[发明专利]基于改进粒子滤波的PCMA信号单通道盲分离方法

说明书

技术领域

本发明涉及成对载波多址(PairedCarrierMultipleAccess，PCMA)信号处理， 具体为一种基于改进粒子滤波的PCMA信号单通道盲分离问题。

背景技术

成对载波多址(PairedCarrierMultipleAccess，PCMA)是一种新兴的用来提升 卫星信道频带利用率的通信技术。在PCMA卫星通信系统中，两个不同的地面站共用上、下行 链路，因此两个卫星终端发送的上行信号占用一样的频带，而且在时域中这两个上行信号 也是相互重叠的。在某些特殊场合，需要从PCMA信号中获取通信双方发送的信息序列，如在 军事通信中，需要以第三方的身份截取情报，这样传统的PCMA技术在非合作通信中就无法 继续使用。

从信号分离的角度来看PCMA信号的获取，是从单个传感器接收到的PCMA信号中分 离出两路上行信号，即单通道盲分离问题。因为组成PCMA信号的两路上行信号具有完全相 同的频率、时隙和符号速率，且这两路上行信号的功率相当，这就导致了PCMA信号的单通道 盲分离问题不能使用传统的基于不同功率，符号速率，滚降系数等的单通道盲分离算法来 解决。文献“廖灿辉.卫星成对载波多址信号的一种联合分离解调算法.通信学报,2010”利 用逐留存路径处理(PSP)来解决通信信号的单通道盲分离问题，但PSP算法要求对信道响应 处置设置得比较准确，否则分离容易陷入局部最小点。2006年，Liu和Li等正式将粒子滤波 算法应用到同频混合信号的单通道盲分离中,但算法的复杂度随调制阶数呈指数增长，不 利于实际应用。文献“崔荣涛.一种基于过采样的单通道MPSK信号盲分离算法.电子与信息 学报,2009”对Liu算法中的权重更新步骤进行了改进，提高了算法性能，但其复杂度还是偏 高。因此本发明在现有研究的基础上，结合PCMA信号的特点，提出一种基于改进粒子滤波的 PCMA信号单通道盲分离算法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，针对非协作通信中PCMA信号的盲分离问题，提出了 一种基于改进粒子滤波的单通道盲分离方法，解决了PCMA信号的参数和符号序列联合估计 难题。该方法能够较精确的估计出组成PCMA信号的两路上行信号的幅度，残余载波，初相及 时延，并能以较低的误码率恢复出两路上行信号的符号序列。在PCMA信号单通道盲分离的 实现过程中，采用改进粒子滤波的方法可以达到降低计算量和精确估计的目的。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种基于改进粒子滤波的PCMA信号单通 道盲分离方法，其步骤在于，对接收到的单个PCMA信号进行分帧处理，确定参数的取值范围 和分布，从而初始化粒子；根据重要性采样函数和当前时刻之前的粒子轨道，更新得到新的 粒子；计算粒子重要性权值的大小并设置阈值来抛弃一些对后验分布贡献小的粒子，从而 动态地调整粒子总数来简化计算；在利用线性最小均方误差准则得到两路上行信号参数的 估计值后，设计了一种参数已知的信号分离方法，并在似然函数的递推计算过程中，抛弃一 些质量差的轨迹来进一步降低计算量，最后利用最大似然准则得到两路上行信号的符号序 列估计值。

由于PCMA信号可以建模成由两路同频数字调制信号构成的单通道混合信号，因此 在非协作通信中PCMA的盲分离问题可以用单通道盲分离方法来解决。通过对PCMA信号进行 分帧处理，以使每帧时长内的系统参数具有近似不变的特性。在每一帧中，首先利用粒子滤 波估计系统参数，在参数估计算法收敛后利用估计出的参数并利用最大似然准则来实现信 号的分离。

本发明运用改进粒子滤波方法对单通道PCMA信号的参数和符号序列进行联合估 计，参数估计和信号分离步骤中的计算都是基于轨迹的递推收索，与原算法对状态进行穷 举的做法相比，这种方式可以显著地降低计算量；并且改进方法抛弃了质量差的粒子，这就 降低了算法实时实现时所需的计算精度。

附图说明

图1本发明PCMA信号单通道盲分离方法流程图；

图2本发明PCMA通信链路示意图；

图3本发明SNR＝15dB时两路上行信号的相偏估计样本图；

图4本发明SNR＝15dB时两路上行信号的残余频偏估计样本图；

图5本发明SNR＝15dB时两路上行信号的信道衰落因子估计样本图；

图6本发明SNR＝15dB时两路上行信号的定时偏差估计样本图；

图7本发明粒子总数变化图；