基于ds-cdma体制的非正交码字同频多波束分离方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于DS-CDMA体制的非正交码字同频多波束分离方法，属于数字 信号处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 扩频通信技术具有抗干扰能力强，隐蔽性好等特性，广泛应用在了数字蜂窝移动 通信系统，卫星移动通信，室内无线通信和未来的个人通信中。在扩频系统中，直接序列扩 频码分多址（DS-CDMA)系统是目前应用最广泛的扩频系统。扩频码的设计对系统容量有着 至关重要的作用，系统容量和性能直接与码字的互相关性和自相关性相关。
[0003] 在多波束网络中，所有用户波束均占有同一整个频段与同一整个时隙，所以划分 不同用户的正交参量既不能用频段，也不能用时隙，而是用各自不同的编码序列的自相关 函数来区分，或者说靠信号的不同波形来区分。从频域或时域上看，多个基于DS-CDMA体制 的多用户信号是相互重叠的，因此，采用传统的滤波器是不能分离信号的，对应某用户发送 的信号，只有与其相匹配的接收机通过相关检测才可以正确的接收。
[0004] 在多波束网络实际系统中，多波束网络中模拟器件的幅相不一致性等因素会导 致阵列通道间各输出波束的幅相关系偏离预设值。因此精确估算出天线系统的多波束同 频CDMA信号的幅相关系具有重要的实际意义，需要精确估算出天线系统的通道幅相不一 致性并进行补偿，以保证波束成形的质量。幅相一致性测试仪测试精度要求达到幅度小于 O.ldB，相位小于1°。在数字多波束幅相测试系统中，采用了基于DS-CDMA体制的非正交 码字多波束分离方法进行同频多波束的分离，从而解算得到相应的多波束间的幅相不一致 性。
[0005] 在多波束形成产生模块中，由于同频多波束信号的叠加，在时域和频域上都没有 办法对多波束信号进行分离，因此不能用用时分多址（TDMA)和频分多址（FDMA)两种方法， 只能采用码分多址（CDMA)进行波束分离。要达到多路多用户的目的，就要有足够多的伪随 机序列，而这些伪随机序列又要有良好的自相关性和互相关性。利用自相关性很强而互相 关值为〇或者很小的周期性码序列是较好的选择。这种PN码组的非零互相关系数会引起 各用户间的相互干扰，即多址干扰，在异步传输信道以及多径传播环境中，多址干扰将更加 严重。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为去除分离各个波束中的多址干扰问题，通过一种基于DS-CDMA体制的非正交码字同频多波束分离方法，将多波束网络中的各个阵列通道间输出的同频波 束进行分离，且准确估算出分离后各个波束的幅相不一致性。
[0007]本发明是通过以下技术方案实现的。
[0008] -种基于DS-CDMA体制的非正交码字同频多波束分离方法，包括如下步骤：
[0009] 步骤一、波束信号生成器预设各个用户的幅相关系，其中用户指在DS-CDMA体制 下的通信用户，每一个用户对应着一组非正交码字，并将预设的各个用户的幅相关系和各 个用户各自对应的非正交码字相乘，最终得到有幅度和相位信息的基带多波束信号；
[0010] 步骤二、将步骤一得到的各个用户对应的基带多波束信号分别经过成形滤波器进 行波形成形；
[0011] 步骤三、将波形成形后的基带多波束信号进行多路并行混频，各路信号的频谱从 基带搬移到中频或射频频段，将混频后的多路信号叠加，得到同频多波束信号；
[0012] 步骤四、幅相一致性测试仪接收同频多波束信号，进行下变频，将同频多波束CDMA 信号搬移到基带，同时进行滤除二倍频的操作，得到基带多波束信号；
[0013] 步骤五、将基带的多波束信号经过匹配滤波器进行匹配滤波，得到无码间串扰的 基带多波束信号；
[0014] 步骤六、接收端接收步骤五得到的基带多波束信号，将其经过数字匹配滤波器，进 行多路并行数字匹配滤波，并输出各用户波束的相关峰。
[0015] 具体数字匹配滤波方法为：接收端收到的步骤五得到的基带多波束信号为r，输 出的相关峰信号为I，A为数字匹配滤波器内置的PN码组，该PN码组是步骤一中各个用户 对应的非正交码字的合集，AH表示PN码组的转置，数字匹配滤波的运算公式为S=;
[0016] 步骤七、将各个用户波束的相关峰和解相关矩阵联合解算，即可得到无多址干扰 的分离多波束；
[0017] 所述解相关矩阵的公式为h= (AHA) \其中右上角"-1"表示矩阵求逆。若令期望 求解出的无多址干扰的分离多波束信号为e则解算公式为e::= /z石；
[0018] 经过上述七个步骤即完成了基于DS-CDMA体制的非正交码字同频多波束分离。
[0019] 有益效果
[0020] 本发明方法可将多波束网络中各个阵列通道间输出的同频波束进行分离，并且准 确解算出各个波束分量的幅度和相位关系。在本发明中使用了解相关运算，解相关矩阵包 含了PN码组的自相关和互相关系数，引入的PN码组与码组间的多址干扰可以用解相关运 算消除。在测试系统中使用非完全正交特性的PN码在幅相一致性测试仪中进行匹配滤波， 确保幅度相位测量精度仅受限于接收机内部热噪声，而不受多址干扰的影响。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明基于DS-CDMA体制的非正交码字同频多波束分离方法的工作框图；
[0022] 图2是本发明基于DS-CDMA体制的非正交码字同频多波束分离方法中的波束信号 生成器的工作原理图；
[0023] 图3是本发明基于DS-CDMA体制的非正交码字同频多波束分离方法中的幅相一致 性测试仪的工作原理图。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明和详细描述。
[0025] 图1是本发明的工作框图。信号在波束信号生成器中依照预设的幅度和相位关系 对非正交的伪随机码进行一一相乘，然后将多用户信号进行多路并行的波形成型和混频操 作。多波束信号发生器产生的M个波束的信号经过波束形成网络，波束形成网络中模拟器 件的幅相不一致性等因素会导致阵列通道间各输出波束的幅相关系偏离预设值。多波束网 络输出N个馈源信号传输给多波束幅相测试系统，系统进行下变频、匹配滤波、数字匹配滤 波，解相关等操作最终解算出多用户之间的相对应幅相关系。
[0026] 图2是本发明中波束信号生成器的工作原理图。由图可知，在波束