【摘要】：WCDMA即寬帶碼分多址,具有保密性好、數(shù)據(jù)速率高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),是全球應(yīng)用最廣泛的3G移動(dòng)通信技術(shù)。WCDMA能夠使多個(gè)用戶(hù)在同一頻段同時(shí)工作,利用碼字的相關(guān)特性進(jìn)行相互區(qū)分,因此對(duì)其碼字的研究具有重要意義。本文主要研究WCDMA通信系統(tǒng)上行鏈路物理專(zhuān)用信道中所用到的偽碼與擾碼的分析與識(shí)別問(wèn)題,通過(guò)對(duì)WCDMA信號(hào)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行解析,指出該信號(hào)本質(zhì)上是一種長(zhǎng)直擴(kuò)加擾信號(hào),且可以等效為同步的虛擬多用戶(hù)DS-CDMA信號(hào)。在此基礎(chǔ)之上,本文首先利用能量累積法估計(jì)出接收信號(hào)的失步點(diǎn),并將該算法與應(yīng)用較為廣泛的最大范數(shù)法做出仿真對(duì)比,證明其性能更為理想;完成同步之后,通過(guò)EM算法對(duì)WCDMA信號(hào)進(jìn)行分段估計(jì)并得到部分的長(zhǎng)擾碼序列,然后結(jié)合LFSR序列的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),采用改進(jìn)的W-H變換來(lái)對(duì)長(zhǎng)擾碼的生成多項(xiàng)式與初態(tài)進(jìn)行估計(jì),并以此重構(gòu)出無(wú)誤的完整序列,與傳統(tǒng)W-H變換相比,改進(jìn)的W-H變換能夠大量減少算法所需計(jì)算量和計(jì)算機(jī)內(nèi)存,縮減計(jì)算時(shí)間。最后,受啟發(fā)式算法降低問(wèn)題計(jì)算量的啟發(fā),從組合最優(yōu)化的角度對(duì)LFSR序列生成多項(xiàng)式的估計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了更深入的探究,通過(guò)將原問(wèn)題轉(zhuǎn)化為優(yōu)化問(wèn)題,采用模擬退火結(jié)合局部搜索算法尋找最優(yōu)解,并分析目標(biāo)函數(shù)在整個(gè)解空間內(nèi)的分布情況,最終發(fā)現(xiàn)LFSR序列生成多項(xiàng)式的估計(jì)問(wèn)題只能依靠遍歷解空間來(lái)尋找最優(yōu)解,當(dāng)利用某些方式縮小解空間內(nèi)可行解的范圍時(shí),算法計(jì)算量將得到有效降低。本文主要內(nèi)容包括:首先,了解WCDMA信號(hào)中所使用的重點(diǎn)技術(shù),對(duì)信號(hào)結(jié)構(gòu)、擴(kuò)頻加擾方式以及地址碼的類(lèi)型與生成方式等內(nèi)容進(jìn)行分析,并在此基礎(chǔ)之上對(duì)WCDMA信號(hào)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模。由于WCDMA信號(hào)本質(zhì)上是一種長(zhǎng)直擴(kuò)加擾信號(hào),可以將其等效為同步的虛擬多用戶(hù)DS-CDMA信號(hào),在等效模型的基礎(chǔ)上,采用能量累積法對(duì)信號(hào)的失步點(diǎn)進(jìn)行估計(jì),通過(guò)與應(yīng)用較為廣泛的最大范數(shù)法進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比,證明能量累積法性能優(yōu)于最大范數(shù)法,且在信噪比較低時(shí)依然擁有良好表現(xiàn);以長(zhǎng)度為擴(kuò)頻因子的時(shí)窗對(duì)同步后的WCDMA信號(hào)進(jìn)行劃分,并將具有相同擴(kuò)頻偽碼的數(shù)據(jù)段拼接得到新的短碼直擴(kuò)信號(hào),采用EM算法估計(jì)其偽碼波形并恢復(fù)出碼序列,此短偽碼序列即為待估計(jì)長(zhǎng)擾碼序列中的一部分,重復(fù)此操作恢復(fù)多段短的擴(kuò)頻偽碼,依序拼接可以得到截短的長(zhǎng)擾碼。其次,由于EM算法估計(jì)出的截短的長(zhǎng)擾碼序列內(nèi)含有少量誤碼,接下來(lái)將通過(guò)估計(jì)生成多項(xiàng)式與初態(tài)的方式來(lái)恢復(fù)無(wú)誤的完整擾碼序列。利用LFSR序列的特點(diǎn),構(gòu)造出以序列生成多項(xiàng)式和初態(tài)為未知量的二進(jìn)制方程組,由于方程組出可能含有誤碼,采用W-H變換求出方程組系數(shù)矩陣的譜系數(shù),并將其次大值作為方程組的最可能解。由于階數(shù)較大時(shí)傳統(tǒng)的W-H變換所需要的計(jì)算量與內(nèi)存往往會(huì)超出計(jì)算機(jī)承受范圍,采用改進(jìn)的W-H變換算法,在保證估計(jì)正確率的情況下,能夠有效的減少計(jì)算所需時(shí)間。最后,受到啟發(fā)式算法降低問(wèn)題計(jì)算量的啟發(fā),從組合最優(yōu)化的角度對(duì)LFSR序列生成多項(xiàng)式的估計(jì)問(wèn)題進(jìn)行了更深入的研究。首先闡述了啟發(fā)式算法的發(fā)展過(guò)程與應(yīng)用領(lǐng)域,然后著重研究了局部搜索算法與模擬退火算法的原理和具體操作步驟。由序列生成多項(xiàng)式的估計(jì)問(wèn)題轉(zhuǎn)化而成含錯(cuò)的二進(jìn)制線性方程組的求解問(wèn)題,可以再次轉(zhuǎn)化為組合最優(yōu)化問(wèn)題,并采用模擬退火結(jié)合局部搜索的方法尋找最優(yōu)解。計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果表明該算法在生成多項(xiàng)式階數(shù)較低時(shí)效果良好,但較高時(shí)往往無(wú)法得到正確結(jié)果。通過(guò)對(duì)目標(biāo)函數(shù)值在整個(gè)解空間內(nèi)的分布情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn),目標(biāo)函數(shù)的形狀十分特殊,迭代過(guò)程中無(wú)法根據(jù)函數(shù)值的變化來(lái)調(diào)整搜索方向,只能通過(guò)遍歷解空間找到最優(yōu)解,算法性能完全依賴(lài)于搜索空間的大小,啟發(fā)式算法并不適用于LFSR序列生成多項(xiàng)式的估計(jì)問(wèn)題,但是通過(guò)限制解空間內(nèi)可行解的范圍,可以有效地減少算法所需計(jì)算量。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TN929.53
【圖文】：

圖 3-3 能量累計(jì)值與相對(duì)時(shí)刻的關(guān)系圖 3-4 最大范數(shù)法與能量累計(jì)法失步點(diǎn)估計(jì)正確率隨信噪比變化情況驗(yàn)結(jié)果明顯可以看出，在相同的條件下，能量累積法比最大范的準(zhǔn)確性上要好很多，在信噪比-10 dB 時(shí)仍然可以保證 100 次

26圖 3-4 最大范數(shù)法與能量累計(jì)法失步點(diǎn)估計(jì)正確率隨信噪比變化情況驗(yàn)結(jié)果明顯可以看出，在相同的條件下，能量累積法比最大范的準(zhǔn)確性上要好很多，在信噪比-10 dB 時(shí)仍然可以保證 100 次，從而可以得出結(jié)論，能量累積法是一個(gè)比最大范數(shù)法更好的 EM 算法的分段偽碼波形估計(jì)出信號(hào)的失步點(diǎn)之后，我們可以從接收信號(hào)的信息碼起始點(diǎn)開(kāi)后續(xù)估計(jì)。對(duì)于周期長(zhǎng)碼直擴(kuò)信號(hào)，由于擴(kuò)頻因子遠(yuǎn)小于長(zhǎng)碼碼周期之內(nèi)，對(duì)每一位信息碼進(jìn)行擴(kuò)頻的擴(kuò)頻碼都不相同，因直擴(kuò)的擴(kuò)頻碼估計(jì)方法來(lái)進(jìn)行估計(jì)。但是對(duì)于接收到的多個(gè)長(zhǎng)

【相似文獻(xiàn)】

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1 方真;WCDMA通信系統(tǒng)的偽碼與擾碼分析識(shí)別[D];電子科技大學(xué);2018年

本文編號(hào)：2723022