基于ds-cdma體制的非正交碼字同頻多波束分離方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于DS-CDMA體制的非正交碼字同頻多波束分離方法，屬于數字 信號處理技術領域。
【背景技術】
[0002] 擴頻通信技術具有抗干擾能力強，隱蔽性好等特性，廣泛應用在了數字蜂窩移動 通信系統(tǒng)，衛(wèi)星移動通信，室內無線通信和未來的個人通信中。在擴頻系統(tǒng)中，直接序列擴 頻碼分多址（DS-CDMA)系統(tǒng)是目前應用最廣泛的擴頻系統(tǒng)。擴頻碼的設計對系統(tǒng)容量有著 至關重要的作用，系統(tǒng)容量和性能直接與碼字的互相關性和自相關性相關。
[0003] 在多波束網絡中，所有用戶波束均占有同一整個頻段與同一整個時隙，所以劃分 不同用戶的正交參量既不能用頻段，也不能用時隙，而是用各自不同的編碼序列的自相關 函數來區(qū)分，或者說靠信號的不同波形來區(qū)分。從頻域或時域上看，多個基于DS-CDMA體制 的多用戶信號是相互重疊的，因此，采用傳統(tǒng)的濾波器是不能分離信號的，對應某用戶發(fā)送 的信號，只有與其相匹配的接收機通過相關檢測才可以正確的接收。
[0004] 在多波束網絡實際系統(tǒng)中，多波束網絡中模擬器件的幅相不一致性等因素會導 致陣列通道間各輸出波束的幅相關系偏離預設值。因此精確估算出天線系統(tǒng)的多波束同 頻CDMA信號的幅相關系具有重要的實際意義，需要精確估算出天線系統(tǒng)的通道幅相不一 致性并進行補償，以保證波束成形的質量。幅相一致性測試儀測試精度要求達到幅度小于 O.ldB，相位小于1°。在數字多波束幅相測試系統(tǒng)中，采用了基于DS-CDMA體制的非正交 碼字多波束分離方法進行同頻多波束的分離，從而解算得到相應的多波束間的幅相不一致 性。
[0005] 在多波束形成產生模塊中，由于同頻多波束信號的疊加，在時域和頻域上都沒有 辦法對多波束信號進行分離，因此不能用用時分多址（TDMA)和頻分多址（FDMA)兩種方法， 只能采用碼分多址（CDMA)進行波束分離。要達到多路多用戶的目的，就要有足夠多的偽隨 機序列，而這些偽隨機序列又要有良好的自相關性和互相關性。利用自相關性很強而互相 關值為〇或者很小的周期性碼序列是較好的選擇。這種PN碼組的非零互相關系數會引起 各用戶間的相互干擾，即多址干擾，在異步傳輸信道以及多徑傳播環(huán)境中，多址干擾將更加 嚴重。
【發(fā)明內容】
[0006] 本發(fā)明的目的是為去除分離各個波束中的多址干擾問題，通過一種基于DS-CDMA體制的非正交碼字同頻多波束分離方法，將多波束網絡中的各個陣列通道間輸出的同頻波 束進行分離，且準確估算出分離后各個波束的幅相不一致性。
[0007]本發(fā)明是通過以下技術方案實現的。
[0008] -種基于DS-CDMA體制的非正交碼字同頻多波束分離方法，包括如下步驟：
[0009] 步驟一、波束信號生成器預設各個用戶的幅相關系，其中用戶指在DS-CDMA體制 下的通信用戶，每一個用戶對應著一組非正交碼字，并將預設的各個用戶的幅相關系和各 個用戶各自對應的非正交碼字相乘，最終得到有幅度和相位信息的基帶多波束信號；
[0010] 步驟二、將步驟一得到的各個用戶對應的基帶多波束信號分別經過成形濾波器進 行波形成形；
[0011] 步驟三、將波形成形后的基帶多波束信號進行多路并行混頻，各路信號的頻譜從 基帶搬移到中頻或射頻頻段，將混頻后的多路信號疊加，得到同頻多波束信號；
[0012] 步驟四、幅相一致性測試儀接收同頻多波束信號，進行下變頻，將同頻多波束CDMA 信號搬移到基帶，同時進行濾除二倍頻的操作，得到基帶多波束信號；
[0013] 步驟五、將基帶的多波束信號經過匹配濾波器進行匹配濾波，得到無碼間串擾的 基帶多波束信號；
[0014] 步驟六、接收端接收步驟五得到的基帶多波束信號，將其經過數字匹配濾波器，進 行多路并行數字匹配濾波，并輸出各用戶波束的相關峰。
[0015] 具體數字匹配濾波方法為：接收端收到的步驟五得到的基帶多波束信號為r，輸 出的相關峰信號為I，A為數字匹配濾波器內置的PN碼組，該PN碼組是步驟一中各個用戶 對應的非正交碼字的合集，AH表示PN碼組的轉置，數字匹配濾波的運算公式為S=;
[0016] 步驟七、將各個用戶波束的相關峰和解相關矩陣聯合解算，即可得到無多址干擾 的分離多波束；
[0017] 所述解相關矩陣的公式為h= (AHA) \其中右上角"-1"表示矩陣求逆。若令期望 求解出的無多址干擾的分離多波束信號為e則解算公式為e::= /z石；
[0018] 經過上述七個步驟即完成了基于DS-CDMA體制的非正交碼字同頻多波束分離。
[0019] 有益效果
[0020] 本發(fā)明方法可將多波束網絡中各個陣列通道間輸出的同頻波束進行分離，并且準 確解算出各個波束分量的幅度和相位關系。在本發(fā)明中使用了解相關運算，解相關矩陣包 含了PN碼組的自相關和互相關系數，引入的PN碼組與碼組間的多址干擾可以用解相關運 算消除。在測試系統(tǒng)中使用非完全正交特性的PN碼在幅相一致性測試儀中進行匹配濾波， 確保幅度相位測量精度僅受限于接收機內部熱噪聲，而不受多址干擾的影響。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明基于DS-CDMA體制的非正交碼字同頻多波束分離方法的工作框圖；
[0022] 圖2是本發(fā)明基于DS-CDMA體制的非正交碼字同頻多波束分離方法中的波束信號 生成器的工作原理圖；
[0023] 圖3是本發(fā)明基于DS-CDMA體制的非正交碼字同頻多波束分離方法中的幅相一致 性測試儀的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明和詳細描述。
[0025] 圖1是本發(fā)明的工作框圖。信號在波束信號生成器中依照預設的幅度和相位關系 對非正交的偽隨機碼進行一一相乘，然后將多用戶信號進行多路并行的波形成型和混頻操 作。多波束信號發(fā)生器產生的M個波束的信號經過波束形成網絡，波束形成網絡中模擬器 件的幅相不一致性等因素會導致陣列通道間各輸出波束的幅相關系偏離預設值。多波束網 絡輸出N個饋源信號傳輸給多波束幅相測試系統(tǒng)，系統(tǒng)進行下變頻、匹配濾波、數字匹配濾 波，解相關等操作最終解算出多用戶之間的相對應幅相關系。
[0026] 圖2是本發(fā)明中波束信號生成器的工作原理圖。由圖可知，在波束