無線通信盲源分離關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

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

2、實現(xiàn)無線通信系統(tǒng)盲自適應(yīng)接收信號處理的目標。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線通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)方法研究，具體研究內(nèi)容包含如下：
　　針對盲分離算法對噪聲比較敏感問題，結(jié)合通信系統(tǒng)中的誤碼率性能指標，提出了一種基于最小誤碼率準則的盲源分離算法。本算法在最大似然原則中融入最小誤碼率準則建立盲分離代價函數(shù)，構(gòu)建一種最小誤碼率約束的代價函數(shù)。采用基于自然梯度下降搜索方法，最小化代價函數(shù)實現(xiàn)盲源分離。仿真實驗分析表明：

3、提出的最小誤碼率約束代價函數(shù)得到的盲源分離算法，比原有的最大似然原則代價函數(shù)得到的盲源分離算法，具有更好的收斂性能和分離精度。
　　針對通信場景中欠定盲源分離的混合矩陣估計問題，利用廣義協(xié)方差的統(tǒng)計性和結(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)良的辨識性能，而且具有較低的實現(xiàn)復(fù)雜度。仿真實驗證明了算法

4、的有效性。
　　研究了DS-CDMA系統(tǒng)的盲多用戶檢測和盲碼估計問題。針對基于高階統(tǒng)計盲分離方法造成的復(fù)雜度問題，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頻碼估計，利用廣義協(xié)方差矩陣提取統(tǒng)計信息來優(yōu)化分離性能。針對DS-CDMA系統(tǒng)建立盲源分離模型，再利用聯(lián)合對角化的算法求解分離矩陣，該算法可以有效實現(xiàn) DS-CDMA系統(tǒng)在較低信噪比和較短采樣數(shù)時的用戶信號盲分離和擴頻碼估計。
　　

5、針對時間異步和信道衰落引起的特征序列波形不匹配問題，提出了一種基于二階錐約束的DS-CDMA盲多用戶檢測算法。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到負熵最大化，實現(xiàn)盲多用戶檢測。理論分析與仿真實驗說明，提出的盲多用戶檢測算法與現(xiàn)存的盲多用戶檢測算法相比具有較優(yōu)分離性能和較低復(fù)雜度的優(yōu)勢。
　　研究了OFDM系統(tǒng)的干擾消除及源信號恢復(fù)問題。針對OFDM在未知頻偏和衰落信

6、道條件下的同步接收問題，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。考慮子載波間的統(tǒng)計獨立性，源信號恢復(fù)的機制可以實現(xiàn)盲均衡。接收的OFDM信號可以看作混合的信號。頻偏和衰落信道的影響相當于盲源分離架構(gòu)中的混合矩陣對源信號的影響。建立了含頻偏OFDM基于獨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函數(shù)，結(jié)合自然梯度優(yōu)化得到OFDM源信號,實現(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，也可以避免基于導(dǎo)頻機制的頻偏估計和由頻偏估計誤差帶來的性能惡化，有效克服了傳統(tǒng)方法中估計誤差帶來的性能損傷，提高了源信號恢復(fù)的魯棒性。理論分析和仿真實驗表明，提出的基于ICA的盲處理算法與常規(guī)的基于導(dǎo)頻機制的方法相比具有更優(yōu)越的性能。
　　針對基于張量分解的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