本发明专利技术请求保护一种基于奇异值分解的MC‑CDMA信号调制识别及伪码序列估计方法，属于信号处理技术领域。通过先去除循环前缀，再构造矩阵并对其做奇异值分解，根据特征值个数的不同从而区分信号类别。由于单用户MC‑CDMA信号的特征值个数始终为1，与构造矩阵的大小无关，易从中区分开来。在已知调制类别和伪码周期等先验信息情况下，通过左奇异向量估计伪码序列，该算法对信号识别和伪码序列的问题分步进行，避免了传统识别算法中特征值提取后的分类器设计等复杂问题，对于伪码序列的估计，该算法有计算量小的优势。本方法可以有效区分出MC‑CDMA和MC‑DS‑CDMA信号，同时对MC‑CDMA信号的伪码序列进行盲估计，从而对该信号的后续处理以及细微特征分析具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及通信信号处理，具体为一种基于奇异值分解的多载波CDMA信号(MC-CDMA和MC-DS-CDMA信号)的调制识别，及MC-CDMA信号的伪码序列盲估计问题。
技术介绍
由CDMA和OFDM技术结合而成的多载波CDMA充分保留了各自优点，具有截获率低、抗衰落能力强、频谱利用率高、数据传输效率高以及良好的码分多址能力等优点。在发送端和接收端，分别利用快速傅里叶变换(FFT)和快速傅里叶逆变换(IFFT)很容易产生和恢复这些多载波信号，降低了发射机和接收机的复杂性。多载波CDMA共有3种形式：多载波码分多址(MC-CDMA)，多载波直扩码分多址(MC-DS-CDMA)和多音频码分多址(MT-CDMA)。多载波CDMA技术可广泛应用于移动通信、无线局域网、超宽带通信等系统，并提供多种业务类型，其中MC-CDMA更是一种B4G的增强技术。本专利以MC-CDMA和MC-DS-CDMA信号为研究对象，在非协作通信环境中提取它们的信号特征。目前，有关MC-CDMA信号的研究，主要集中在信道估计，频偏，或误比特性能分析上，涉及MC-CDMA信号的调制识别、伪码序列等估计问题，国内外相关文献很少。在非协作通信中，对信号类型的判断以及伪码序列的估计是解调信息的基础，所以对这方面的研究具有重要意义。文献“Shun-Te Tseng.LMSE-based parameter acquisition for multicarrier CDMAsystems.IEEE Trans.Commun.,2009”提出基于最小均方误差(LMSE)的方案，用于符号定时，载波相位，多径增益等参数估计，前提是用户的扩频码已知。文献“A.Punchihewa.Onthe cyclcostationarity of OFDM and single carrier linearly digitally modulated signalsin time dispersive channels:Theoretical developments and application.IEEE Trans.
Wireless Commun.,2010”提出基于循环平稳的调制识别方法区分正交频分复用(OFDM)信号和单载波线性数字(SCLD)调制信号，主要利用加循环前缀的OFDM信号的二阶循环累积量在有用符号周期处产生尖峰，通过峰值的有无来识别OFDM和SCLD信号。同时直扩信号的序列估计已被广泛研究，常用的一些盲估计方法有特征值分解，盲源分离及期望最大化算法等。事实上，MC-CDMA亦可看成是扩频信号的一种特殊形式，只是在调制过程中增加了多路，多载波，循环前缀等特征，通过适当的方式去除前缀等信息，在接收端同样可以利用直扩信号的方法来估计扩频序列。本专利将针对MC-CDMA与MC-DS-CDMA信号间的调制识别及MC-CDMA信号的伪码序列估计做研究。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题，针对MC-CDMA和MC-DS-CDMA信号的识别问题，提出基于奇异值分解的方法，根据信号矩阵的秩(非零特征值的个数)的不同解决它们的判别问题。在识别出MC-CDMA信号的基础上，根据左奇异向量估计该信号的伪码序列。在伪码序列实现的过程中，采用累加平均的方法可以达到降低噪声和精确估计的目的。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：一种基于奇异值分解的MC-CDMA信号的调制识别及伪码序列估计，其步骤在于，假定一个码片只采一个点，对接收信号去循环前缀后，按PN码周期构造N×M阶的信号矩阵R，N为子载波个数(也即MC-CDMA信号的扩频增益)，取M为N的整数倍，因为MC-DS-CDMA的特征值取决于M/N。对信号进行解调，即对R做FFT变换，并构造相关矩阵对其进行奇异值分解。根据非零特征值的个数，进行判定是否为MC-CDMA信号(若秩为1，则为MC-CDMA信号)，再根据左奇异向量实现对MC-CDMA信号的伪码序列的盲估计。本专利技术运用奇异值分解法对MC-CDMA信号的调制识别及伪码序列进行估计，分析推导了MC-CDMA及MC-DS-CDMA信号矩阵的秩的特点和自相关矩阵的表达式。根据非零特征值个数的不同实现了MC-CDMA信号的调制识别，
根据左奇异向量实现了MC-CDMA信号的伪码序列估计。在估计伪码序列的同时，通过累加平均的方法提高该算法的抗噪声性能。附图说明图1本专利技术MC-CDMA信号调制识别及伪码序列盲估计方法流程图；图2本专利技术MC-CDMA信号产生框图；图3本专利技术MC-CDMA信号的特征值二维图；图4本专利技术MC-DS-CDMA信号的特征值二维图；图5本专利技术2个MC-CDMA用户信号特征值二维图；图6本专利技术在两用户功率差别大时用户1的估计序列二维图；图7本专利技术用户1的原序列二维图；图8本专利技术在两用户功率差别大时用户2的估计序列二维图；图9本专利技术用户2的原序列二维图；图10本专利技术在两用户功率相近时用户1的估计序列二维图；图11本专利技术在两用户功率相近时用户2的估计序列二维图；图12本专利技术在不同用户数下估计序列所需平均数据组数与SNR的关系图；具体实施方式以下结合附图和具体实例，对本专利技术的实施作进一步的描述。图1显示的是本专利技术MC-CDMA信号调制识别及伪码序列盲估计流程图。具体步骤：对接收信号同步解调后(子载波频率已被估计)，运用已有的循环自相关算法估计出符号长度，有用符号长度等参数后，去循环前缀。然后构造以子载波数目为行，子载波数目的整数倍为列的矩阵，并对该矩阵的每一列做FFT变换。接着构造信号矩阵，并对其做奇异值分解，根据理论分析得出，若较大非零奇异值个数为1(即无噪声时矩阵的秩为1)，则可判定为MC-CDMA信号。在此基础上，由左奇异向量估计MC-CDMA信号的伪码序列。图2显示本专利技术MC-CDMA信号产生框图。MC-CDMA有2种信号模型，图2显示的是简单型MC-CDMA上行第k个用户信号流图。数据流经复制器后，
与每一个码片相乘，经IDFT变换后，加入循环前缀。再经并串变换，脉冲成型发送出去。另一种复杂MC-CDMA信号模型是在复制器之前加上一个串并变换转换器，使得每一路都可以看成平坦的衰落信道。本章以简单模式下的MC-CDMA模型为准，并假定扩频增益等于子载波数，且所有用户的扩频增益相同。经子载波调制后输出矢量sk,i可表示为：sk,i=PkNbk,ivk---(1)]]>其中Pk为第k个用户的平均发送功率，bk,i表示第k个用户的第i个比特，bk,i∈{1,-1本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于奇异值分解的MC‑CDMA信号的调制识别及伪码序列估计，其步骤在于，对接收信号去循环前缀后，按PN码周期构造N×M阶的信号矩阵R，N为子载波个数(也即MC‑CDMA信号的扩频增益)，取M为N的整数倍，因为MC‑DS‑CDMA的特征值取决于M/N；对信号进行解调，即对R做FFT变换，并构造相关矩阵进行奇异值分解；根据非零特征值的个数，进行判定是否为MC‑CDMA信号(若秩为1，则为MC‑CDMA信号)；根据左奇异向量实现对MC‑CDMA信号的伪码序列的盲估计。
【技术特征摘要】
1.一种基于奇异值分解的MC-CDMA信号的调制识别及伪码序列估计，其步骤在于，对接收信号去循环前缀后，按PN码周期构造N×M阶的信号矩阵R，N为子载波个数(也即MC-CDMA信号的扩频增益)，取M为N的整数倍，因为MC-DS-CDMA的特征值取决于M/N；对信号进行解调，即对R做FFT变换，并构造相关矩阵进行奇异值分解；根据非零特...
【专利技术属性】
技术研发人员：张天骐，钱文瑞，张刚，罗忠涛，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50
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