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        基于盲源分離的同道數字通信干擾抑制

        作者: 時間:2009-06-16 來源:網絡 收藏
        1 引言
        盲源可以在對信源知之甚少的情況下,出想要的信號。它已成功地應用于生物醫學信號處理(如心電圖、肌電圖、腦電圖及腦磁圖等)、語音增強、圖像增強、中同頻、機械故障檢測、雷達信號處理等方面。
        在軍事對抗中,如何擺脫敵方同頻的影響以保證我方正常是重要的研究課題。已有文獻研究了利用肓源將頻域重合的信號分離這一問題,如文獻[3]采用3天線陣列接收,利用盲源分離實現3路同頻PAM信號的分離,文獻[4]采用相干解調方式實現了多路BPSK信號的分離。這里研究了通信的問題,理論分析和計算機仿真表明采用盲源分離的方法可有效干擾。

        2 盲源分離的數學模型
        盲源分離中的“盲”是指當傳輸信道的特性未知時,從接收信號的陣列中估計出源信號的波形。當然,在缺乏先驗知識的情況下,不可能唯一確定源信號,導致所恢復的信號存在一定的模糊性:排序的模糊性和幅度比例伸縮,但所恢復的信號依然保留源信號的波形信息。在一定程度上,這并不影響對信號的理解和處理。
        盲源分離的基本模型:假設有n個信源,通過線性混合后,由n個探測器(傳感器)接收,整個系統用矩陣表示為:

        式中:S為未知的n個源信號,A為n×n的混合矩陣,n為噪聲,X為傳感器接收的信號。
        一般情況下,假設源信號與觀測信號維數相同。在噪聲不存在或可忽略不計的情況下,這時盲源分離的模型如下:

        盲源分離的目標是在一定準則下,尋找矩陣A的逆矩陣的估值A-1,得到對信源S的估計如下:

        本文引用地址:http://www.104case.com/article/158042.htm


        如果A-1A=I,則Y=S,實現了對源信號的估計。一般情形下,假設源信號統計獨立。因此盲源分離問題有時也稱獨立變量分析(Independent Component Analysis)。


        3 通信的干擾
        數字通信是目前無線通信所采用的主要通信方式,其主要調制方式有幅移鍵控、相移鍵控和頻移鍵控。
        幅移鍵控信號表示為:


        式中:Am表示M個可能的幅度。
        相移鍵控信號表示為:


        相移鍵控發送的載波有M個可能的相位。頻移鍵控信號表示為:


        當數字通信的載波頻率相同時,通信收發信機之間會產生干擾。由于不同發信機之間所發送的信號是獨立的,所以可采用盲源分離算法將分離不同發信機所發射的信號。

        4 FastICA算法
        Hyvarinen等人提出了峭度和負熵固定點算法,這一算法具有極快的收斂速度,因此稱為:FastICA。FastICA算法屬于批處理算法,但其具有相當快的收斂速度,是盲源分離算法中較成功的算法。FastICA算法將非高斯極大化算法和定點迭代相結合,具有三階收斂速度。衡量非高斯的目標函數有兩種:峭度和負熵。因此,FastICA有兩種形式:峭度最大化和負熵最大化的FastICA算法。下面分別推導兩種代價函數的FastICA算法。
        關于標準峭度的梯度函數:


        式中:β是輸出信號峭度的符號。
        當對混合信號白化后,信號的能量歸一化,所以||W||2=1。這樣,每次迭代后可將分離向量W歸一化。當盲源分離算法到達平衡點時:


        由此得到兩步迭代快速算法:

        數字通信相關文章:數字通信原理



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