[发明专利]一种异步DS-CDMA信号时频差参数估计方法

说明书

本发明公开了一种异步DS‑CDMA信号时频差参数估计方法，该方法包括首先从扩频码序列库中筛选出用户信号实际使用的码序列，通过筛选出的码序列个数亦可得到CDMA信号用户个数的估计结果；然后进行异步CDMA信号重构分离，利用各用户的重构信号分别计算与主星CDMA信号和邻星CDMA信号的互模糊函数；最后由主星时频差估计结果与邻星时频差估计结果之差得到各用户真实的时差和频差。相比直接计算主邻星CDMA信号的互模糊函数，本发明可有效解决多用户之间相互干扰的问题，避免多峰模糊现象；同时，本发明仅需要对主星CDMA信号进行解扩重构，可以有效的提高低信噪比下估计异步CDMA各个用户信号解扩同步位置的准确度。

技术领域

本发明涉及无源定位技术领域，具体涉及一种异步直接序列扩频码分多址(Direct Sequence-Code Division Multiple Access,DS-CDMA)信号的时频差参数估计方法。

背景技术

同步轨道双星时频差定位技术是一种常用的地面辐射源定位技术，其通过计算主邻星接收信号的互模糊函数(Cross Ambiguity Function，CAF)来实现信号的相干积累，并通过相关峰值的位置得到两路信号的时频差，然后根据卫星的位置建立定位解算方程，最终确定辐射源的目标位置。

对于常规的窄带信号，利用CAF的方法估计其时差和频差具有较高的精确度，且运算量相对较小。但是对于CDMA信号，直接采用CAF的方法则无法准确估计出各个用户信号的时频差参数，其主要原因包括：(1)多个用户信号在时域和频域相互叠加，各用户信号的信干比很低，需要更长时间的相关积累；(2)多个用户的时频差提取相互干扰，存在多峰模糊的现象，甚至可能某几个用户的相关峰重叠在一起，无法实现单个用户信号时频差参数的精确估计。

为了解决直接计算CDMA信号的互模糊函数存在相互干扰和多峰模糊的问题，部分学者进行了相关方面的研究。现有文献中提出了一种对主邻星信号进行同步解扩，利用解扩后的信号计算互模糊函数，实现对干扰用户信号的有效抑制，从而准确估计单用户的时频差参数的方法。但是该方法需要同时对主星信号和邻星信号进行同步解扩，且邻星信号的信噪比较低，难以直接正确的确定其解扩的同步位置，需设置M路邻星并行解扩，这就导致需要分别计算M次互模糊函数，计算量显著增大。

现有文献还提出了一种结合扩频信号捕获和解扩操作的方法估计各个用户的时频差参数的方法。但是该方法同样需要对邻星的信号进行同步解扩，同样存在低信噪比下同步位置难以确定的问题。

除此之外，现有文献均未提及如何估计解扩的同步位置，尤其对于非等功率异步CDMA信号中功率相对较弱的用户信号而言，其解扩的同步位置更加难以确定。

发明内容

为了解决现有技术中异步CDMA信号直接计算互模糊函数存在多峰模糊的问题，本发明提供了一种异步DS-CDMA信号时频差参数估计方法。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种异步DS-CDMA信号时频差参数估计方法，包括以下步骤：

S1、获取异步CDMA信号的载频和码速率，对主星信号进行下变频和降采样处理，得到码片级信号；

S2、利用Frobenius范数法估计信号失步时间；

S3、根据所述码片级信号、所述信号失步时间和预获取的扩频码序列库，对所有扩频码序列进行并行相关解扩处理，将解扩后的信号归一化并计算信号功率大小；

S4、判断计算的功率是否存在大于功率门限值的信号功率值，如果存在则进入步骤S5；否则进入步骤S8；

S5、筛选所述信号功率值对应用户的扩频码序列，并对扩频码序列库进行更新；

S6、根据所述信号失步时间和筛选的扩频码序列重构用户信号；