盲源分离及其在DS-CDMA盲估计中的应用研究

来源 :重庆邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lt5185
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
盲源分离(BSS,Blind Source Separation)是指仅从若干观测到的混合信号中提取、恢复出无法直接观测的各个原始信号的过程。独立分量分析(ICA,IndependentComponent Analysis)是盲源分离的主要方法。主分量分析(PCA,PrincipalComponent Analysis)是ICA的预处理和理论前申,也是盲源分离的重要基础。随着研究的深入,盲源分离算法被应用到越来越多的领域,无论是普通的调制信号,还是语音、图像信号等都可以用盲源分离方法进行分离,然而不同信号有着不同的特点,采用不同的盲源分离算法。研究不同算法对不同信号的适用性,不仅有着重要的实际应用价值,也对算法改进有着重要指导意义。   直接序列码分多址(DS-CDMA,Direct Sequence Code Division Multi-Access)技术作为个人通信、卫星通信、无线局域网、第三代无线通信系统等领域的重要技术,越来越受到人们的普遍关注,而扩频码的盲估计成为DS-CDMA技术迫切需要解决的问题之一。传统的扩频码和信息码检测技术主要是盲多用户检测法,然而该技术受先验条件的限制,应用范围较窄。盲源分离算法以其特有的优势,在DS-CDMA信号盲估计中显示出越来越重要的作用。然而该技术尚处于初级阶段,仍需进一步深入地研究。   因此,本文的研究工作主要包括以下几个方面:   第一,细致梳理了一下盲源分离算法的发展历史和研究现状,系统地研究了盲源分离算法理论,并介绍了盲源分离中经常用到的一些基本理论知识,这些知识包括独立分量分析的基本模型、约束条件、基本目标函数和寻优准则等,最后总结了几种常用的盲源分离算法。   第二,针对不同信号适用不同盲源分离算法的问题,详细分析了几种不同信号的特点,并分别采用不同的变步长盲源分离算法进行仿真比较,从而得到了不同信号的最优算法。   第三,针对混合图像难分离的问题,提出了一种基于小波变换的EASI(通过独立性的等变自适应分离,Equivariant Adaptive Separation via Independence)混合图像盲源分离算法。该算法首先对混合图像信号进行小波变换,然后将变换后的稀疏成分作为新的观测信号,采用基于分离度(SD,Separation Degree)的EASI算法对处理后信号进行盲源分离,最后利用得到的分离矩阵分离原混合信号从而将原始图像恢复出来。该算法不仅分离效果好,而且能快速实现较多图像的混合分离。   第四,针对传统盲多用户检测算法受先验条件限制和现有基于盲源分离的DS-CDMA信号盲估计性能较低的问题,提出了一种基于PI(性能指标,Performance Index)变步长的EASI算法应用于DS-CDMA扩频码和信息码的盲估计。该法首先将BSS模型和DS-CDMA模型进行比较,推导出扩频码和信息码分别在盲源分离模型中的对应关系,并用自适应方法估计出混合矩阵从而实现扩频码的盲估计,然后用PI值去改进EASI算法的变步长,最后用这种算法估计出分离矩阵从而实现用户信息码的盲估计。该法只需知道原扩频信号,能有效地克制多址干扰,与其它算法相比性能明显得到提高。   第五,针对低信噪比下多用户多径DS-CDMA系统扩频码盲估计的难题,本文提出了一种基于Givens旋转解特征向量扩频码盲估计的新算法。该法在同步接收扩频信号的基础上,首先利用特征分解法获得用户特征向量子空间,然后利用Givens旋转矩阵对子空间特征向量矩阵进行旋转,当定义的载荷矩阵总方差函数达到最小值时停止旋转,从而得到扩频码的最佳估计。该法克服了传统特征分解法估计多用户扩频码序列的缺陷,具有抗多径干扰的能力,在较低信噪比情况下仍能实现很好的检测效果。   本文紧密联系盲源分离的最新研究方向,在一定程度上改进和完善了盲源分离算法。对以上提出的新算法都进行了MATLAB仿真和分析,验证了所有算法的有效性和优越性,后两种算法都能很好地实现复杂环境下DS-CDMA系统信号盲估计,具有一定的实用价值和应用前景。  
其他文献
图像分割对促进图像工程的发展非常重要,并且图像分割结果的质量对图像高层理解与分析也有着直接影响,因此图像分割为图像理解和分析的顺利进行奠定了基础。现今,由于彩色图
随着无线通信不断发展,人们对移动通信系统的数据传输速率和频谱效率提出了更高的要求。正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM)技术已成为第四代移
目前交通运输业发展十分迅速,汽车拥有量大量增加,导致交通事故不断发生。因此,作为汽车主动安全系统之一的汽车防撞报警系统受到了国内外研究人员的高度重视,汽车防撞毫米波雷达
作为下一代通讯的关键技术之一,大规模天线(massive MIMO)技术如今越来越受到人们的重视。该系统中的每个基站配备着几十根到上百根天线,这些天线在同一频率上同时为多个用户
TD-SCDMA的长期演进即TD-LTE,是移动通信技术向前发展的最新进展,它以OFDM(正交频分复用)和MIMO(多输入多输出)技术为核心,已成为近几年来移动通信研究的热点。   本文基于国家科
随着信息技术,通信技术和微电子技术的发展,物联网技术及其应用得到了高速的发展。在日常生活中,人们已经无法离开无线网络,而在今后的日子里,物联网也将逐渐进入千家万户,成
科技的进步推动着视频监控技术的不断革新,人们越来越关注如何实现视频监控的智能化。异常行为检测是实现视频监控智能化必须解决的难题,其主要任务是对人口流动性大、人口密
图像工程的关键技术包括图像的获取、处理到后期的分析、理解。其中,图像分割是图像处理的关键环节,人们可以通过图像分割从图像中找到希望获取或者感兴趣的区域或者目标。阈值
高速铁路环境作为高速移动典型的应用场景之一,相对低速情况下需要更稳定可靠的通信系统支撑。高移动性加剧了无线信道时变程度,在如此恶劣的信道环境下,提供稳定可靠的高数