本文關(guān)鍵詞：欠定盲源分離和PCMA信號盲分離技術(shù)研究　出處：《解放軍信息工程大學(xué)》2014年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：本論文致力于混合信號盲分離技術(shù)研究,主要研究了欠定條件下的混合多源信號盲分離和衛(wèi)星單通道PCMA信號盲分離兩個(gè)方面的內(nèi)容,其中后者是本文的重點(diǎn)。本文工作受到國家863和總裝9201重點(diǎn)工程項(xiàng)目的支持。盲信號分離的任務(wù)是從接收到的多源混合信號中分離出其中所包含的源信號。作為一種快速發(fā)展的新興信號處理技術(shù),目前已在通信信號處理,語音信號處理,醫(yī)學(xué)信號處理等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,但仍然面臨一系列亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)難題。欠定盲源分離是一個(gè)比較困難的問題,領(lǐng)域內(nèi)研究較多并已比較成熟的欠定盲分離算法通常都需要利用源信號的稀疏性,對于稀疏性較差的情況則效果不理想,尤其是對源信號個(gè)數(shù)的估計(jì),因而直接影響整體分離效果。衛(wèi)星單通道PCMA信號盲分離則是欠定盲信號分離的一種特殊情況。由于頻帶復(fù)用而提升的功率帶寬綜合效益,以及很強(qiáng)的抗截獲性能,近年來這類信號的應(yīng)用飛速增長。PCMA信號盲分離是一個(gè)理論性和實(shí)踐性都很強(qiáng)的重大技術(shù)難題。近年來領(lǐng)域內(nèi)開展了大量研究,取得一系列重要成果。其中綜合性能較好的主要是粒子濾波和逐幸存路徑處理(PSP)兩類算法,其中PSP算法因較低的運(yùn)算量而更占上風(fēng)。但現(xiàn)有PSP類算法仍存在兩個(gè)重要問題。一是運(yùn)算量仍然很大,難以在現(xiàn)有硬件平臺上付諸實(shí)施；二是系統(tǒng)內(nèi)在的軟信息利用問題,算法的綜合性能仍有較大提升空間。本論文工作正是在上述背景下確立展開的。論文首先對盲信號分離的基本理論、主要算法和應(yīng)用做了分析討論和總結(jié)。在此基礎(chǔ)上針對基于信號稀疏性的欠定盲源分離和衛(wèi)星單通道PCMA信號盲分離算法存在的上述主要問題給出了若干改進(jìn)算法,并用仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了所提算法的可行性和有效性。本論文取得的創(chuàng)新性成果概括如下：1.在主要針對語音信號的欠定盲源分離方面：針對弱稀疏性情況提出了一種改進(jìn)算法。該算法提出了利用單源區(qū)間對觀測信號進(jìn)行預(yù)處理,去除非單源區(qū)間的點(diǎn),再通過改進(jìn)的K-均值聚類方法來估計(jì)源信號個(gè)數(shù),進(jìn)而估計(jì)出混疊矩陣。這種方法相對于直接對觀測信號進(jìn)行處理的算法估計(jì)精度高,而且在對單源區(qū)間中數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)概率分布曲線圖時(shí),只需要很少次數(shù)的濾波就能夠得到比較光滑的曲線,易于通過峰值檢測尋找局部峰值得到源信號個(gè)數(shù),從而降低了算法復(fù)雜度。仿真實(shí)驗(yàn)表明與常規(guī)聚類算法比較,該算法復(fù)雜度較低,估計(jì)精度有顯著提高。2.在PCMA信號盲分離方面：(1)提出了一種更適合PSP實(shí)現(xiàn)的基于前饋非二元碼的SOVA-PSP分離算法。該算法解決了傳統(tǒng)PSP算法不能輸出軟信息的問題。仿真結(jié)果表明,在綜合利用信道譯碼的基礎(chǔ)上,與現(xiàn)有硬判決算法相比,總體性能獲得了2dB左右的增益。(2)提出了一種基于最大后驗(yàn)的BCJR-PSP算法,解決了SOVA-PSP算法中結(jié)尾部分點(diǎn)可靠性較低的問題。仿真實(shí)驗(yàn)表明,該算法與現(xiàn)有SOVA-PSP相比,性能明顯提高。(3)提出了一種基于單路定時(shí)準(zhǔn)確的低復(fù)雜度盲分離算法,要求在對混合數(shù)據(jù)采樣時(shí),對準(zhǔn)其中的一路信號進(jìn)行采樣,使得該路信號不存在碼間干擾,從而使得網(wǎng)格圖的狀態(tài)個(gè)數(shù)由M2(L-1)變?yōu)镸(L-1)(其中M為調(diào)制階數(shù),L為等效信道響應(yīng)長度),從而簡化了分離模型,很大程度的降低了PSP算法的復(fù)雜度,使得PSP算法朝工程實(shí)用化方向更近了一步。仿真結(jié)果表明,改進(jìn)的算法在降低復(fù)雜度的同時(shí)與傳統(tǒng)PSP算法相比性能幾乎沒有損失。(4)提出了一種基于CHASE譯碼思想的新的PCMA信號盲分離算法。該算法對PSP軟輸出的結(jié)果進(jìn)行可靠性排序,對于排序中可靠性較低的混合符號進(jìn)行信號重構(gòu),通過重構(gòu)信號和接收信號之間的歐式距離對比糾正其中的錯(cuò)誤結(jié)果。仿真結(jié)果表明,該算法與現(xiàn)有SOVA-PSP算法相比,有2dB左右的性能增益。(5)提出了一種基于MCMC算法思路的新的PCMA信號盲分離算法。該算法利用吉布斯采樣獲取源信號重要采樣值序列集合,并通過該集合計(jì)算源信號的后驗(yàn)對數(shù)似然比,避免了遍歷源信號序列,降低了算法復(fù)雜度。進(jìn)而對MCMC算法做了改進(jìn),通過多個(gè)符號聯(lián)合更新的算法提高了算法的收斂速度。仿真結(jié)果表明,該算法相對于PSP算法,當(dāng)兩路信號時(shí)延差在2/8T附近時(shí),性能上有1dB左右的增益。
[Abstract]:This paper is devoted to the research of blind separation technology of mixed signal , which mainly studies the blind separation of mixed multi - source signal and blind separation of PCMA signal in satellite single channel under the condition of undergrowth . ( 3 ) A low complexity blind separation algorithm based on single - path timing is proposed . A new PCMA signal blind separation algorithm based on CHASE decoding is proposed , which makes the number of states of the trellis diagram be changed from M2 ( L - 1 ) to M ( L - 1 ) ( where M is the modulation order and L is equivalent channel response length ) .

【學(xué)位授予單位】：解放軍信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN911.7

【參考文獻(xiàn)】

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1 劉凱;粒子濾波在單通道信號分離中的應(yīng)用研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2007年

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本文編號：1388680