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粒子滤波技术及其在混沌扩频DS-CDMA通信系统中的应用研究

傅益平  
【摘要】:基于混沌序列的扩频码具有容量大、安全性好等特点,可以广泛地应用于DS-CDMA通信系统中。由于受多径衰落和非高斯噪声信道的影响,过去利用扩展卡尔曼滤波实现码元检测、码延时和信道系数的多参数联合估计的性能不高,而且算法相当的复杂。粒子滤波技术对于非线性系统和非高斯噪声环境具有高度的适应性、滤波算法简单、可以很好的解决多参数估计中存在的非线性和复杂性问题。因此,开展对粒子滤波技术及其在混沌扩频DS-CDMA通信系统中的应用的研究具有重要的理论与现实意义。 本文首先详细介绍了粒子滤波技术的基本理论,并通过实例对粒子滤波性能进行仿真,结果证明了在非线性系统非高斯背景下粒子滤波的优异性能。在此基础上,深入研究了粒子滤波在多径衰落环境下混沌扩频DS-CDMA通信系统中的实际应用,即:首先通过分析建立混沌扩频DS-CDMA通信系统的动态状态空间模型;接着,针对该系统模型中连续和离散估计量并存的特点,提出了一种基于混合重要抽样密度函数的粒子滤波接收机,并成功将它和卡尔曼滤波器相结合,准确获得了码元检测、码延时和信道系数的多参数联合估计。该方法有效地解决了估计中存在的非线性难题,仿真结果表明混合粒子滤波的估计性能明显优于以往采用的其他方法。最后,将粒子滤波技术的应用进行推广,分别应用到多用户检测和分集接收情况,并取得了良好的仿真效果。


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