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专利号: 2017109767775
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种多天线LC-DS-CDMA信号扩频码盲估计方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤一、将多天线长码直扩码分多址(LC-DS-CDMA,Long Code Direct Sequence Code Division Multiple Access)信号以扩频码码片速率采样并转化为基带信号,根据扩频码周期将基带信号构建成张量模型,再根据扩频增益对张量分块得到子张量,将子张量构建成TUCKER分解模型;

步骤二、利用变步长梯度下降算法对步骤一中得到的子张量进行分解,得到多个用户的扩频码片段和天线对各个用户的接收增益矩阵;

步骤三、将每个子张量分解,利用子张量中接收增益矩阵相同的特点,对每个子张量分解得到的接收增益矩阵计算相关性,得到置换矩阵,利用置换矩阵调整扩频码片段次序,按照对应用户进行拼接;

步骤四、利用扩频码自相关性好旁瓣能量低的性质去除幅度模糊,得到正确相位的扩频码。

2.如权利要求1所述的一种多天线LC-DS-CDMA信号扩频码盲估计方法,其特征在于:所述的步骤一具体如下:

1-1.将多天线LC-DS-CDMA信号以扩频码码片速率采样,则接收第k个天线的基带接收信号表示为式(1):式中,l表示第l个接收信号码片,l=1,2,…,L;j表示第j个扩频码,j=1,2,…,J;用户个数为R,接收天线个数为K,br(m)和cr(l)分别表示第r个用户的信息码和扩频码,m表示整个接收信号信息码中第m个信息码,cr(l)∈{-1,+1},αkr为第k个天线对第r个用户的接收增益,G为扩频增益,N为扩频码长度,L为第k个天线接收信号样本长度且含有J个扩频码周期即L=JN,接收信号中含有 个信息码, 表示对x向上取整;q(n)为一个矩形窗函数,当0≤n<G时q(n)为1,反之q(n)为0;vk(l)表示第k个天线接收的均值为零、方差为σ2的高斯白噪声;

1-2.将K个天线的接收信号矩阵式(2)建立成一个三维张量,三维张量形式表示为由于一个扩频码周期中含有多个信息码,不能直接用于张量分解,因此将张量按照长度P分割成 个子张量,子张量 和 均为正整数, 表示一周期内的第 个信息码, 表示一个周期内信息码个数;对接收信号矩阵进行细化后,每个天线接收信号按照扩频码长度N分段,然后排列成 矩阵,表示第k个天线、第j个扩频码周期的接收信号;

当扩频码周期能被扩频增益整除时,每个分段信号的长度P=G;否则,每个子张量上的元素表示为式(3):

式中, 表示对x向下取整;子张量

等价于一个扩频码为 信息码为 接收增益矩阵为 的多天线SC-DS-CDMA信号张量模型;αkr表示第k个天线对第r个用户的接收增益, 表示第r个用户一个周期扩频码第 个片段中第p个码片, 表示第r个用户接收信号中第j个周期第 个信息码;

将子张量 用TUCKER分解模型表示如式(4):式中, 是核心张量, 是因子矩阵,

和αkr分别是Φ、 和 的元素,且 运算符(×n)表示张量运算中的n模乘积,则 中元素表示为 表示R个用户扩频码的第 组片段, 表示第 组接收信号片段对应的R个用户信息码, 表示K个天线对R个用户扩频码的接收增益矩阵,它们分别可表示如下:所述的步骤二具体如下:

2-1.构建张量分解的最优化模式如下,定义目标函数为式(5):||·||F表示Frobenius范数;

根据 寻找合适的 使得

达到最小值;

2-2.利用高阶奇异值分解初始化 的前R个左奇异值向量;

的前R个左奇异值向量; 的前R个左奇异值向量; 表示对的3模展开矩阵、 表示对 的2模展开矩阵、 表示对 的1模展开矩阵;

2-3.因子矩阵 第d次迭代的步长采用经典的线性搜索算法确定,如下:⑴初始化步长μ0=1,固定系数β∈(0,1);

⑵计算误差函数

⑶当 时,μ0=βμ0;否则,跳出循环,

确定步长μ(d)=μ0;

利用变步长梯度下降算法估计因子矩阵步骤如下:

令 对f求一阶偏导如式(6)、(7)、(8):

式中,G1表示f对 的偏导数,G2表示f对 的偏导数,G3表示f对 的偏导数; 和分别表示对 和 的第i维矩阵化,基于梯度下降算法的TUCKER分解的矩阵 第d次更新公式,式(9):其中, μ(d)为第d次迭代的步长;

2-4.因子矩阵 第d次迭代的目标函数简化表示为式(10):令Δf=f(d)-f(d-1);当Δf<ε(ε是一个极小的数)时,表示算法收敛,迭代结束;或迭代次数d达到最大迭代次数,迭代结束;对所有子张量进行张量分解后得到 个因子矩阵将每组扩频码片段按照对应用户拼接在一起,再进行符号运算,得到R个用户的扩频码。

3.如权利要求2所述的一种多天线LC-DS-CDMA信号扩频码盲估计方法,其特征在于:所述的步骤三具体如下:

3-1.根据从子张量中估计得到的因子矩阵具有相同的置换矩阵,而每个子张量中的接收增益矩阵是相同的,只存在次序模糊和幅度模糊,得到式(11);

Z表示任意置换矩阵;因此,利用接收增益矩阵 可以估计置换矩阵 表示第个子张量估计所得接收增益矩阵 对第一个子张量估计所得接收增益矩阵A1的置换矩阵;

假设分别估计得到第一个和第 个子张量因子矩阵A1和 首先对A1和 进行单位化列向量,即:和 互相关矩阵 如下:

假设 第r1行中第r2列的元素绝对值最大,则代表 中第r1列和 中第r2列的相关度最高,属于同一个用户;

搜索 中每行最大值的位置iw, 即iw表示最大值在第i行第w列;

A1和 间的置换矩阵记为 其余位置为0;

3-2.利用 交换扩频码片段 次序与C1对应,得到排序后扩频码片段