本发明涉及一种基于简化干扰删除的多用户非正交信号捕获方法，属于多用户信号接入检测领域。
背景技术：
0、技术背景
1、cdma(code division multiple access)自3g时代起便被广泛应用于多用户通信中，由于其抗干扰能力强、抗多径能力强、频谱效率高、用户接入方便、频率规划简单以及保密性好等独有的特性，越来越多的卫星通信系统采用cdma 技术作为多址接入技术。全球卫星导航系统(global navigation satellite system，gnss)正式基于此设计，其可向全球用户提供高质量的定位、导航和授时服务，目前已在各个领域得到了广泛应用。
2、在基于cdma体制的移动通信系统中，所有用户在同一个时间共享一个相同频段的无线信道，各用户信号在传播过程中会受到时变物理信道的影响，导致各用户到达基站时的扰码不完全正交，各用户之间的信号存在相关性，则系统将会产生非正交多址干扰。另一方面，因为用户发射的射频信号会经受路径损耗的影响,基站处所接收到各个用户的信号接收功率是不一致的，距离基站近的移动用户会对距离基站远的移动用户造成巨大干扰。
3、同时，由于卫星移动速度快、通信链路时延大、易受气候条件等影响，地面接收机接收多用户混叠信号往往存在严重的用户间干扰。接收机必须先对信号进行捕获、跟踪与解调，其中，信号捕获过程消耗着接收机的大量资源，据统计在整个导航定位过程中大约有30％至75％的资源消耗来自于信号捕获过程，因此对大动态的多用户非正交混叠信号捕获一直是卫星通信领域中的重要问题。
技术实现思路
1、针对卫星通信等大动态多用户通信系统中，难以实现有效功率控制，各用户间互干扰严重，大功率用户信号遮盖小功率用户信号的问题，本发明目的是提供一种基于简化干扰删除的多用户信号非正交捕获方法，根据不同用户间干扰的周期性，利用查找表预储存干扰模式结果，根据捕获信号的时延和功率信息，对干扰进行快速重构并删除，大幅提升微小信号的接入检测能力，实现对大动态多址接入的鲁棒检测接收，同时只需付出极小的计算资源和内存开销，以及忽略不计的时延影响。
2、为达成上述目的，本发明采用以下技术方案。
3、本发明公开的一种基于简化干扰删除的多用户信号非正交捕获方法，先对大功率用户信号进行捕获检测，而后重构出该用户信号，并在接收信号中删除大功率用户信号，再进行二次捕获对小功率用户信号进行检测，大幅提升微小信号的接入检测能力，实现对大动态多址接入的鲁棒检测接收；针对干扰用户信号与微小信号用户相关器以及累计的运算结果进行重构，直接还原用户间干扰，相较传统干扰删除算法，极大程度降低计算复杂度，节省解调信号所需的资源与时间开销；根据不同用户间扩频序列互相关具有周期性的特点，利用查找表预储存各用户间的互干扰模式，根据捕获检测的时延，读取相应数据，快速重构干扰，节省计算资源与时间开销，实现针对大动态下多用户非正交信号的鲁棒接收检测。
4、本发明公布的一种基于简化干扰删除的多用户信号非正交捕获方法，包含以下步骤：
5、步骤一、发射端每个用户采用预分配的独立扩频序列发送信号，在接收端对多用户非正交混叠信号采用相应扩频序列进行相关检测，在极低成本下，最大化接收端每用户能量。
6、每个用户发送的信号为
7、si(t)＝di(t)*mi(t)
8、其中mi为周期函数，满足mi(t+t)＝mi(t)，表示第i个用户采用的扩频序列，t为扩频符号周期；di(t)表示用户i发送的数据符号，在每个符号t周期内恒为常数，即
9、di(t)＝di((a-1)t)＝±1,t∈[(a-1)t,at),a∈n+
10、接收机接收的n个用户的非正交混叠信号表示为
11、
12、其中τi表示第i个用户的时延，表示接收端产生的噪声，fi表示第i个用户的多普勒频偏，hi表示第i个用户的信道系数，pi表示第i个用户的发射功率，ai表示第i个用户的接收信幅度。
13、接收信号与第j个用户的相关器进行积分，其中第k次的检测结果为
14、
15、其中由于符号周期远小于频偏的相干时间，故在积分时间内信号相位满足如下等效关系
16、
17、由于扩展码具有伪随机性，噪声服从高斯分布，每个用户的每个符号相关结果均满足如下关系，
18、
19、故
20、
21、其中，τ'i＝τi mod t表示该符号周期内，相关累计符号的时延。
22、若di(kt-τi)＞0,di((k-1)t-τi)＜0，定义
23、
24、表示接收信号中，第i个用户的信号分量与用户j相关器相关的结果，crocoi,j(·，·，·)中第一个变量表示生成相关序列的索引坐标，第二个变量表示累计符号的相对时延，第三个变量表示对第k个符号累计过程中，相反极性符号占用时间。
25、若di(kt-τi)＜0,di((k-1)t-τi)＞0，则有
26、
27、并且满足crocoi,j(x,τ'i,τ'i,k)＝crocoi,j(x,τ'i+t,τ'i,k+t)，具有周期性。
28、故在第j个用户上，接收信号与该用户相关器的相关结果表示为
29、
30、步骤二、基于非相关累计的方式，对每个符号相关的结果取模，减小不同符号极性以及相位对累计结果的影响，且噪声能量不随累计结果线性增长，利用累计多个符号的相关结果，消除噪声的影响，实现低信噪比下的用户检测。
31、对用户j的相关结果做l次非相关累计，即
32、
33、对于l个符号累计后，有
34、
35、噪声能量不随累次次数线性增长，故判定多符号累计后，信号累积远高于噪声累累积
36、
37、故忽略噪声项，则累计结果满足
38、
39、根据上式累计结果，噪声的影响随多个符号的累计降低，实现低信噪比下的用户检测。
40、步骤三、每个用户根据相关累计的结果进行第一次判决，xx，准确捕获大功率用户，并估计大功率用户符号时延。接收信号中的低功率用户受大功率信号干扰严重，无法正确捕获，通过后续步骤四捕获小功率用户。
41、每个用户根据各自相关器与非相干累计的结果进行第一次捕获判决。
42、对于大功率用户ipm，其捕获结果显然满足
43、
44、因此该用户进行准确捕获，精确估计相对本地的时延
45、而对小功率用户j，记j的相关峰位置为xpeak，则
46、
47、由于存在大功率干扰用户ipm，有
48、
49、该用户的相关峰被遮蔽，捕获判决结果由
50、
51、主要决定，而不同码字间的互相关具有伪随机性，因此无法对用户j的信号进行正确捕获。
52、步骤四、根据扩频码之间互相关的周期性，预储存固定的各用户扩展码互相关模式结果，降低计算复杂度与时间资源开销，利用步骤三中第一次捕获成功的大功率信号时延，读取相应的干扰结果，重构大功率用户信号对其他用户相关结果的干扰。
53、由于用户扩频码mi(t)具有周期性，用户ipm与用户j码字间的互干扰满足
54、
55、具有一定周期性，干扰模式相对固定，使用查找表存储所用不同用户间的互干扰，而后根据步骤三中捕获到的用户时延即获得用户ipm对用户j捕获结果的干扰降低传统干扰删除算法中，信号重构的复杂度。
56、同时根据用户ipm捕获相关峰高度
57、
58、容易估计出干扰用户幅度结合码相位重构出用户ipm对第j个用户的干扰为
59、
60、步骤五、根据各大功率用户重构出的对小用户互干扰，还原小功率用户受到的大功率用户干扰总和，再删除对应的大功率用户干扰，还原小功率用户接收信号本身，重复步骤三进行二次判决，根据二次判决结果实现大功率信号干扰下的小功率信号二次捕获，进而实现大功率信号干扰下的多用户信号检测。
61、当n个用户同时接入时，用户i受到了其他n-1个用户的干扰。根据步骤四，二次重构出用户i的相关器累计结果受到其他n-1个用户的干扰为
62、
63、其中
64、
65、对用户i的捕获结果进行干扰删除，即
66、
67、而后对删除后的结果进行二次捕获判决，根据二次判决结果实现大功率信号干扰下的小功率信号二次捕获，进而实现大功率信号干扰下的多用户信号检测。
68、若用户i受大功率用户遮蔽，一次捕获判决失败，则通过步骤四、步骤五实现对低功率用户信号捕获；若用户i第一次捕获判决成功，则通过二次捕获实现对用户i更高精度捕获。
69、有益效果：
70、1、本发明公布的一种基于简化干扰删除的多用户信号非正交捕获方法，先对大功率用户信号进行捕获检测，而后重构出该用户信号，并在接收信号中删除大功率用户信号，再进行二次捕获对小功率用户信号进行检测，大幅提升微小信号的接入检测能力，实现对大动态多址接入的鲁棒检测接收。
71、2、本发明公开的一种基于简化干扰删除的多用户信号非正交捕获方法，针对干扰用户信号与微小信号用户相关器以及累计的运算结果进行重构，直接还原用户间干扰，相较传统干扰删除算法，极大程度降低计算复杂度，节省解调信号所需的资源与时间开销。
72、3、本发明公开的一种基于简化干扰删除的多用户信号非正交捕获方法，根据不同用户间扩频序列互相关具有周期性的特点，利用查找表预储存各用户间的互干扰模式，根据捕获检测的时延，读取相应数据，快速重构干扰，节省计算资源与时间开销。
73、4、本发明公开的一种基于简化干扰删除的多用户信号非正交捕获方法，通过有益效果1、2、3的协同，能够实针对大动态下多用户非正交信号的鲁棒接收检测，同时只需付出极小的计算资源和内存开销，相较传统一次捕获算法，只需增加4个符号周期以内的额外时间开销，造成的时延影响可以忽略不计。
1.一种基于简化干扰删除的多用户非正交信号捕获方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.如权利要求1所述的一种基于简化干扰删除的多用户非正交信号捕获方法，其特征在于：步骤一实现方法为，
3.如权利要求2所述的一种基于简化干扰删除的多用户非正交信号捕获方法，其特征在于：步骤二实现方法为，
4.如权利要求3所述的一种基于简化干扰删除的多用户非正交信号捕获方法，其特征在于：步骤三实现方法为，
5.如权利要求4所述的一种基于简化干扰删除的多用户非正交信号捕获方法，其特征在于：步骤四实现方法为，
6.如权利要求5所述的一种基于简化干扰删除的多用户非正交信号捕获方法，其特征在于：步骤五实现方法为，
7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的一种基于简化干扰删除的多用户非正交信号捕获方法，其特征在于：还包括步骤六，若用户i受大功率用户遮蔽，一次捕获判决失败，则通过步骤四、步骤五实现对低功率用户信号捕获；若用户i第一次捕获判决成功，则通过二次捕获实现对用户i更高精度捕获。
