Fast method for spreading sequence estimation of DSSS signal based on maximum likelihood function

To estimate the spreading sequence of the direct sequence spread spectrum (DSSS) signal, a fast algorithm based on maximum likelihood function is proposed, and the theoretical derivation of the algorithm is provided. By simplifying the objective function of maximum likelihood estimation, the algorithm can realize sequence synchronization and sequence estimation via adaptive iteration and sliding window. Since it avoids the correlation matrix computation, the algorithm significantly reduces the storage requirement and the computation complexity. Simulations show that it is a fast convergent algorithm, and can perform well in low signal to noise ratio (SNR).

基于延迟相乘和能量累积的DSSS信号参数估计算法

针对直接序列扩频(direct sequence spread spectrum,DSSS)信号截获和参数盲估计问题,提出了一种采用延迟相乘和能量累积实现DSSS信号参数估计的新方法。该算法采用延迟相乘估计伪随机码(pseudonoise,PN)周期,将延迟相乘序列分成连续的片断,通过累积能量最大值搜索估计信息码周期,实现了PN码序列和信息序列的估计。理论分析和仿真结果表明,在加性高斯白噪声条件下,对扩频增益为GpdB的DSSS信号,在信噪比高于-Gp/2 dB的条件下,该算法能够实现稳定的参数提取。该算法不需要预先设定门限和参数,适合采用硬件设计实现。

基于LDPC-FFT-DSSS的通用宽带数据链上行链路NBJ抑制方案

针对现阶段通用宽带数据链窄带干扰(Narrow Band Jamming,NBJ)抑制中信噪比要求高的问题,该文提出了一种基于LDPC-FFT-DSSS的宽带数据链上行链路的NBJ抑制方案,分析了方案的实现过程,完成了不同条件下的窄带干扰抑制仿真。结果表明:该方案在较低信噪比条件下不仅对单音干扰有良好的抑制功效,更有效抑制了多音干扰,在现有通用宽带数据链的误码率条件下,当干信比为30dB时,该方案可以获得的信噪比增益至少为8dB。

一种DSSS信号载频与码片速率的估计方法

在军事通信领域中,为解决抗干扰问题,直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)信号具有较低的功率谱密度,信号淹没在背景噪声中,侦查难度较大。针对低信噪比DSSS信号载频与码片速率检测的难题,为提高通信系统的性能,消除噪声,利用循环统计量的循环特性可以体现出循环平稳信号的频率参数,高阶循环累积量可以有效地抑制任何平稳噪声与非平稳高斯有色噪声的特点,提出了一种可同时对DSSS信号的载频与码片速率进行盲估计的方法。通过对不同延时切片的选择可以实现低信噪比DSSS信号载频与码片速率的检测,不需要任何的先验信息,在低信噪比的情况下有较好的估测效果。仿真实验验证了估计方法有效性。

基于时变白化滤波器的DSSS系统干扰盲检测

将循环维纳滤波应用于直接序列扩频(direct sequence spread spectrum,DSSS)系统的干扰检测,并提出了一种干扰盲检测器,称之为时变白化滤波检测器。由于DSSS信号和干扰信号具有不同的循环平稳特征,因此可以调整时变白化滤波检测器的滤波器系数,使干扰检测器的输出只包含背景噪声和干扰信号,从而实现干扰盲检测。仿真结果表明,采用本文提出的循环平稳干扰检测器的DSSS接收系统能够在较大的干信比范围内检测干扰信号的存在,并且在性能上优于时不变白化滤波检测器。

基于相关-循环谱方法的DSSS/BPSK信号检测与识别

在通信侦察、频谱监测等非协作通信领域，直接序列扩频（Direct Sequence Spread Spectrum，DSSS）信号得到广泛应用。但其低功率谱密度发射的隐蔽性，抗干扰能力强等特点增加了通信对抗中信号截获、检测和分析的难度。低信噪比情况下，针对DSSS／BPSK信号与同调制类型窄带BPSK信号的辨别问题，利用直扩信号的循环平稳性、扩频序列的周期性和良好的自相关性，给出相关一循环谱算法，进行直扩信号的检测识别。对该算法进行了仿真实验，并与相关积累法和倒谱法比较，实验结果说明该算法具有更低的信噪比容限和更高的检测识别正确率。

一种基于ITD算法的直扩信号检测算法

固有时间尺度分解(ITD)算法是一种局域波分解算法,该文对直接序列扩频信号ITD分解,提出了一种通过频域粗搜索和细搜索分别检测直扩信号码片速率和载波频率的快速算法。该算法以瞬时幅度作为分析参量,先设置截止频率对信号低通滤波处理,并通过引入伴随频率达到抑制噪声的目的,利用了固有时间尺度分解算法时频分辨率高,运算速度快的优势。仿真结果显示在-15dB信噪比下能够有效地检测出码片速率和载波频率。

长码直扩信号的符号速率盲估计方法

针对长码直接序列扩频(DSSS)信号的符号速率估计的难题,提出了基于相关处理的方法。该方法首先估计长码直扩信号的相关函数二阶矩,然后将相关函数二阶矩的估计作为输入信号进行预处理,以去除扩频码周期处的峰值。对预处理后的信号再次进行自相关处理,则所得的信号的频谱中含有符号速率谱线。理论分析和计算机仿真证明了所提出的算法的有效性。

研究片内多径分离技术在基于RSSI定位中的应用

无线传感器网络中基于接收信号强度指示(RSSI)的定位易受多径干扰。传统的基于RSSI定位方法主要通过增加测距样本来抵抗多径干扰,而在物理层研究抗多径干扰的较少。该文将片内多径分离技术应用于基于RSSI的定位中,通过抽取每个码片的第1个采样点进行相关解扩得到分离多径后的直达径,并求其功率得到抗多径干扰的RSSI值。理论分析其多径的分离能力,信噪比损失情况。最后通过仿真比较了传统方法与该文方法求得的RSSI值方差,该文方法在多径信道下的方差更小。

PN码相位精确测量的累加最小二乘法

利用最小二乘(LS)法可以实现PN码相位的精确测量,但该方法对粗同步要求高,难以满足实际工程需求。给出了一种新的累加LS法的实现结构,在该结构下根据鉴相曲线的波形变化特征,利用累加后的离散鉴相曲线的最大值和最小值点作为特征基准点,取最值之间的数据进行LS线性拟合,实现粗同步于半个码元宽度以内的伪码相位精确测量。理论分析表明,该方法的鉴相特性呈线性特征,可以有效使用累加LS线性拟合方法。仿真结果表明,该方法相比于其他方法使用范围更广,测量精度更高。

非周期长码直扩信号的伪随机码盲估计

研究了m序列三阶相关函数特性,证明了不同周期m序列三阶相关函数存在共同峰,推导得到共同峰的特性以及共同峰坐标与m序列本原多项式之间对应关系,基于上述理论提出了非合作通信下的非周期长码直扩信号伪随机码估计方法。加性高斯白噪声下的仿真结果表明,本方法仅需1/4倍长码周期长度信号和4 d B信噪比,估计非周期长码直扩信号的扩频码和长扰码的正确概率就可达到99%以上。

非合作水声低载噪比直接序列扩频信号的载频估计方法

在非合作条件下,该文针对水声直接序列二相调制扩频信号的载频估计,提出了一种在载噪比较低和信号产生较大畸变情况下仍保持一定估计准确度的方法。分析了该类信号的功率谱特性,利用其载频处的谱包络下凹特性,提出功率谱包络局部极小值载频估计方法。论文采用重心法获得载频初值,再通过初值附近的局部最小值搜索以获得载频的精确估计。该算法复杂度低,低载噪比和信号失真情况下鲁棒性好,具有一定的实用价值。采用蒙特卡洛方法进行了仿真验证与性能评估,仿真结果与理论分析一致。海试结果也验证了该方法的可行性与实用性。

基于奇异值分解的直扩信号伪码序列及信息序列盲估计方法

针对非合作扩频通信中直扩信号伪码序列的盲估计问题,在已知码片速率和伪码周期的前提下,该文提出一种基于奇异值分解的直扩信号伪码序列及信息序列的盲估计方法。该方法对接收信号构成的观测矩阵进行奇异值分解,通过左奇异向量实现伪码序列估计的盲估计。同时,通过右奇异向量可以在信号序列未同步和伪码序列未知的情况下实现信息序列的盲估计。仿真实验结果表明该算法具有精确度高、稳定性高、计算量小和观测时间短等优点。

窄带干扰条件下含有未知载频的直扩信号的伪码序列估计

为了解决窄带干扰条件下含有未知载频的直扩信号的伪码序列的估计问题,该文在已知码片速率和伪码周期的前提下,提出一种结合矩阵特征分解和线性调频Z变换的伪码序列盲估计算法。该方法对接收信号分段获得观察向量,并对观察向量的相关矩阵进行特征分解,最后应用改进的最小描述长度(MDL)准则和线性调频Z变换(CZT)对特征向量进行处理,可以估计出窄带干扰信号,同时还可以估计出信号的载频和伪码序列。仿真实验给出了不同干扰信号和不同伪码序列长度时算法的性能曲线,理论分析和仿真结果都表明了该方法能有效地工作在较低的信噪比下。

瑞利衰落信道下的直序扩频通信系统性能分析

以直接序列扩频(DSSS)通信系统为研究对象,在MATLAB/Simulink软件环境下分析了DSSS信号在多径瑞利衰落信道中传输时的抗多径衰落性能。采用Simulink软件构建DSSS通信系统的动态模型并进行仿真;研究了扩频增益、PN码码长、多普勒频移等特性,给出了DSSS通信系统误码率与信噪比(SNR)的关系曲线,进而掌握了多径瑞利衰落信道对DSSS信号传输的影响。仿真结果表明,在多径瑞利衰落信道下,DSSS通信系统能够有效地克服多径衰落和多普勒频移,但仍然存在一定的局限性。此外,与提高扩频增益相比,增加PN码的码长对于提高整个通信系统的抗多径衰落性能更加有效。

基于最小二乘的同步多用户非周期长码直扩信号扩频序列估计

针对低信噪比下同步多用户非周期长码直扩信号的扩频序列估计问题,提出了一种基于嵌套迭代最小二乘投影算法的扩频序列估计方法.首先,将同步多用户非周期长码直扩信号等效为含有缺失数据的相应的短码直扩信号.然后,利用最大似然估计理论对相应的短码直扩信号进行数学分析,构建扩频序列估计的数学模型.最后,利用一种嵌套迭代最小二乘投影算法来实现扩频序列的估计.研究表明,该算法在低信噪比(小于-10dB)情况下,对多用户(多达10路)扩频序列的估计有着良好的性能表现.

卫星测控直扩信号安全性能评价体系研究

为了定量评估直扩信号的安全性能,在给出卫星测控直扩信号安全防护定义的基础上,对卫星测控直扩信号安全性能评价指标进行了研究。在深入分析直扩信号典型威胁的基础上,提出了等效码长、调制指数、码速率截获因数、等效码长截获因数、码序列截获因数、干扰因数等衍生指标,分析、仿真了它们的影响因素,得到了它们与基本指标的关系,初步建立了直扩信号安全性能评价体系,为后续安全性能评估打下基础。

基于层次分析法的直扩信号安全性能评估模型

在综合直扩信号风险分析、截获方法的基础上,率先对直扩信号安全性能评估模型进行了研究,建立了基于AHP(Analytic Hierarchy Process,层次分析法)的直扩信号安全性能评估模型,详细给出了直扩信号安全指数的计算过程,并对多种直扩信号的安全指数进行了仿真。仿真结果表明:评估方法有效;提出的模型可以定量评价不同直扩信号的安全性能,为直扩信号的安全性设计提供定量的依据。此外,还提出了卫星测控直扩信号的安全等级分类原则和卫星安全等级要求。

基于匹配信号变换的非线性调频干扰抑制方法

根据匹配信号变换特性,提出了一个基于匹配信号变换(MST)的特定时频结构(双曲线型、指数型)非线性调频干扰的抑制方法.推导和分析了基于匹配信号变换的参数估计均方误差,该误差与相位函数有关.仿真结果验证了该干扰抑制方法不仅能有效抑制单分量、多分量的特定时频结构非线性调频干扰,而且容易实现,提高了干扰抑制算法的时效性.

基于特征函数和矩阵代数的卷积直扩信号分离

针对多个直接序列扩频信号在多径信道传输后的卷积盲分离问题,提出了一个基于特征函数和矩阵代数的卷积盲分离方法。首先利用多传感器的条件,构建生成信号模型,且证明此模型符合独立子空间分析的基本条件;接着通过引入独立子空间分析的定义,证明直扩信号源的特征函数的Hessian矩阵满足块对角化性质;然后利用矩阵代数中矩阵分解的方法,将多个矩阵的联合块对角化问题转化为求取某个矩阵代数的可交换代数的一般性矩阵问题。当这个一般性矩阵被对角化时,卷积盲分离问题求解简化为求取一组齐次线性方程组的一个随机解。理论分析还表明,当噪声信号为高斯白噪声且具有相同的能量时,算法对于噪声具有非常强的鲁棒性。最后通过计算机仿真和与现有算法的比较,验证了新算法的有效性和可靠性,且具有更好的分离性能和相对更少的约束条件。新算法的不足之处是所需传感器数目较多,但在大规模传感器条件下能满足要求。