gps干扰源抑制中的多用户检测技术
蒋海丽，郑建生
（武汉大学 电子信息学院，湖北 武汉430079）
摘 要：本文讨论了gps干扰源抑制中的多用户检测技术。多用户检测技术将gps信号中的窄带数字干扰作为多用户信号进行检测，从而在多个干扰源中提取出gps卫星信号。文中首先给出了cdma系统中的多用户信号模型，然后具体介绍了3种多用户检测器，并分析了它们的信号干扰比和比特误码率。
关键词：多用户检测;gps;窄带干扰;扩展频谱
multi-user detection technology in gps interference source suppression
jiang hai-li，zheng jian-sheng
（college of electronics information,wuhan university，wuhan430079，china）
ａｂｓｔｒａｃｔ：the technology of multi-user detection(mud) in gps interference source suppression is discussed.the multi-user detection technology makes the narrowband interference as multi-user signal to be detected，hence，gps signal can be obtained from many interference sources.the multi-user signal model in cdma system is presented and three kinds of multi-user detectors are introduced in detail，then their sir and ber are analyzed.
ｋｅｙｗｏｒｄｓ：mud;gps;narrowband interference;spread spectrum
一、引言
线性多用户检测技术（mud）最初是在多扩展频谱用户检测中提出的，后来rusch 和poor成功地将此技术应用于窄带数字干扰抑制中。虽然扩频通信对于传统通信中的窄带干扰（nbi）本来就有抑制作用，因此在解扩和解调之前可以利用有效的nbi抑制来获得更好的实际性能增益。
gps采用直接序列扩频（dsss）进行bpsk调制，所有卫星信号都采用同一载波频率（l1和l2）进行传输，导航数据以c/a码和p码形式50 bps速率传输。c/a码是码率为1．023 mhz、码长为1 023位的gold序列，且它的周期为1 ms，每个数据位有20个周期的扩展码。p码是一种伪随机码，码速率为10．23 mhz，周期为1周。由于gps信号一般采用扩频方法，因此可以采用多用户检测技术将gps信号源中的窄带数字干扰作为多用户信号进行检测，从而在多个干扰源中提取出gps卫星信号，提高gps抗干扰能力。
二、多用户信号模型
全球定位系统（gps）是一个码分多址（cdma）的下行链路系统，因此假设一个系统具有一个gps信号和一个在另外一个awgn通道里传输窄带双向通信信号。gps信号的每个数据位都由k=20个周期的伪随机信号（prn）签名序列进行调制（每个入口是一个码片，每一个prn周期是一个区）。假设窄带数字信号同gps信号是同步的，那么每个nbi边缘滞后于gps prn周期边缘。此外，假设窄带用户的k位对应于gps信号的一位。因此，窄带用户的每一位跨越l=k/k个区，这里只考虑l为整数，且l∈{1,2,4,5,10,20}。因此，根据虚拟用户划分的方法，我们可以将窄带数字干扰看作很多个虚拟正交用户，建立一个多用户信号模型。例如：将数字信号看作m个虚拟用户，每个用户信号就是仅位于n＝k/m个连续区内的信号，即用一个或多个用户来代表每个窄带干扰位，如图1所示。
那么所有用户信号与gps信号间的互相关矢量ρ为
这里ρ0为第一个虚拟用户信号同gps信号间的互相关系数。
假设tg为gps信号的位持续时间，wi为在一个gps信号位间隔内接收到的窄带干扰信号能量，ws为在同样的位间隔内接收到的gps信号能量（包括进程增益），在间隔（0，tg）窄带干扰数据位为b=［b1b2…bm］t，gps位为b0，当用户都同步时，在一个gps信号位间隔内接收到的信号为
这里n(t)是单位功率谱密度的附加白高斯噪声，σ2是噪声方差，so(t)是gps信号归一化的信号波形。互相关ρ=［ρ1ρ2…ρm］t，这里ρj是第j个虚拟用户和gps信号间的互相关系数，定义为
若im表示m×m维矩阵，那么虚拟多用户系统的互相关矩阵r具有一个简单的结构：
三、线性检测器
建立了信号模型后，下面对各种线性检测器进行gps信号检测，同时比较这些检测器的性能。线性检测器的原理框图如图2所示。
1.传统的检测器（cd）
在本文中，接收到的信号直接发送到同传输码相匹配的单一滤波器中，那么滤波器输出同原始信号比较得到的gps位估计，如果：
那么位误差率（ber）为
的干扰位矢量序列中的一个。
2.去相关检测器（dd）
去相关检测器由互相关矩阵r的逆矩阵决定，见（4）式：
gps位估计包括这个逆矩阵的第一行，如果：
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