基于贝叶斯模型的长码DS-CDMA信号扩频码与信息序列联合估计

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMay252013V01．34No．51191—1203ISSN1000—6893CN11-1929／Vhttp：#hkxbbuaaeducnhkxb@buaa．edu．cn基于贝叶斯模型的长码DS—CDMA信号扩频码与信息序列联合估计张立民1’*，钟兆根1，武恒州21．海军航空工程学院电子信息工程系，山东烟台2640012．海军驻沈阳地区航空军事代表室，辽宁沈阳110034摘要：针对长码直接序列扩频码分多址(DS-CDMA)信号的盲解扩，在信号

2、模型分析的基础上，提出了一种基于可逆跳跃的马尔可夫链蒙特卡罗(RJ—MCMC)扩频码和信息序列联合估计算法。该算法分别对建立的联合后验分布模型进行迭代抽样，并有效地在不同维数的子空间中跳转，从而构造一条马尔可夫链，使其平稳分布为待估参数的后验分布，最终拼接得到每个用户的完整扩频序列和信息序列估计。仿真结果表明：该方法在迭代二十几步时达到收敛；并且在功率相同和不同条件下，当信噪比(SNR)大于一9dB时，估计序列与真实序列的相似度均超过0．95，信息序列的误码率低于0．01；同时算法对不同用户个数和不同调制样式具有较强的适应

3、性，与Fast-ICA算法相比，估计性能平均提高了约3dB。关键词：扩频通信；码分多址；贝叶斯模型；吉布斯采样；马尔可夫链蒙特卡罗；可逆跳跃中图分类号：V243．1；TN911．7文献标识码：A文章编号：1000—6893(2013)05119113直接序列扩频码分多址(DS—CMDA)信号采用伪随机码调制，具有低截获概率、抗干扰、保密性强等优点，广泛应用于卫星通信和导航等领域。在通信侦察等非合作系统中，由于接收方通常未知用户信号的个数、扩频序列和信息序列等参数，也就无法对接收信号进行解调及信息处理。因此对低信噪比(SNR

4、)条件下DS—CDMA信号扩频序列等参数进行盲估计具有广阔的应用前景。根据各用户到达接收机的时问延迟，DS—CDMA信号可分为同步和非同步两种情况，而按扩频周期与符号周期的长短，又可分为长码和短码两种扩频方式。由于DS—CDMA信号是由多个用户信号叠加而成的，并且每个信号在时域和频域都是完全重叠的，因此，对接收到的DSCD—MA信号扩频序列和信息序列进行估计，实际上就是在单通道条件下从接收到的时频混叠的混合信号中分离出这两个序列，这是相当困难的。目前，对DS-CDMA信号扩频序列和信息序列盲估计的相关研究都是先估计出各用户

5、的扩频序列，然后通过解调得到信息序列和功率等参数，而对两者进行联合估计的相关文献很少，并且研究的模型大都是针对短码情况进行的。Joutsensalo[1]提出了基于迭代子空间的短码DS—CDMA信号扩频序列估计方法，其收敛速度较快，但是对信噪比和用户数目的适应能力不强；在此基础上，Haghighat和SoleymaniL2qo提出了基于多重信号分类(MUSIC)的扩频码盲估计算法，提高了信噪比适应能力，但存在计算量呈指数增长的缺点；针收稿日期：2012—06—04；退修日期：2012—08—17；录用19期：2012—10

6、—10；网络出版时间：2012—10—2508：19网络出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／111929V201210250819002html基金项目：国家自然科学基金(60972159，61102167)；航空科学基金(20085184003)*通讯作者Tel：0535—6635402E-mail：iamzlm@163．com引角格武：ZhangLM，ZhongZG．WuHZJointestimationofspreadingcodesandinformationsequencesforlongc

7、odeDS-CDMAsignalsbasedonBayesianmodelActaAeronauticaetAstronauticaSinica，2013，34(5)：1191—1203．张立民，钟兆根，武恒炳．基f贝畸崭模型的长码DS-CDMA信号扩频码与信息序确联合估计．航空学报，2013．34(5)：1191—1203．航空学报May252013V01．34No5对这一问题，Qiu等n。51提出了基于重叠分段的多重信号分类(OsMUSIC)算法，该方法降低了计算量，同时deLamare和Sampaio—Neto[61

8、利用该算法进行了信道和到达方位角的估计。DS—CD—MA信号中每个用户的扩频序列和信息序列可认为是相互独立的，Sidiropoulos等[71把观测信号建模成盲信号分离的数学形式，提出了基于张量正则分解的扩频序列估计算法，该方法能同时估计出每个用户的扩频序列和信息符号；在此基础上，Ren[81和Peng