【摘要】：WCDMA即寬帶碼分多址,具有保密性好、數(shù)據(jù)速率高、抗干擾能力強等優(yōu)點,是全球應用最廣泛的3G移動通信技術。WCDMA能夠使多個用戶在同一頻段同時工作,利用碼字的相關特性進行相互區(qū)分,因此對其碼字的研究具有重要意義。本文主要研究WCDMA通信系統(tǒng)上行鏈路物理專用信道中所用到的偽碼與擾碼的分析與識別問題,通過對WCDMA信號的結(jié)構(gòu)進行解析,指出該信號本質(zhì)上是一種長直擴加擾信號,且可以等效為同步的虛擬多用戶DS-CDMA信號。在此基礎之上,本文首先利用能量累積法估計出接收信號的失步點,并將該算法與應用較為廣泛的最大范數(shù)法做出仿真對比,證明其性能更為理想;完成同步之后,通過EM算法對WCDMA信號進行分段估計并得到部分的長擾碼序列,然后結(jié)合LFSR序列的結(jié)構(gòu)特點,采用改進的W-H變換來對長擾碼的生成多項式與初態(tài)進行估計,并以此重構(gòu)出無誤的完整序列,與傳統(tǒng)W-H變換相比,改進的W-H變換能夠大量減少算法所需計算量和計算機內(nèi)存,縮減計算時間。最后,受啟發(fā)式算法降低問題計算量的啟發(fā),從組合最優(yōu)化的角度對LFSR序列生成多項式的估計問題進行了更深入的探究,通過將原問題轉(zhuǎn)化為優(yōu)化問題,采用模擬退火結(jié)合局部搜索算法尋找最優(yōu)解,并分析目標函數(shù)在整個解空間內(nèi)的分布情況,最終發(fā)現(xiàn)LFSR序列生成多項式的估計問題只能依靠遍歷解空間來尋找最優(yōu)解,當利用某些方式縮小解空間內(nèi)可行解的范圍時,算法計算量將得到有效降低。本文主要內(nèi)容包括:首先,了解WCDMA信號中所使用的重點技術,對信號結(jié)構(gòu)、擴頻加擾方式以及地址碼的類型與生成方式等內(nèi)容進行分析,并在此基礎之上對WCDMA信號進行數(shù)學建模。由于WCDMA信號本質(zhì)上是一種長直擴加擾信號,可以將其等效為同步的虛擬多用戶DS-CDMA信號,在等效模型的基礎上,采用能量累積法對信號的失步點進行估計,通過與應用較為廣泛的最大范數(shù)法進行計算機仿真實驗對比,證明能量累積法性能優(yōu)于最大范數(shù)法,且在信噪比較低時依然擁有良好表現(xiàn);以長度為擴頻因子的時窗對同步后的WCDMA信號進行劃分,并將具有相同擴頻偽碼的數(shù)據(jù)段拼接得到新的短碼直擴信號,采用EM算法估計其偽碼波形并恢復出碼序列,此短偽碼序列即為待估計長擾碼序列中的一部分,重復此操作恢復多段短的擴頻偽碼,依序拼接可以得到截短的長擾碼。其次,由于EM算法估計出的截短的長擾碼序列內(nèi)含有少量誤碼,接下來將通過估計生成多項式與初態(tài)的方式來恢復無誤的完整擾碼序列。利用LFSR序列的特點,構(gòu)造出以序列生成多項式和初態(tài)為未知量的二進制方程組,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)較大時傳統(tǒng)的W-H變換所需要的計算量與內(nèi)存往往會超出計算機承受范圍,采用改進的W-H變換算法,在保證估計正確率的情況下,能夠有效的減少計算所需時間。最后,受到啟發(fā)式算法降低問題計算量的啟發(fā),從組合最優(yōu)化的角度對LFSR序列生成多項式的估計問題進行了更深入的研究。首先闡述了啟發(fā)式算法的發(fā)展過程與應用領域,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。由序列生成多項式的估計問題轉(zhuǎn)化而成含錯的二進制線性方程組的求解問題,可以再次轉(zhuǎn)化為組合最優(yōu)化問題,并采用模擬退火結(jié)合局部搜索的方法尋找最優(yōu)解。計算機仿真結(jié)果表明該算法在生成多項式階數(shù)較低時效果良好,但較高時往往無法得到正確結(jié)果。通過對目標函數(shù)值在整個解空間內(nèi)的分布情況進行分析發(fā)現(xiàn),目標函數(shù)的形狀十分特殊,迭代過程中無法根據(jù)函數(shù)值的變化來調(diào)整搜索方向,只能通過遍歷解空間找到最優(yōu)解,算法性能完全依賴于搜索空間的大小,啟發(fā)式算法并不適用于LFSR序列生成多項式的估計問題,但是通過限制解空間內(nèi)可行解的范圍,可以有效地減少算法所需計算量。
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TN929.53
【圖文】：

圖 3-3 能量累計值與相對時刻的關系圖 3-4 最大范數(shù)法與能量累計法失步點估計正確率隨信噪比變化情況驗結(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確性上要好很多，在信噪比-10 dB 時仍然可以保證 100 次

26圖 3-4 最大范數(shù)法與能量累計法失步點估計正確率隨信噪比變化情況驗結(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確性上要好很多，在信噪比-10 dB 時仍然可以保證 100 次，從而可以得出結(jié)論，能量累積法是一個比最大范數(shù)法更好的 EM 算法的分段偽碼波形估計出信號的失步點之后，我們可以從接收信號的信息碼起始點開后續(xù)估計。對于周期長碼直擴信號，由于擴頻因子遠小于長碼碼周期之內(nèi)，對每一位信息碼進行擴頻的擴頻碼都不相同，因直擴的擴頻碼估計方法來進行估計。但是對于接收到的多個長

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

本文編號：2723022