PN序列码型盲估计方法与装置

摘要

本发明提供了一种PN序列码型盲估计方法与装置。本发明通过对输入的BPSK调制的直接扩频通信信号进行延迟相乘后，周期分段、滤波、二值化、延迟相乘逆运算及判决，实现对BPSK调制的直接扩频通信信号中的伪随机序列(PN)码型进行盲估计。本发明能够消除信息码对PN序列码型盲估计的影响，可以实现对长码或短码PN序列码型盲估计，具有快速准确等优点。

权利要求

1、一种PN序列码型盲估计方法，其特征在于：

(1)对接收的BPSK调制直扩信号通过延迟相乘处理；(2)对处理后的信号以PN序列 周期为单位进行周期分段；(3)对分段信号进行累积，所述的累积是对各分段信号进行对应 相加；(4)对累积信号进行低通滤波、二值化处理；(5)对上述二值化信号进行延迟相乘逆 运算处理；(6)对逆运算处理后的信号进行判决处理，所述的判决处理为根据序列二值化处 理后的二值数值的相对个数判决输出序列是逆运算后的序列还是逆运算后序列的非。

2、根据权利要求1所述的PN序列码型盲估计方法，其特征在于：所述的延迟为延迟线 处理或数字延迟处理，其中延迟时间为至少一个码元宽度。

3、根据权利要求1所述的PN序列码型盲估计方法，其特征在于：所述的低通滤波为小 波或神经网络滤波。

4、根据权利要求1所述的PN序列码型盲估计方法，其特征在于：所述的二值化处理为 过零判决。

5、一种BPSK调制的直扩信号中PN序列码型盲估计装置，其特征在于：它包括接收天 线、信号预处理单元、模数转换单元以及微处理器，接收天线电信号连接信号预处理单元， 信号预处理单元连接模数转换单元，模数转换单元连接微处理器；所述的微处理器是能够完 成对输入的数字信号进行延迟时间为一个码元宽度的延迟后与输入的数字信号进行乘法运 算，对运算后的信号进行以PN序列周期为单位进行分段，而后对上述各段信号进行对应相 加，即：累积，对累积的信号进行低通滤波，并对滤波信号进行二值化处理，对二值信号进 行延迟相乘逆运算，对运算后的信号进行判决处理，从而实现对PN序列码型的盲估计的微 处理器；所述的判决处理为根据序列二值化处理后的二值数值的相对个数判决输出序列是逆 运算后的序列还是逆运算后序列的非。

6、根据权利要求5所述的BPSK调制的直扩信号中PN序列码型盲估计装置，其特征在 于：所述的微处理器为计算机、DSP、可编程逻辑器件或ARM，它包括延迟相乘模块、周期 分段模块、滤波模块、二值化模块、延迟相乘逆运算模块和判决模块。

7、一种BPSK调制的直扩信号中PN序列码型盲估计装置，其特征在于：它包括接收天 线、信号预处理单元、延迟相乘单元、模数转换单元以及微处理器，接收天线电信号连接信 号预处理单元，信号预处理单元连接延迟相乘单元，延迟相乘单元连接模数转换单元，模数 转换单元连接微处理器；所述的微处理器是能够完成对输入的信号进行以伪随机序列周期为 单位进行分段处理，而后对上述各段信号进行对应相加，即：累积，对累积的信号进行低通 滤波，并对滤波信号进行二值化处理，对二值信号进行延迟相乘逆运算，对运算后的信号进 行判决处理，从而实现对PN序列码型的盲估计的微处理器；所述的判决处理为根据序列二 值化处理后的二值数值的相对个数判决输出序列是逆运算后的序列还是逆运算后序列的非。

8、根据权利要求7所述的BPSK调制的直扩信号中PN序列码型盲估计装置，其特征在 于：所述的延迟相乘单元包括延迟单元和相乘单元，延迟单元为延迟线处理，相乘单元为模 拟乘法器。

9、根据权利要求7或8所述的BPSK调制的直扩信号中PN序列码型盲估计装置，其特 征在于：所述的微处理器为计算机、DSP、可编程逻辑器件或ARM，它包括周期分段模块、 滤波模块、二值化模块、延迟相乘逆运算模块和判决模块。

说明书

(一)技术领域

本发明属于电子对抗与信息处理领域，具体涉及一种估计BPSK调制的直接扩频通信信号 中伪随机(PN)序列码型盲估计技术。

(二)背景技术

直扩通信技术广泛地应用于民用通信系统中，为了实现无线电管理，需要估计对方的伪 随机序列码型，即PN序列码型。目前，有许多实现PN序列码型盲估计的方法，如G.Bure等应 用特征值分析的方法、F.Dominique等提出基于HEBB原则的PN序列盲估计方法、谈满堂等提 出的相关累加PN序列盲估计方法、P.C.J.Hill等提出的基于梅西算法的PN序列码型盲估计方 法、杨小牛等提出的线性自适应PN序列码型盲估计方法、C.A.French等提出的周期相关方法、 Mamdouh G.等提出的高阶谱方法等。上述方法都存在一些如只能实现对短码PN序列的估计， 对长码PN序列无法估计；或运算复杂等缺点。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种能够消除信息码对PN序列码型盲估计的影响，实现对长码或 短码PN序列码型盲估计，快速准确的PN序列码型盲估计方法与装置。

本发明PN序列码型盲估计方法为：

(1)对接收的BPSK调制直扩信号通过延迟相乘处理；(2)对处理后的信号以PN序列 周期为单位进行周期分段；(3)对分段信号进行累积，所述的累积是对各分段信号进行对应 相加；(4)对累积信号进行低通滤波、二值化处理；(5)对上述二值化信号进行延迟相乘逆 运算处理；(6)对处理后的信号进行判决处理，所述的判决处理为根据序列二值化处理后的 二值数值的相对个数判决输出序列是逆运算后的序列还是逆运算后序列的非，实现PN序列 码型的估计。

本发明的估计方法还有这样一些技术特征：

1、所述的延迟为延迟线处理或数字延迟处理，其中延迟时间为至少一个码元宽度；

2、所述的低通滤波为小波或神经网络滤波；

3、所述的二值化处理为过零判决；

本发明的第一种产品结构为：它包括接收天线、信号预处理单元、模数转换单元以及微 处理器，接收天线电信号连接信号预处理单元，信号预处理单元连接模数转换单元，模数转 换单元连接微处理器。

本发明的第一种产品结构还包括以下结构特征：

1、所述的微处理器为计算机、DSP、可编程逻辑器件或ARM，它包括延迟相乘模块、 周期分段模块、滤波模块、二值化模块、延迟相乘逆运算模块和判决模块；所述的微处理器 是能够完成对输入的数字信号进行延迟时间为一个码元宽度的延迟后与输入的数字信号进行 乘法运算，对运算后的信号进行以PN序列周期为单位进行分段，而后对上述各段信号进行 对应相加，即：累积，对累积的信号进行低通滤波，并对滤波信号进行二值化处理，对二值 信号进行延迟相乘逆运算，对运算后的信号进行判决处理，从而实现对PN序列码型的盲估 计的微处理器；所述的判决处理为根据序列二值化处理后的二值数值的相对个数判决输出序 列是逆运算后的序列还是逆运算后序列的非。

本发明的第二种产品结构为：它包括接收天线、信号预处理单元、延迟相乘单元、模数 转换单元以及微处理器，接收天线电信号连接信号预处理单元，信号预处理单元连接延迟相 乘单元，延迟相乘单元连接模数转换单元，模数转换单元连接微处理器；所述的微处理器是 能够完成对输入的信号进行以伪随机序列周期为单位进行分段处理，而后对上述各段信号进 行对应相加，即：累积，对累积的信号进行低通滤波，并对滤波信号进行二值化处理，对二 值信号进行延迟相乘逆运算，对运算后的信号进行判决处理，从而实现对PN序列码型的盲 估计的微处理器；所述的判决处理为根据序列二值化处理后的二值数值的相对个数判决输出 序列是逆运算后的序列还是逆运算后序列的非。

本发明的第二种产品结构还包括以下结构特征：

1、所述的延迟相乘单元包括延迟单元和相乘单元，延迟单元为延迟线处理，相乘单元为 模拟乘法器；

2、所述的微处理器为计算机、DSP、可编程逻辑器件或ARM，它包括周期分段模块、 滤波模块、二值化模块、延迟相乘逆运算模块和判决模块。

本发明是针对BPSK调制直扩通信信号在已知载波频率、PN码速率、PN码周期的前提 下实现PN序列码型估计。本发明在信号处理中，引入延迟相乘处理，消除信息码对PN码序 列的影响，通过周期分段累积、滤波二值化、延迟相乘逆运算以及判决等处理，实现PN序 列码型的盲估计。

结合图1，BPSK调制的直扩通信信号通过延迟时间为一个码元宽度的延迟处理11后与原 信号通过相乘器12相乘，其输出如下公式所示。在实际接收机或参数处理过程中，当已知载 波频率和PN码速率的情况下，调整本地振荡器的频率，使cos(ωTp)最大。

$S_x\left(t\right)=A^2\underset{n}{\Sigma }{p}_n{p}_{n-1}g(t-n{T}_p-T_p)·\{\cos \left(\omega T_p\right)+\cos [\omega (2t-T_p)+2{\phi }_0\left]\right\}$

其中：A为接收信号幅度；pn为第n个PN码；pn-1为第n-1个PN码；g(t)为一方波函数；Tp 为PN码元宽度；ω为接收(或下变频后)信号的频率；φ0为接收(或下变频后)信号的初始 相位。

对上述信号以PN码周期为单位进行分段处理，并将上述分段信号进行对应相加，即：分 段累积处理13，对累积后的信号进行低通滤波处理14，对滤波后的信号进行二值化处理14、 并对二值信号进行延迟相乘逆运算15，最后根据序列特点进行判决处理16，如：m序列的+1 个数多于-1的个数，从而实现对PN序列码型地盲估计。

本发明具有以下特点及良好效果：

本发明引入延迟相乘器，通过延迟相乘后，能够消除信息码对PN序列码型盲估计的影响， 这是区别现有PN序列码型估计方法与装置的创新点之一；

本发明引入延迟相乘逆运算，针对不同的延迟时间的延迟相乘采用相应的延迟相乘逆运 算，从而实现PN序列码型的正确估计，这是区别现有PN序列估计方法与装置的创新点之二；

本发明将延迟相乘后的信号进行简单的周期分段、累积、滤波、二值化、延迟相乘逆运 算以及判决处理，实现对长码或短码PN序列码型盲估计，这是区别现有PN序列估计方法与装 置的创新点之三。

采用上述技术后，PN序列码型盲估计方法与装置具有如下优点：

1)不但能够对短码调制的直扩信号进行PN序列盲估计，而且能够实现对长码调制的直 扩信号进行PN序列码型盲估计；

2)和其它PN序列码型盲估计算法与装置相比，该方法能够快速准确的实现PN序列码型 估计。

(四)附图说明

图1是PN序列码型盲估计方法的实现框图；

图2是实施例PN序列码型盲估计仿真图；

图3是实施例1的PN序列码型盲估计装置示意图；

图4是实施例2的PN序列码型盲估计装置示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明：

实施例1：

结合图3，本实施例装置包括接收天线21、信号预处理单元22、模数转换单元23以及微处 理器24，微处理器中包括延迟时间为一个码元宽度的延迟模块11、相乘模块12、周期分段累 积模块13、滤波二值化模块14、延迟相乘逆运算模块15以及判决模块16。

天线接收到的高频直扩信号通过信号预处理单元(混频或下变频或放大)22后，通过模 数转换单元23，将模拟信号转换成数字信号，并将数字信号送入到微处理器中，微处理器对 输入的数字信号进行延迟时间为一个码元宽度的延迟后与输入的数字信号进行乘法运算，对 运算后的信号进行以PN序列周期为单位进行分段，而后对上述各段信号进行对应相加，即： 累积，对累积的信号进行低通滤波，并对滤波信号进行二值化(如：如果输入信号大于0则输 出信号为1，如果输入信号小于0则输出信号为-1)处理，对二值信号进行延迟相乘逆运算， 对运算后的信号进行判决(如：m序列的+1个数多于-1的个数，则输出序列为逆运算；如果m 序列的+1个数少于-1的个数，则输出序列为逆运算后序列的非)，从而实现对PN序列码型的 盲估计。

实施例2：

结合图4，本实施例装置包括接收天线21、信号预处理单元22、延迟时间为一个码元宽度 的延迟相乘单元25、模数转换单元23以及微处理器24，微处理器中包括周期分段累积模块13、 滤波模块14、二值化模块14、延迟相乘逆运算模块15以及判决模块16。

天线接收到的信号通过信号预处理单元处理(如下变频或混频或放大等)后，先对信号 进行延迟时间为一个码元宽度的延迟处理，而后与原信号进行相乘处理，模数转换装置对相 乘后的信号进行模拟数字转换，将转换后的数字信号送入到微处理器中，微处理器对输入的 信号进行以伪随机序列周期为单位进行分段处理，而后对上述各段信号进行对应相加，即： 累积，对累积的信号进行低通滤波，并对滤波信号进行二值化(如：如果输入信号大于0则输 出信号为1，如果输入信号小于0则输出信号为-1)处理，对二值信号进行延迟相乘逆运算， 对运算后的信号进行判决(如：m序列的+1个数多于-1的个数，则输出序列为逆运算；如果m 序列的+1个数少于-1的个数，则输出序列为逆运算后序列的非)处理，从而实现对PN序列码 型的盲估计。

以上结合附图对本发明的PN序列码型盲估计方法与装置作了说明，但这些说明不能被理 解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利 要求基础上进行的改动都是本发明的保护范围。