[发明专利]联通异步WCDMA实采信号用户数和扰码盲估计方法

权利要求书

1.联通异步WCDMA实采信号用户数和扰码盲估计方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、将未知频偏的多用户联通异步WCDMA实采信号进行数学建模：

其中，a_I,k和a_Q,k分别为第k个用户I路和Q路信号的幅度；b_I,k(t-τ_k)和b_Q,k(t-τ_k)分别为第k个用户I路和Q路的信息码；w_I,k(t-τ_k)和w_Q,k(t-τ_k)分别为第k个用户I路和Q路的扩频码；s_I,k(t-τ_k)+js_Q,k(t-τ_k)为第k个用户的长扰码，j为虚数单位；h(t-τ_k)为根升余弦滤波器，滚降因子为0.22；Δω_k为第k个用户的剩余频偏；n(t-τ_k)为0均值，方差为的白噪声，τ_k为第k个用户信号延迟，τ₁≠τ₂≠…≠τ_k；

步骤2、根据异步联通WCDMA信号的协方差矩阵中信号特征值与用户数的关系，设置动态门限，判断出信号特征值数目，以此估计出信号中的用户个数；

步骤3、将接收信号建模成盲源分离的形式并做PCA白化预处理；

步骤4、利用ICA算法分离出部分载波调制的扰码序列；利用锁相环技术对估计的部分载波调制的扰码序列去频偏；

步骤5、利用去频偏后估计到的部分扰码序列，结合WCDMA信号中的扰码生成原理和构成扰码的m序列的生成多项式来估计出每个用户的延迟和恢复出完整扰码；

步骤2具体实现如下：

2-1.对于异步WCDMA信号，信号中的用户数为K时，信号协方差矩阵的信号特征值个数为3K；

2-2.对接收到的信号通过滤波器后，按DPDCH信道OVSF码周期L进行帧等间隔采样，即按照码片速率从第一帧的第一个码片开始连续采样L个码片，然后忽略第一帧余下的数据，共M帧依次重复相同的操作来进行等间隔采样，得到L×M维的信号矩阵，求其协方差矩阵；

2-3.根据信号矩阵的协方差矩阵中信号特征值个数与用户数的关系，对信号协方差矩阵做奇异值分解，将特征值每三位连续相加后按升序排列；即取统计量如下：

λ_{sum,logabsdif}(p)＝ln|(λ_sum,i+1-λ_sum,i)/λ_sum,i|,0＜i≤[L/3]-1 (2)

λ_sum,i为连续每三位特征值相加之和；λ_{sum,logabsdif}(p)描述的是每三位特征值相加后的跳变程度；

2-4.设置动态门限

mean(·)和std(·)分别是λ_{sum,logabsdif}(p)的均值和方差；μ_n是调整因子，s是步长因子，通过调整步长来改变门限值；s＝0.5；当λ_{sum,logabsdif}(i+1)＞T(i)时，下标大于i的λ_{sum,logabsdif}的个数就是估计的用户数；对于不同的调整因子，分别用上式估计用户个数，得到N+1个用户数的估计值，这N+1个估计值中除零之外出现次数最多的值即为估计到的用户个数；

步骤5具体实现如下：

5-1.用x_n和y序列表示两个m序列；根据y序列生成多项式D²⁵+D³+D²+D+1和25阶寄存器的初态y(0)＝y(1)＝…＝y(24)＝1，利用25阶寄存器生成完整的包含38400个二进制数据的y序列；

5-2.将长度为L的扰码实部序列中大于0的数值判为0，小于0的数值判为1，得到判决后的序列

5-3.将判决后的长为L的扰码实部序列和包含38400个二进制数据的y序列依次按位模二加得到序列是长为L的序列x_n的估计；

其中，i＝1,…,L,p＝0,…,38400-L；具体的表述如下：

初始化p＝0，从y序列的第一个二进制数据开始，取连续的L个数据与第k个用户的长为L的扰码实部片段s_I,k按位模二加，可获得一个包含L个码片的序列；接着判断得到的长为L的序列是否满足x_n序列的约束关系，即判断其是否满足x序列的生成多项式D²⁵+D³+1；将序列片段中的第i+25位减去第i+3位和第i位的和，1≤i≤L-25，判断所得结果中的0的个数是否大于指定门限；如果满足，该序列就是长为L的m序列片段x_n的估计，p+1的值就是第k个用户信号延迟的码片数，即用户延迟；否则，令p＝1，重复上述过程直到所得序列满足x_n的约束条件，即可获得序列长为L的m序列片段x_n的估计5-4.获得的x_n序列估计片段中可能会出现误码情况，利用等式x(i+25)＝x(i+3)+x(i)来序列片段进行纠错；即序列必须满足第i位与第i+3位模二加后等于第i+25位，1≤i≤L-25；对于长度为L的序列开头和结尾的25位没有被纠正；可将长为L的两个序列进行拼接，产生长为2L的序列，同理其前面和后面25位无法进行纠正，取纠正后长为2L的序列的第L+1位至第L+25位及第26位至第L位，然后拼接在一起，就得到了纠正过后的长度为L的m序列片段x_n；根据这段长为L的序列片段x_n和等式x(i+25)＝x(i+3)+x(i)可以推出完整且长度为38400的m序列x_n；

5-5.Gold序列中z_n为：

序列C_long,1,n和C_long,2,n分别为：

复扰码C_long,n为：

利用x_n和y序列，结合公式(18-20)估计出各用户的复扰码；

5-6.扰码号估计

取包含38400个二进制数据的x_n序列的前24个数据，逆序排列后就得到了每个用户信号中扰码序列对应的扰码号的二进制数值，将该二进制数转化为十进制后就得到了每个用户对应的扰码号。