[发明专利]WCDMA信号扰码估计和信源信息盲解码方法

摘要

本发明公开了WCDMA信号扰码估计和信源信息盲解码方法。本发明为解决WCDMA信号中信源信息和扰码盲估计问题，提出采用独立分量分析结合锁相环技术，在多用户和载波频率未知情况下估计不同用户的扰码序列和信源信息。首先利用扰码和OVSF码叠加序列的帧重复性，进行帧等间隔采样，建模成载波调制盲源分离的形式，其次利用复ICA方法分别估计出不同用户载波调制的信息码和扰码，然后将ICA所得的信息码和扰码通过锁相环以去掉频偏，通过判决可估计出原始信息码和扰码。在载波频率未知情况下，本发明可以有效识别多用户WCDMA信号扰码序列并对信源信息进行盲解码，并且比基于奇异值分解长扰码估计方法具有更好的性能。

主权项

1.WCDMA信号扰码估计和信源信息盲解码方法，其特征在于首先将接收到的载波频率未知和多用户叠加在一起的WCDMA信号建模，然后利用复独立分量分析分离不同用户的扰码和信息码，最后利用锁相环技术去除扰码和信息码中的剩余频偏，具体包括如下步骤：/n步骤1.WCDMA上行专用物理信道包含上行专用物理数据信道和上行专用物理控制信道,在每个无线帧内DPDCH和DPCCH是I/Q码复用的,将接收到的多用户和未知频偏的WCDMA信号，转化为基带信号y(n)：/n /n其中，d_Ik(n)表示第k个用户的DPDCH信息序列，w_Ik(n)为对应的OVSF码；d_Qk(n)表示第k个用户的DPCCH信息序列，w_Qk(n)为对应的OVSF码，其扩频因子为256；s_Ik(n)和s_Qk(n)分别表示第k个用户的长扰码实部和虚部，也就是截短的gold序列，长度和WCDMA信号一帧的长度一致，为38400个码片；h(n)为采用滚降因子为0.22的根升余弦滤波器；v_k(n)服从单位均值的高斯分布；N表示接收到信号的长度；/n步骤2.为将WCDMA信号建模为盲源分离结构模型，将接收到的信号按照DPDCH信道OVSF码周期进行等帧间隔采样；/n2-1.将接收到的多用户WCDMA信号按照DPDCH信道OVSF码周期进行等帧间隔采样，长扰码S_k＝s_Ik+js_Qk为第k个用户截短的长度为38400的Gold序列，w_Ik为第k个用户的DPDCH信道的OVSF码，d_Ik(n)表示第k个用户的DPDCH信息序列，长扰码周期T＝38400，L为DPDCH信道的OVSF码长度，M为帧数，对于接收到的信号，在第一帧中，从第一个码片开始连续采样长度为L的数据，然后忽略余下的数据，再从第二帧的第一个码片开始连续采样长度为L的数据，并忽略第二帧中后面的数据，根据第一帧和第二帧的情况，依次对后续的数据帧进行等帧间隔采样；同理，DPCCH信道所示帧采样结构与DPDCH信道所示帧采样结构相同，其帧采样周期也是DPDCH信道OVSF码长；由于每个用户的OVSF码和扰码都不相同，所以每个用户通过OVSF码和扰码组成的新的扩频序列也不相同；将接收到的多用户WCDMA信号看成是各个用户的业务信道和控制信道在不同码空间的投影，因此接收到多用户WCDMA信号能够建模成盲源分离的形式；/n2-2.将WCDMA信号建模为盲源分离结构模型，具体表述如下：/n由于每一帧的长度T＝38400，则根据帧间隔采样，第m帧采样的数据形成一个向量，表示为：/nY′_m＝[y((m-1)*38400+1),y((m-1)*38400+2),...,y((m-1)*38400+L)] (2)/n根据WCDMA信号的结构，以及公式(1)和(2)，将帧等间隔采样后的向量Y′_m能够建模成观测矩阵：/nY_m＝GB_m+V_m m＝1,2,…,M (3)/n式(3)中，G是多用户载波调制的扩频序列组成的混合矩阵，B_m是由多用户组成的载波调制的第m帧信息码向量，V_m是方差为σ²的高斯噪声在第m帧采样得到的向量，其中：/n /n式(4)中，C_k1表示第k个用户DPDCH信道中OVSF码和扰码叠加在一起的载波调制的扩频序列，C_k2表示第k个用户DPCCH信道中OVSF码和扰码叠加在一起的载波调制的扩频序列，b_k1m和b_k2m分别表示第k个用户DPDCH信道和DPCCH信道载波调制的第m帧信息码；即：/n /n /n式(5)中，Δω_k为第k个用户的载波频率，c_I1k(i)＝w_Ik(i)·s_Ik(i)，c_I2k(i)＝w_Ik(i)·s_Qk(i)表示为DPDCH信道的OVSF码分别与扰码实部和虚部叠加组成的新的扩频码，c_Q1k(i)＝w_Qk(i)·s_Ik(i)，c_Q2k(i)＝w_Qk(i)·s_Qk(i)表示为DPCCH信道的OVSF码分别与扰码实部和虚部叠加组成的新的扩频码，由于DPCCH信道的OVSF码为全1码片，故叠加的新的扩频序列还是扰码本身，即：c_Q1k(i)＝s_Ik(i)，c_Q2k(i)＝s_Qk(i)；/n式(6)中，b_Ik(m)，b_Qk(m)分别表示第k个用户的DPDCH和DPCCH信道的第m帧信息码，且b_Ik(m)＝d_Ik(T(m-1)/L)，b_Qk(m)＝d_Qk(T(m-1)/L)；/n由公式(3)、(4)、(5)、(6)联立可知，混合矩阵G是扰码和OVSF码叠加的新的扩频码以QPSK调制在载波Δω_k上构成，每帧信息码B_m是以BPSK调制在载波Δω_k·T上构成，每一个信号对应两个信号子空间；由于混合矩阵是满秩，且信源是统计独立的，所以多用户WCDMA信号经过时域截段取值后，能够建模成时域盲源分离的形式；此时，通过盲源分离算法可以对所有用户载波调制的信息码B_m和扩频序列G进行估计；/n步骤3.利用PCA对观测矩阵进行白化，通过基于复数Fast-ICA算法对白化后的数据进行处理；/n步骤4.对观测矩阵中的信息码向量B_m进行数据解调和扰码估计；/n步骤5.由于所得到扰码序列是部分序列，故根据步骤1-步骤4能够依次估计出长度为L的扰码序列片段，然后再拼接在一起，从而得到完整的扰码序列。/n