無(wú)線通信盲源分離關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，盲源分離以其突出的技術(shù)優(yōu)勢(shì)在眾多領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，成為了信號(hào)處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。盲源分離技術(shù)放寬了無(wú)線通信系統(tǒng)中對(duì)先驗(yàn)信息的限制條件，它可以僅從接收的混合信號(hào)中依據(jù)源信號(hào)特性分離出不可觀測(cè)的未知源信號(hào)，它是實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信高頻譜效率、強(qiáng)抗干擾性和自適應(yīng)信號(hào)處理的重要理論方法。為了優(yōu)化和增強(qiáng)無(wú)線通信系統(tǒng)的接收性能，即提高系統(tǒng)的頻譜效率、抗干擾能力和信號(hào)檢測(cè)性能，本文結(jié)合未來(lái)無(wú)線通信的發(fā)展需求，主要研究無(wú)線通信盲源分離關(guān)鍵技術(shù)，以

2、實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信系統(tǒng)盲自適應(yīng)接收信號(hào)處理的目標(biāo)。課題研究工作主要分為盲源分離算法研究和盲源分離在無(wú)線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)方法研究，具體研究?jī)?nèi)容包含如下：
　　針對(duì)盲分離算法對(duì)噪聲比較敏感問(wèn)題，結(jié)合通信系統(tǒng)中的誤碼率性能指標(biāo)，提出了一種基于最小誤碼率準(zhǔn)則的盲源分離算法。本算法在最大似然原則中融入最小誤碼率準(zhǔn)則建立盲分離代價(jià)函數(shù)，構(gòu)建一種最小誤碼率約束的代價(jià)函數(shù)。采用基于自然梯度下降搜索方法，最小化代價(jià)函數(shù)實(shí)現(xiàn)盲源分離。仿真實(shí)驗(yàn)分析表明：

3、提出的最小誤碼率約束代價(jià)函數(shù)得到的盲源分離算法，比原有的最大似然原則代價(jià)函數(shù)得到的盲源分離算法，具有更好的收斂性能和分離精度。
　　針對(duì)通信場(chǎng)景中欠定盲源分離的混合矩陣估計(jì)問(wèn)題，利用廣義協(xié)方差的統(tǒng)計(jì)性和結(jié)構(gòu)性質(zhì)，以及塔克分解的壓縮特征，提出了一種新的欠定盲辨識(shí)算法。首先基于廣義協(xié)方差矩陣建立核函數(shù)，接著將核函數(shù)堆疊成三階張量模型，然后應(yīng)用塔克分解求混合矩陣。該算法不僅具有優(yōu)良的辨識(shí)性能，而且具有較低的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。仿真實(shí)驗(yàn)證明了算法

4、的有效性。
　　研究了DS-CDMA系統(tǒng)的盲多用戶檢測(cè)和盲碼估計(jì)問(wèn)題。針對(duì)基于高階統(tǒng)計(jì)盲分離方法造成的復(fù)雜度問(wèn)題，提出了一種基于廣義協(xié)方差矩陣的 DS-CDMA盲自適應(yīng)接收算法，用于盲用戶分離和擴(kuò)頻碼估計(jì)，利用廣義協(xié)方差矩陣提取統(tǒng)計(jì)信息來(lái)優(yōu)化分離性能。針對(duì)DS-CDMA系統(tǒng)建立盲源分離模型，再利用聯(lián)合對(duì)角化的算法求解分離矩陣，該算法可以有效實(shí)現(xiàn) DS-CDMA系統(tǒng)在較低信噪比和較短采樣數(shù)時(shí)的用戶信號(hào)盲分離和擴(kuò)頻碼估計(jì)。
　　

5、針對(duì)時(shí)間異步和信道衰落引起的特征序列波形不匹配問(wèn)題，提出了一種基于二階錐約束的DS-CDMA盲多用戶檢測(cè)算法。首先將DS-CDMA模型建立為帶二階錐約束的盲分離模型。然后該二階錐約束的盲分離模型利用擬牛頓迭代達(dá)到負(fù)熵最大化，實(shí)現(xiàn)盲多用戶檢測(cè)。理論分析與仿真實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，提出的盲多用戶檢測(cè)算法與現(xiàn)存的盲多用戶檢測(cè)算法相比具有較優(yōu)分離性能和較低復(fù)雜度的優(yōu)勢(shì)。
　　研究了OFDM系統(tǒng)的干擾消除及源信號(hào)恢復(fù)問(wèn)題。針對(duì)OFDM在未知頻偏和衰落信

6、道條件下的同步接收問(wèn)題，提出了一種基于盲源分離的OFDM自適應(yīng)干擾消除和源恢復(fù)算法?？紤]子載波間的統(tǒng)計(jì)獨(dú)立性，源信號(hào)恢復(fù)的機(jī)制可以實(shí)現(xiàn)盲均衡。接收的OFDM信號(hào)可以看作混合的信號(hào)。頻偏和衰落信道的影響相當(dāng)于盲源分離架構(gòu)中的混合矩陣對(duì)源信號(hào)的影響。建立了含頻偏OFDM基于獨(dú)立成分分析的盲源分離模型，然后從最小互信息原則得到分離的代價(jià)函數(shù)，結(jié)合自然梯度優(yōu)化得到OFDM源信號(hào),實(shí)現(xiàn)載波頻率同步。該盲分離方法提高了系統(tǒng)的頻譜效率，可以避免繁瑣的

7、信道估計(jì)，也可以避免基于導(dǎo)頻機(jī)制的頻偏估計(jì)和由頻偏估計(jì)誤差帶來(lái)的性能惡化，有效克服了傳統(tǒng)方法中估計(jì)誤差帶來(lái)的性能損傷，提高了源信號(hào)恢復(fù)的魯棒性。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)表明，提出的基于ICA的盲處理算法與常規(guī)的基于導(dǎo)頻機(jī)制的方法相比具有更優(yōu)越的性能。
　　針對(duì)基于張量分解的OFDM盲分離模型，結(jié)合模型中可以利用的先驗(yàn)信息，提出了一種范德蒙矩陣約束的OFDM張量分解盲自適應(yīng)接收算法，用于在未知頻偏和衰落信道條件下的盲載波同步接收。此約束模