容易将噪声和干扰从信号中滤除。对于合作接收方，可以用预先知道的扩频序列从接收信号中解扩得到传输的信息码序列，但对于非合作接收方需要对接收的信号进行处理，从中提取出信号扩频序列，然后用估计得到的扩频序列解扩得到传输信息码序列。多用户场景，每个用户采用不同的扩频码序列，此时的得到的扩频序列为ds-cdma信号，在实际应用中ds-cdma信号的应用更加广泛，因此对ds-cdma信号的盲解扩研究意义更大。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出了一种异步短码ds-cdma信号盲解扩方法，本发明提出的方法适用于异步短码ds-cdma信号盲解扩问题。

为实现上述发明的目的，本发明包括以下步骤：

s1、异步短码ds-cdma信号的各个用户信号到达时间不同即各个用户的延迟不同，因此非合作接收端接收到的异步短码ds-cdma信号经码元速率采样后表示为其中，r表示用户个数，n为信号样本长度，为用户r的信号幅度，τr表示第r个用户的传输时延，η(n)表示方差为σ²的高斯白噪声，m为异步短码dars-cdma信号中的信息码个数，sr表示用户r的信息码序列，l表示扩频序列的周期，cr表示用户r的扩频码序列；

s2、异步短码ds-cdma信号的矩阵形式可写为y＝has^t+n，用户r的子矩阵块sr和hr的结构为其中，2r×2r维对角矩阵a＝diag(a1,a1,……ar,ar)，l×2r维矩阵h为r个用户的l×2r维扩频序列矩阵c构造而成的矩阵，m×2r维矩阵s是由(m-1)×r维信息码矩阵b的元素构造，矩阵n为噪声矩阵；

s3、对于上述介绍的ds-cdma信号矩阵模型，由于矩阵s结构特殊和元素±1特性，而矩阵a为对角矩阵及可以归入矩阵h中，直接采用ilsp算法分解得到s矩阵，具体实现步骤如下：

s31、令i＝0，随机初始化m×2r维矩阵

s32、令i＝i+1，计算

s33、计算

s34、重复s32-s33直到算法收敛或达到最大迭代次数，算法收敛的条件为其中，ε为收敛的门限值，ε＝1×10^-9，最大迭代次数设为50；

s4、得到扩频码矩阵h的估计矩阵由估计得到的矩阵解扩得到用户信息码矩阵的估计矩阵

进一步地，为了提高算法性能，重复s1-s34q次(本方法选为40)，选择τ最小的一次作为最终结果,其中，q为不为零的自然数。

进一步地，为了提高算法性能，重复s1-s34q＝40次，选择τ最小的一次作为最终结果。

本发明的有益效果是：

本发明为基于ilsp算法异步短码ds-cdma信号盲解扩方法，将接收到的异步短码ds-cdma信号建模成矩阵形式，然后根据信息码矩阵的特殊结构和±1特性，利用ilsp算法对接收信号矩阵进行分解，得到估计矩阵最后利用联合信道矩阵解扩得到用户信息码矩阵。计算机仿真表明本发明即使在低信噪比条件下依然具有较好的性能

附图说明

图1是本发明基于ilsp算法的异步短码ds-cdma信号盲解扩方法的一种具体实施方式流程图。

图2是本发明具体实施中，不同用户数的信息码矩阵估计矩阵的误码率随信噪比的变化曲线。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行说明。

本次实施的目的是对不同用户个数的信息码矩阵误码率随信噪比变化进行仿真，图1是本发明基于ilsp算法的异步短码ds-cdma信号的一种具体实施方式流程图。如图1所示，本发明实现异步短码ds-cdma信号盲解扩方法包括以下步骤：

步骤1：接收到的异步短码ds-cdma信号可表示为

其中，r表示用户的个数，本次实施为r＝2和r＝3，ar为第r个用户的信号幅度，本次实施中为随机数，sr为第r个用户的信息码序列，本次实施中信息码序列和扩频码序列都为±1序列，m为信息码个数，本次实施m＝30，扩频增益l＝31，cr表示用户r的扩频码序列。η(n)为方差为σ²的高斯白噪声。

步骤2：由步骤1可知，异步短码ds-cdma信号的矩阵形式可写为

y＝has^t+n

其中2r×2r维对角矩阵a＝diag(a1,a1,……ar,ar)，l×2r维矩阵h为r个用户的l×2r维扩频序列矩阵c构造而成的矩阵，m×2r维矩阵s是由(m-1)×r维信息码矩阵b的元素构造，矩阵n为噪声矩阵。

单个用户r的子矩阵块sr和hr的结构为

步骤3：对于上述介绍的ds-cdma信号矩阵模型，由于矩阵s结构特殊和元素±1特性，而矩阵a为对角矩阵及可以归入矩阵h中，我们可以直接采用ilsp算法分解得到s矩阵。

具体实现步骤：

(1)令i＝0，随机初始化m×2r维矩阵

(2)令i＝i+1，计算

(3)计算

(4)重复步骤(2)～(3)直到算法收敛或达到最大迭代次数，算法收敛的条件为

其中ε为收敛的门限值，通常取为1×10^-9，在本算法中，最大迭代次数设为50。

(5)为了提高算法性能，重复步骤(1)～(4)多次(本方法选为40)，选择效果最好(τ最小)的一次作为最终结果。

步骤4：得到扩频码矩阵h的估计矩阵由估计得到的矩阵解扩得到用户信息码矩阵的估计矩阵

将得到的估计矩阵与原数据矩阵进行比对，统计误码率，同时与相同情况下的合作通信进行对比(合作通信时，联合信道矩阵h为已知，通过公式s＝sign(h^-1y)可求得用户信息码矩阵)，并绘制误码率随信噪比变化的曲线。本次实施进行1000次蒙特卡洛实验，最终得到的信息码矩阵误码率随snr变化曲线如图2所示。从图中可以看出本发明提出的盲解扩方法在低信噪比情况下性能良好，误码率随用户数的增加而增大，与理论相符。