PCMA系统双同步序列联合盲估计方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种PCMA系统双同步序列联合盲估计方法及装置，针对幅相调制类PCMA信号，利用通信系统数据帧的结构特性，采用子空间分解思想，重点分析了不同条件下的信号相关矩阵奇异值分解结果，实现了两路信号的同步波形和序列的精确估计。仿真结果表明，本发明专利技术可广泛适用于幅相调制类PCMA信号的同步波形和同步序列盲估计问题，在低信噪比条件下算法性能优于最大似然的估计方法，随着信噪比的提升和使用数据量的增加，估计性能不断提高，能够得到对PCMA信号双同步序列的高精度估计，为数据辅助的参数估计方法应用于工程实践提供了先决条件，为PCMA信号调制参数估计和后续的盲分离技术研究提供重要基础。技术研究提供重要基础。技术研究提供重要基础。

【技术实现步骤摘要】
PCMA系统双同步序列联合盲估计方法及装置


[0001]本专利技术涉及PCMA信号盲估计
，尤其涉及一种PCMA系统双同步序列联合盲估计方法及装置。

技术介绍

[0002]成对载波多址(Paired Carrier Multiple Access,PCMA)是由美国ViaSat公司提出的一种卫星通信频域复用多址技术。在PCMA系统中，卫星地面站会在同一频率上接收到本地信号(自干扰信号)和远端地面站信号(有用信号)叠加后的混合信号。在合作通信中，地面站已知发送信号的全部内容和参数，因此可以采用干扰抵消的方法，达到正常通信的目的。在信号盲接收场景中，接收方无法获得任何先验信息，只能采用单通道盲分离的方法获得通信内容。
[0003]传统的PCMA混合信号盲分离技术主要有粒子滤波和逐幸存路径处理(Per
‑
Survivor Processing,PSP)两种经典算法。此外，为降低分离算法复杂度，Gibbs采样、迭代量子遗传优化算法、堆栈算法等相继被应用于PCMA信号盲分离。此类传统算法需要精确的参数估计结果作为初始化参数，否则会严重影响算法性能。随着深度学习技术的发展，神经网络也被应用于PCMA信号解调中。此类基于深度学习的盲分离方法同样需要精确的参数估计结果作为网络初始化参数。
[0004]在PCMA信号参数估计算法中，使用同步序列作为数据辅助的参数估计方法相较非数据辅助的方法具有精度高、鲁棒性好等明显优势。此类数据辅助的参数估计方法，往往将同步序列作为已知条件，并未给出其估计方法，因此如何获得精确的同步序列盲估计，是数据辅助的PCMA信号调制参数盲估计方法迈向工程实践道路上亟待解决的难题。目前尚未发现解决此问题的相关文献，因此本文聚焦PCMA信号的同步序列盲估计问题展开研究。
[0005]对于传统的单载波信号，盲解调算法比较成熟，可以利用解调结果得到同步序列估计；而PCMA信号是由两路幅相调制(Amplitude
‑
phase Modulation，APM)类信号线性叠加而成的同频混叠信号，且两路信号之间存在频差、相位差、时延差、幅度差，尚未形成成熟的盲分离方案，尤其是高阶调制的PCMA信号目前难以实现盲分离，同步序列估计难度较大。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对在PCMA信号的盲接收中，往往无法预知同步序列，且两路同步序列估计需要在无法完成分离解调的条件下得到，因此难度较大的问题，提出了一种PCMA系统双同步序列联合盲估计方法及装置，在调制速率已知的条件下，推导PCMA信号符号帧长与信号自相关函数的关系，通过搜索自相关函数峰值，得到对两路APM信号符号帧长的估计；利用奇异值分解(Singular Value Decomposition，SVD)理论，对自相关矩阵进行分解，推导矩阵特征向量与信号同步波形之间的对应关系，重点分析了不同信号参数下分解结果的差异，给出了每种情况下同步波形估计方法，实现了对两路APM信号同步波形的估计，并以此为前提，在同步波形位置确定的条件下，对同步波形位置的混合信号做局部SVD处理，得到
更高精度的同步波形的估计；解调同步波形得到同步序列估计，并与采用最大似然(Maximum
‑
likelihood，ML)思想的估计方法对比，评估了算法性能。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]本专利技术一方面提出一种PCMA系统双同步序列联合盲估计方法，包括：
[0009]搜索信号自相关函数峰值得到对两路幅相调制类PCMA信号帧长的估计；
[0010]对过采样PCMA信号按帧长分段，对自相关矩阵做整体奇异值分解，得到同步波形的初步估计；
[0011]对同步波形位置的混合信号做局部奇异值分解；
[0012]解调同步波形，得到同步序列估计。
[0013]进一步地，信号自相关函数的估计表示为：
[0014][0015]其中k＝0,1,...,K
r
，K
r
为小于N
r
且远大于1的任意数，即1＜＜K
r
<N
r
，N
r
表示过采样PCMA信号样本的长度；ω
i
是两路幅相调制类PCMA信号的残留载波角频率，i＝1或2，i＝1时，ω1表示第1路幅相调制类PCMA信号的残留载波角频率，i＝2时，ω2表示第2路幅相调制类PCMA信号的残留载波角频率；p为过采样倍数；h
i
是两路幅相调制类PCMA信号的瞬时幅度，i＝1时，h1表示第1路幅相调制类PCMA信号的瞬时幅度，i＝2时，h2表示第2路幅相调制类PCMA信号的瞬时幅度；分别表示l1、l2过采样倍数下第i路APM信号的等效滤波器脉冲响应向量；分别表示k1、k2时刻第i路幅相调制类PCMA信号的符号向量；T
s
表示采样间隔，T
s
＝T/p，T为符号周期，两路信号相同；k1表示第1路幅相调制类PCMA信号第k1个符号，l1表示第1路幅相调制类PCMA信号第k1个符号的第l1个采样点，k2表示第2路幅相调制类PCMA信号第k2个符号，l2表示第2路幅相调制类PCMA信号第k2个符号的第l2个采样点。
[0016]进一步地，所述两路幅相调制类PCMA信号帧长相等，对两路幅相调制类PCMA信号帧长的估计为：
[0017][0018]其中表示第1个帧长对应的峰值位置，自相关函数所有的峰值均为其倍数，为两路幅相调制类PCMA信号调制速率的估计，f
s
为采样率，[
·
]表示就近取整。
[0019]进一步地，自相关矩阵的估计表示为：
[0020]当(ω1‑
ω2)NT
s
＝2mπ时
[0021][0022]当(ω1‑
ω2)NT
s
≠2mπ时
[0023][0024]式中Λ
′
为对角线矩阵，σ
v
表示高斯白噪声标准差，I表示单位矩阵，且有
[0025][0026]其中，N为过采样帧长；m＝0,
±
1,
±2…
；数据矩阵A＝[y0,y1,
…
,y
P
‑1]，y0,y1,
…
,y
P
‑1为观察集；g
1,0
、g
2,0
分别表示0过采样倍数下第1路、第2路幅相调制类PCMA信号的等效滤波器脉冲响应向量；g
1,p
‑1、g
2,p
‑1分别表示p
‑
1过采样倍数下第1路、第2路幅相调制类PCMA信号的等效滤波器脉冲响应向量；号的等效滤波器脉冲响应向量；分别表示时刻第1路幅相调制类PCMA信号的符号向量；分别表示时刻第2路幅相调制类PCMA信号的符号向量；分别表示两路幅相调本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种PCMA系统双同步序列联合盲估计方法，其特征在于，包括：搜索信号自相关函数峰值得到对两路幅相调制类PCMA信号帧长的估计；对过采样PCMA信号按帧长分段，对自相关矩阵做整体奇异值分解，得到同步波形的初步估计；对同步波形位置的混合信号做局部奇异值分解；解调同步波形，得到同步序列估计。2.根据权利要求1所述的PCMA系统双同步序列联合盲估计方法，其特征在于，信号自相关函数的估计表示为：其中k＝0,1,...,K
r
，K
r
为小于N
r
且远大于1的任意数，即1＜＜K
r
<N
r
，N
r
表示过采样PCMA信号样本的长度；ω
i
是两路幅相调制类PCMA信号的残留载波角频率，i＝1或2，i＝1时，ω1表示第1路幅相调制类PCMA信号的残留载波角频率，i＝2时，ω2表示第2路幅相调制类PCMA信号的残留载波角频率；p为过采样倍数；h
i
是两路幅相调制类PCMA信号的瞬时幅度，i＝1时，h1表示第1路幅相调制类PCMA信号的瞬时幅度，i＝2时，h2表示第2路幅相调制类PCMA信号的瞬时幅度；分别表示l1、l2过采样倍数下第i路APM信号的等效滤波器脉冲响应向量；分别表示k1、k2时刻第i路幅相调制类PCMA信号的符号向量；T
s
表示采样间隔，T
s
＝T/p，T为符号周期，两路信号相同；k1表示第1路幅相调制类PCMA信号第k1个符号，l1表示第1路幅相调制类PCMA信号第k1个符号的第l1个采样点，k2表示第2路幅相调制类PCMA信号第k2个符号，l2表示第2路幅相调制类PCMA信号第k2个符号的第l2个采样点。3.根据权利要求1所述的PCMA系统双同步序列联合盲估计方法，其特征在于，所述两路幅相调制类PCMA信号帧长相等，对两路幅相调制类PCMA信号帧长的估计为：其中表示第1个帧长对应的峰值位置，自相关函数所有的峰值均为其倍数；为两路幅相调制类PCMA信号调制速率的估计，f
s
为采样率，[
·
]表示就近取整。4.根据权利要求2所述的PCMA系统双同步序列联合盲估计方法，其特征在于，自相关矩阵的估计表示为：当(ω1‑
ω2)NT
s
＝2mπ时当(ω1‑
ω2)NT
s
≠2mπ时式中Λ
′
为对角线矩阵，σ
v
表示高斯白噪声标准差，I表示单位矩阵，且有
其中，N为过采样帧长；m＝0,
±
1,
±2…
；数据矩阵A＝[y0,y1,
…
,y
P
‑1]，y0,y1,
…
,y
P
‑1为观察集；g
1,0
、g
2,0
分别表示0过采样倍数下第1路、第2路幅相调制类PCMA信号的等效滤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李放，邱钊洋，李天昀，查雄，李钟书，龚佩，杨开元，曹思钰，
申请(专利权)人：中国人民解放军战略支援部队信息工程大学，
类型：发明
国别省市：