基于粒子濾波的混沌直接序列擴頻信號盲解擴方法研究.pdf

1、混沌信號是一種由確定性的非線性系統(tǒng)所產(chǎn)生的非周期有界信號?；煦缧盘栍捎诒旧硭哂械膶拵?、初值敏感和類噪聲等特性而被廣泛用于通信系統(tǒng)中。其中，混沌直接序列擴頻(混沌直擴)由于其具有大容量、低截獲率和物理層上的優(yōu)良保密性，成為混沌通信領(lǐng)域里研究最多、應(yīng)用最廣的一種通信方式。與此同時，混沌直擴信號盲解擴方法的研究也受到廣泛的關(guān)注。然而，混沌直擴信號的解擴是一個非線性問題，并且存在多徑衰落和非高斯噪聲信道的影響，過去利用擴展卡爾曼濾波等算法實現(xiàn)

2、盲解擴的性能不高，而且算法相當(dāng)?shù)膹?fù)雜。粒子濾波是一種基于貝葉斯估計理論的序貫蒙特卡洛方法，為解決非線性非高斯問題提供了一種靈活的方式，是近年非線性非高斯信號處理的重要研究方向。
　　在混沌直擴信號盲解擴領(lǐng)域，隨機噪聲、遠(yuǎn)距離無線信道畸變、多用戶通信、抗多徑傳播以及混沌直擴信號破解問題是目前混沌直擴信號盲解擴從理論研究轉(zhuǎn)向?qū)嶋H應(yīng)用中需要解決的關(guān)鍵問題。本文從混沌直擴信號盲解擴過程中需要解決的噪聲污染、多徑衰落、多用戶干擾及信息破解等

3、問題出發(fā)，基于粒子濾波技術(shù)對混沌直擴信號破解、噪聲濾波、盲信道均衡、多混沌信號盲分離與解擴等方面進(jìn)行深入研究，從而實現(xiàn)在非協(xié)作情況下對混沌直擴信號的有效解擴。主要的工作和貢獻(xiàn)有：
　　根據(jù)發(fā)射端混沌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是否已知，將單信道混沌直擴信號盲解擴分為半盲解擴與全盲解擴。針對混沌系統(tǒng)系數(shù)和系統(tǒng)初始值未知情況下的半盲解擴問題，基于新息自適應(yīng)估計方法，對系統(tǒng)的過程噪聲協(xié)方差進(jìn)行實時的調(diào)整，提出一種自適應(yīng)粒子濾波算法，并應(yīng)用最大后驗準(zhǔn)則估計未

4、知的系統(tǒng)系數(shù)，有效解決了運用粒子濾波方法時常見的粒子退化問題，提高了狀態(tài)估計的準(zhǔn)確性最終實現(xiàn)對混沌直擴信號的半盲解擴。針對混沌系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系數(shù)及初始值都未知的全盲解擴問題，根據(jù)混沌擬合原理，提出了一種基于粒子濾波的混沌直擴信號全盲解擴算法。首先建立未知的非高斯有色噪聲的ARMA模型，將待定的ARMA模型參數(shù)作為系統(tǒng)狀態(tài)并入狀態(tài)向量中，將狀態(tài)估計問題轉(zhuǎn)化為狀態(tài)和模型參數(shù)聯(lián)合估計問題，并通過引入誤差控制因子，實現(xiàn)了在非高斯有色噪聲條件下的混沌

5、直擴信號的全盲解擴。
　　為解決通過多徑衰落信道混沌直擴信號的盲解擴問題，提出了一種基于粒子濾波的聯(lián)合信道盲均衡和混沌擬合算法。該算法在接收端用另一個混沌系統(tǒng)代入信道均衡和混沌擬合的狀態(tài)空間方程，交替應(yīng)用幾個基于不同狀態(tài)方程的粒子濾波器，在進(jìn)行信道盲均衡的同時，進(jìn)行混沌擬合來估計信息碼和混沌狀態(tài)，并根據(jù)估計信息碼的值域范圍解擴原始二進(jìn)制信息碼。仿真結(jié)果驗證了聯(lián)合信道盲均衡和混沌擬合算法的有效性和較低的誤碼率。
　　在多用戶的

6、混沌擴頻通信系統(tǒng)的研究中，用戶間的相互干擾嚴(yán)重影響了混沌直擴信號的解擴性能。本文根據(jù)接收端數(shù)目和無線信道類型，分別研究了單通道信號盲分離與多徑衰落信道下多混沌直擴信號盲分離問題。首先，在分析單通道多混沌直擴信號分離的可行性的基礎(chǔ)上，建立了單通道多混沌直擴信號盲分離與解擴的狀態(tài)空間模型，并基于粒子濾波算法進(jìn)行求解。然后，針對多徑衰落信道下多混沌直擴信號盲分離問題，建立了多徑衰落信道情況下的MIMO混沌直擴通信系統(tǒng)模型，并對信道衰落系數(shù)和混