基于相似度的直扩信号盲解扩方法
基于相似度的直扩信号盲解扩方法

基于相似度的直扩信号盲解扩方法张天骐;杨强;宋玉龙;熊梅【摘要】Aiming at the problem of the traditional blind despread method for the direct sequence spread spectrum (DS-SS) signal, which needs to estimate spread spectrum sequence to complete the DS-SS signal blind despreading, a similarity based blind despread approach of DS-SS signal is proposed to solve the problem.Some parameters of DS-SS signals need to be known.Firstly, the received signal is divided into continuous non-overlapping temporal vectors according to one period of spread spectrum sequence, then their feature information matrix of similarity function value is constructed by calculating similarity function value of these vectors one by one.Finally, eigen value decomposition (EVD) is applied to the feature information matrix, and the blind estimation of the information sequence is obtained based on EVD.Theoretical analysis and simulation results show that the proposed method has high accuracy and good stability, which can effectively estimate the information sequence and spread spectrum sequence of the DS-SS signals under the condition of signal-to-noise ratio (SNR) is-22 dB.%针对传统方法对直扩(direct sequence spread spectrum, DS-SS)信号进行盲解扩时,需要在估计出扩频序列后,才能完成信号盲解扩的问题,提出了一种基于相似度的DS-SS信号盲解扩方法.该方法首先在扩频码的码片速率和周期已知的条件下,以单倍扩频码周期的窗长对接收信号进行数据分段,然后对任意两段数据求相似度函数值,构造相似度函数值的特征信息矩阵,最后通过对构造的特征信息矩阵进行特征值分解就可以实现对信息序列及扩频码序列的盲估计.理论推导和仿真实验结果表明,该方法具有精度高、稳定性好,在信噪比容限值为-22 dB的条件下也能够有效的盲估计DS-SS信号的信息序列及扩频码序列.【期刊名称】《系统工程与电子技术》【年(卷),期】2017(039)007【总页数】6页(P1451-1456)【关键词】直扩信号;信息序列;扩频码序列;相似度;特征值分解【作者】张天骐;杨强;宋玉龙;熊梅【作者单位】重庆邮电大学信号与信息处理重庆市重点实验室,重庆 400065;重庆邮电大学信号与信息处理重庆市重点实验室,重庆 400065;重庆邮电大学信号与信息处理重庆市重点实验室,重庆 400065;重庆邮电大学信号与信息处理重庆市重点实验室,重庆 400065【正文语种】中文【中图分类】TN911在现代通讯系统中,直扩(direct sequence spread spectrum, DS-SS)信号由于采用了伪随机编码调制信息码,使其频谱得以展宽,较之常规的窄带通信信号具有隐蔽性好、抗干扰、低截获概率、保密性强等优点被广泛地应用于军事通信和民用通信[1-2]。
基于相关脉宽峰值搜索的直扩信号盲同步算法

) 从 R ( ) 发 的 第 一 个 过 零 为 0 出
选取周期为 2 b r 的方波 信号作为 参考信 号
矿( ) t: r( )= ft
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点, R () 则 r 的脉冲宽度即为 2 , lt、 l I h() 把 h() 2t 代人式( ) 1 可知, =T 时," 1 3 当 o l e 有最 E z 大值 J J =T; ≠ 7 时, 一 b当 " 0 J { 等于 ( 一r l死一l 一 o) 1 o , T I。
电子信息对抗技术 ・ 2 第 6卷 21 年 I 月第 6期 01 1
陆 俊, 韩方景 , 党宏 杰 , 王满喜 基于相关脉宽峰值搜索的直扩信号盲同步算法
中图分类号 : N 7 . ' 911 E
文献标志码 : A
文章编号 :64 20 2 1)6—00 —0 17 —23 (0 10 01 3
t e s its n h o i t n wh s r cso n e t te B R fP s q e c r a y st e k y f c r h t c y c r n z i o e p e iin i fcs h E o N e n e g e t ,i h e a t . r ao u l o
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电子信息对 抗技 术・ 2 第 6卷 2 1 年 1 月第 6 01 1 期
陆 俊 , 景, 韩方 党宏杰 , 王满喜 基于相关脉 宽峰值 搜索的直扩信号盲 同步算法
3
其 中 d ( ) ( ) ( —z , t =d z d z ) 由于 ∈ { , +1
m ax
可以得 出, 如果在 [ , 6区间 内改变 , 0 T] 通
直接序列扩频信号的盲检测

Blnd de e to o SS sg l i t c i n f DS i na
第 2 0卷 第 2 0期
V0 .O 1 2
No2 .0
电 子 设 计 工 程
El c r n c De i n Engn e i e to i sg i e rng
21 0 2年 l 0月
Oc .2 2 t 01
直接 序列扩 频信 号 的盲检 测
刘 盂 孟 ,张 立 民 , 兆根 钟
S ( ) 噪 声 的谱 相 关 函 数 , 高 斯 白 噪 声 为 平 稳 随 机 :厂 为 但
直 扩 信 号 常 采 用 m 序 列 作 为 扩 频 序 列 。 由于 m 序 列 具 有 良好 的 自相关 性 , 因此 直 扩 信 号 也 具 有 很 强 的 自相 关 性 。 自相 关 检 测 是 将 信 号 与 自身延 迟 信 号 做 相 关 处 理 , 而 得 到 从 直 扩 信 号 的 自相 关 函 数 。 即 R ( )E , ( } s + ()str + (r } r= 协()x t ) {()n f ,( )n - ) — = -
测 . 里 使 用 四 阶 累积 量 , 于 高 阶 累 积量 在理 论上 可 以 完 这 由 全抑制任何高斯噪声 , 因此 噪声 的 四 阶统 计 量 为 0 即 ,
CxT , .3= lr ,3 4( l ) c ( ,2J ) 2r r 取 1 = 30, : = 2 = 得
基于BP神经网络的直扩信号扩频码盲识别

基于BP神经网络的直扩信号扩频码盲识别赵德芳;张天骐;金翔;杜晓华【摘要】针对微弱直扩信号的盲检测与估计问题,在接收方未知发送方扩频序列的前提下,提出了一种恢复直接序列扩频(DSSS)信号扩频码的方法.该方法基于反向传播(BP)神经网络,它的输入是接收到的信号,而其期望输出是和输入相同的信号,根据误差反向传播来有监督地调节神经网络,网络达到收敛时根据第二层权值的符号函数值即可盲估计出扩频码序列.实验结果表明,即使是在负信噪比情况下,该方法也能得到一个很好的估计效果.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2010(050)010【总页数】8页(P28-35)【关键词】直接序列扩频;BP神经网络;改进BP算法;伪码序列;盲识别【作者】赵德芳;张天骐;金翔;杜晓华【作者单位】重庆邮电大学,信号与信息处理重庆市重点实验室,重庆,400065;重庆邮电大学,信号与信息处理重庆市重点实验室,重庆,400065;重庆邮电大学,信号与信息处理重庆市重点实验室,重庆,400065;重庆邮电大学,信号与信息处理重庆市重点实验室,重庆,400065【正文语种】中文【中图分类】TN9111 引言虽然扩频通信最初是为军事应用而开发的,但是现在已被广泛用于商业应用,特别是码分多址(CDMA)通信,或全球定位系统(GPS)。
扩频技术由于其本身具备的优良性能而得到广泛应用,到目前为止,其最主要的两个应用领域仍是军事抗干扰通信和民用无线通信系统。
一般而言,跳频系统与直扩系统则分别是在这两个领域应用最多的扩频方式,它们具有完全不同的抗干扰机理,前者采取的是“躲避”策略,即载有信息的载频在某一频率集内随机跳变,使非合作方无法进行跟踪干扰;后者则采用的是“隐蔽”策略,即通过扩频把直扩信号的功率谱密度降低,直至被噪声所淹没,使非合作方无法检测并截获到有用直扩信号。
扩频通信中通常接收方必须要知道发送方使用的扩频序列才能用相关器解扩恢复所传输的数据。
利用改进PAST算法的直扩信号PN码盲估计

利用改进PAST算法的直扩信号PN码盲估计盛世强;杨文革;陈晓威【摘要】针对直接序列扩频信号的伪随机(PN)码盲估计问题,提出了一种利用改进的投影逼近子空间(PAST)算法的PN码盲估计方法.该方法利用遗忘因子与收敛速度和精度的相关性构造基于跟踪误差的自适应遗忘因子,实现了收敛精度和收敛速度的同时优化;根据预期最低误码率约束估计精度变化范围确定迭代收敛的门限值,实现了迭代收敛的精确自动判读,消除了算法依赖人工判断收敛的固有限制,提高了算法的实际应用能力.仿真结果进一步验证了算法理论推导的正确性以及实际应用的可行性.%To solve the blind estimation problem of pseudo noise(PN) code for direct sequence spread spectrum(DS-SS) signals,a method based on improved Projection Approximation Subspace Tracking (PAST) algorithm is presented.The method uses the correlation of forgetting factor,convergent rate and convergence accuracy to propose an adaptive forgetting factor,optimizing convergent rate and accuracy at the same time.According to the variation range of convergence accuracy based on minimum bit error rate, the threshold of iterative convergence is proposed to determine whether iterates stop automatically,so as to improve the applicability of algorithm.Simulation result validates the correctness of theoretical derivation and the feasibility for practical application.【期刊名称】《电讯技术》【年(卷),期】2018(058)005【总页数】7页(P588-594)【关键词】直扩信号;PN码;盲估计;投影逼近子空间;遗忘因子;迭代收敛门限【作者】盛世强;杨文革;陈晓威【作者单位】航天工程大学研究生管理大队,北京101416;航天工程大学光电装备系,北京101416;航天工程大学研究生管理大队,北京101416【正文语种】中文【中图分类】TN911.721 引言直接序列扩频(Direct Sequence Spread Spectrum,DS-SS)技术因其良好的隐蔽性、抗干扰能力和码分多址特性而被广泛地应用于卫星导航系统、航天测控、JTIDS等军事和民用通信领域中。
侦察中的直扩信号PN序列盲估计算法

侦察中的直扩信号PN序列盲估计算法陆俊;路思羽;韩方景;刘国彬’【摘要】为了解决通信侦察中低信噪比下直扩信号PN序列的盲估计问题,分析了矩阵特征分解算法。
该算法基于直扩通信的基带信号模型,以及已知直扩信号的伪码周期,通过对信号的自相关矩阵进行特征分解,获取最大特征值对应的特征向量,进而估计出PN序列。
理论分析与仿真数值结果表明,该算法在较低信噪比背景环境中,能够准确地恢复出PN序列。
%Aiming at blind estimation algorithm for PN sequence of DS signals in communication analyzes matrix eigenvalue decomposition algorithm. Based on DS signal models and according to period of PN eigenvalue decomposition of DS signals eovariauce matrix to get【期刊名称】《无线电工程》【年(卷),期】2011(041)008【总页数】3页(P15-17)【关键词】矩阵特征分解;直接序列扩频;特征向量;伪随机序列【作者】陆俊;路思羽;韩方景;刘国彬’【作者单位】国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙410073;北京科技大学计算机与通信工程学院,北京100083;国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙410073;国防科技大学电子科学与工程学院,湖南长沙410073【正文语种】中文【中图分类】TN911.70 引言直接序列扩频通信是扩频通信的一种主要方式[1],其信号具有伪随机编码的保密能力和信号相关处理的抗干扰能力等优点,使其在军事通信中得到广泛应用;但同时这些特点也给DS通信信号的检测和识别带来了新的挑战。
目前,利用有限的先验信息进行PN码序列估计,实现DS信号盲解扩是扩频通信对抗研究的热点与难题。
基于分层处理的短码直扩信号盲解扩算法

第39卷第1期2017年2月探测与控制学报Journal of Detection & ControlVol. 39 No. 1Feb. 2017基于分层处理的短码直扩信号盲解扩算法罗名君〃,史英春〃,张旻〃(1.解放军电子工程学院,安徽合肥230037;2.安徽省电子制约技术重点实验室,安徽合肥230037)摘要:针对实际截获的短码直扩(Direct Sequence Spread Spectrum,DSSS)信号信噪比存在波动、以及在低 信噪比下伪噪声(Pseudo Random,PN)码盲估计困难的问题,提出了分层解调与解扩的处理方法。
该算法将信 噪比存在较大起伏的信号分为两层进行处理,首先从筛选出的高信噪比信号中估计扩频周期、短码序列起始位 两个参数,然后利用估计出的参数,通过滑动窗口法实现全部信号的盲解扩。
算法直接对调制过的B P S K信号 进行处理,不需要数字相干信号、不需要估计P N码序列。
仿真实验表明,用于参数估计的部分信号信噪比为 0dB时,可以实现信噪比大于等于一 12d B的信号的准确解扩。
关键词:短码直扩信号;盲解扩;参数估计;分层处理;滑动窗口法中图分类号:TP391.41 文献标识码:A文章编号=1008-1194(2017)01-0026-05A Blind Despreading Algorithm for Short-code BPSK/DSSS SignalsBased on Hierarchical ProcessingLUO Mingjun1’2,SHI Yingchun1’2,ZHANG Min1’2(1. Electronic Engineering Institute of PLA, Hefei 230037,China;2. Key Laboratory Electronic Restricting Technique, Hefei 230037,China)Abstract: Aiming at the fact that the signal-to-noise ratio (SNR) of real BPSK/DSSS signal often undulates, and that it is hard to estimate the pseudo-noise sequence under severe noisy circumstances, a method which hierarchically demodulate and despread signal was proposed. The algorithm firstly figured out the pseudo-noise sequence by using a sample from the received signal with high SNR, where coherent demodulation was employed. Then, by using the estimated pseudo-noise sequence the entire signal could be despread and demodulated in a cooperative way. Simulation showed the algorithm's performance curves under various SNR values, and the results showed that, by using the proposed method, effective despreading could be achieved when treating signal with undulating SNR values.Key words:BPSK/DSSS; software demodulation; pseudo-noise sequence estimation;autocorrelation〇引言直接序列扩频是一种重要的扩频方式,具有保 密性强、抗窄带干扰、抗多径效应、抗频率选择性衰 落、可多址复用等优点,广泛应用于无人机、卫星测 控等军用及民用通信领域。
一种利用矩阵谱范数的直扩信号盲同步方法

Ke y wor d s: b l i n d s y n c h r o n i z a t i o n; d i r e c t s e q u e n c e s p r e a d s p e c t u m r s i g n a l ;p s e u d o - r a n d o m s e q u e n c e
e s t i ma t e t h e t i mi n g o f s e t o f t h e s y n c h on r i z a t i o n p o i n t ,t h i s p r o c e d u r e u s e s t h e s p e c t r u m n o r m o f t h e c o n v a i f a n c e ma t i r x .T h e t h e o r e t i c a n a l y s i s a n d e x p e i r me n t a l r e s u l t s s h o w t h a t t h e n e w p r o c e d u r e c a n w o r k w e l l o n t h e l o we r S NR i n p u t s i g n a l s ,a n d c a n b e
( £ ) = c ( t - k T  ̄ )
k = 0
( 2)
实 现 信 号 的 盲 估 计 需 要 事 先 完 成 信 号 的 盲 同 步 。为
了检 测 接 收 信 号 的起 点 , 参 考 文献 [ 3 】 提 出 一 种 基 于 协 方 差矩 阵 F r o b e n i u s范 数 最 大 化 的 盲 同 步 方 法 , 在 低 信 噪
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第39卷第7期 2017年7月系统工程与电子技术Systems Engineering and ElectronicsVol. 39 No. 7July 2017文章编号:1001-506X(2017)07-1451-06 网址:www. sys-ele. com 基于相似度的直扩信号盲解扩方法张天骐,杨强,宋玉龙,熊梅(重庆邮电大学信号与信息处理重庆市重点实验室,重庆400065)摘要:针对传统方法对直扩(direct sequence spread spectrum,DS-SS)信号进行T f解扩时,需要在估计出扩 频序列后,才能完成信号盲解扩的问题,提出了一种基于相似度的DS-S S信号盲解扩方法。
该方法首先在扩频码 的码片速率和周期已知的条件下,以单倍扩频码周期的窗长对接收信号进行数据分段,然后对任意两段数据求相 似度函数值,构造相似度函数值的特征信息矩阵,最后通过对构造的特征信息矩阵进行特征值分解就可以实现对 信息序列及扩频码序列的盲估计。
理论推导和仿真实验结果表明,该方法具有精度高、稳定性好,在信噪比容限 值为一 2 2 d B的条件下也能够有效的盲估计DS-S S信号的信息序列及扩频码序列。
关键词:直扩信号;信息序列;扩频码序列;相似度;特征值分解中图分类号:TTN911 文献标志码:A DOI:10. 3969/j. issn. 1001-506X. 2017. 07. 04Similarity based blind despread method of DS-SS signalZ H A N G Tianqi,Y A N G Qiang,S O N G Yulong,X I O N G Mei{C h o n g q in g K e y L a b o r a t o r y o f S i g n a l a n d I n f o r m a t i o n P r o c e s s i n g , C h o n g q i n g U n i v e r s it y o fP o sts a n d T e l e c o m m u n i c a t i o n s,C h o n g q i n g 400065 , C h in a)Abstract :Aiming at the problem of the traditional blind despread method for the direct sequence spread spectrum (DS-SS) signal, which needs to estimate spread spectrum sequence to complete the DS-SS signal blind despreading, a similarity based blind despread approach of DS-SS signal is proposed to solve the problem. Some parameters of DS-SS signals need to be known. Firstly, the received signal is divided into continuous non-overlapping temporal vectors according to one period of spread spectrum sequence, then their feature information matrix of similarity function value is constructed by calculating similarity function value of these vectors one by one. Finally^ eigen value decomposition (EVD) is applied to the feature information matrix, and the blind estimation of the information sequence is obtained based on EVD. Theoretical analysis and simulation results show that the proposed method has high accuracy and good stability, which can effectively estimate the information sequence and spread spectrum sequence of the DS-SS signals under the condition of signal-t〇-noise ratio (SNR) is —22 dB.Keywords:direct sequence spread spectrum (DS-SS) signal;information sequence;spread spectrum sequence;similarity;eigen value decomposition (EVD)〇引言在现代通讯系统中,直扩(direct sequence spread spectrum,DS-SS)信号 由于采用了伪 随机编码调制信息码 ,使 其频谱得以展宽,较之常规的窄带通信信号具有隐蔽性好、抗干扰、低截获概率、保密性强等优点被广泛地应用于军事 通信和民用通信M。
然而,在非协作的扩频通讯系统中,如:电子作战、通信对抗等,由于接收方未知晓信号调制所用的扩频码序列,即使截获到DS-S S信号,也难以获取信号 中传输的有用信息。
因此,对DS-S S信号的盲解扩问题成 为电子作战和通信对抗的主要问题。
目前,对于DS-S S信号的伪码周期和序列估计等问题 的研究已较为成熟。
但是,对DS-S S信号的信息序列与扩 频码序列联合盲估计问题却研究得很少,如文献[3]首次提 出了使用二次功率谱法估计扩频码的周期,文献[4-5]通 过对DS-S S信号的自相关矩阵进行特征值分解实现了扩频收稿日期:2016-12-01;修回日期:2017 - 02 - 18;网络优先出版日期:2017 - 03 - 22…网络优先出版地址:http://kns. cnki. net/kcms/detail/11. 2422. TN. 20170322. 1049. 008. html基金项目:国家自然科学基金(61671095,61371164);信号与信息处理重庆市市级重点实验室建设项目(CSTC2009CA2003);重庆市教育委员会科研项目(KJ130524,KJ1600427,KJ1600429)资助课题•1452•系统工程与电子技术第39卷码序列的估计,文献[6 -7]分别使用了子空间的方法和盲 源分离的方法对接收信号进行批处理后进一步实现了扩频 码序列的盲估计,文献[8-9]在文献[3]的基础上对带有窄 带和残余频偏的DS-S S信号采用特征值分解完成了扩频码 序列的估计,文献[10 -12]使用三阶相关法和爬山算法对 DS-S S信号的扩频码序列进行了估计,文献[13 -14]使用 了极大似然函数(maximum likelihood,ML)以及 Vilerbi算 法这两种优化算法来盲估计扩频码序列,但是两种算法不 能够全局收敛,且不能应用于低信噪比条件下。
以上文献 都只是单一的对扩频码序列进行了估计,都未涉及到信息 序列的盲估计。
文献[15]提出了基于奇异值分解的算法联 合盲估计了扩频和信息序列,并在同步和异步的情况下对 算法进行了理论分析,但是该方法在同步或者异步时间很小 时,由于最大和次大奇异向量存在相位模糊的问题,所以联 合盲估计的结果存在一定的误差。
文献[16]对文献[15]中的最大和次大奇异向量进行了线性变换,在一定程度上消除 了异步时间较大或较小时对序列估计存在的相位模糊问题。
由于上述文献中对DS-S S信号的解扩都是建立在估计 出扩频码序列的前提下,且扩频码的估计准确率直接影响 到后续的解扩性能。
所以,本文提出基于相似度的方法对 DS-S S信号进行盲解扩,该方法的主要优点在于不必提前估计出调制所用的扩频码即可恢复出原始信息,而且适用 于任何扩频码序列类型。
本文所提出的方法主要通过利用 相似度函数构造相似度函数值的特征信息矩阵,并对该特 征信息矩阵进行特征值分解就可以实现信息序列的估计,最后利用估计出的信息序列与DS-S S信号对点相乘再取集 平均可进一步实现对扩频码序列的盲估计。
1 DS-SS信号模型DS-S S信号是利用扩频码序列去调制信息码以展宽原 始信号的频谱,从而在很大程度上降低了传输信号的频谱 密度。
假设DS-S S信号经过高斯白噪声信道后混叠了干扰 信号,则接收机接收到的基带DS-S S信号表达式为x(t)—s i t —T x)+n i t)—A m(t —Tx)p(t—T x) +n(〇(1)+〇〇mi x)=2rriigit — i T s)(2)+〇〇p i t)= c.h i t — j T c)(3)式中,K0为有用信号;A:i〇为直扩信号的幅度;为每个 信息码的码片周期;{%=±l,z€Z}为信息码序列并且服从 等概率的随机分布;T;为信号的失步时间(0〈T;〈T;);T;为扩频码序列中每一个码片的宽度,=士1,)=0,1,…,况一 1}为扩频序列且况为它的码片个数。
因为本文研究 的是短码DS-S S信号,所以扩频序列的周期等于信息码的 周期(7;=况7\)^(〇和A(〇都是矩形切普脉冲口⑴是零 均值,方差为乂的高斯白噪声,且与信号在概率统计上相互独立。
在直扩系统的接收端,不失一般性,假设已知DS-SS信 号的失步点、扩频码周期和码片宽度[18]的情况下,本文首先对接收信号^(0按长度进行连续分段可以得到如下的观测样本矢量心为xk^sk+ nk =Amk p + nk^\ix(kL —IS),x('kL —L ~\~ 1) ? • •*kL — 1)]T(4)式中J =l,2,…,_K表示第&个数据,总的数据组数为表示第&个数据组中的有用信号;p=[c(0),c(l),…,c(L一1)]T 表示扩频码序列;&表示第々个数据组中长度为L的噪声 序列;且向量;,心和〜的维数为L X 1。
这里的L = 为采样周期;为方便后续论文中的讨论和计 算,令了。