通信信号与干扰信号的半盲分离算法研究

摘要

随着军事通信的侦查和对抗手段的不断发展，未来战场电磁环境日趋复杂，传统的以牺牲有限频谱资源或传输容量为代价的扩频通信，其抗干扰能力难以进一步提高，因此迫切需要在扩频通信基础上寻找新的技术手段以提高其抗干扰能力。本文针对战术通信中广泛采用扩频抗干扰技术体制的现状，研究盲源信号分离与扩频通信相结合的抗干扰技术，提高扩频系统的“容扰”能力和频谱利用率。主要内容为：
　　提出结合扩频通信先验信息的半盲分离算法。利用扩频通信收发双方共享的导频、伪码序列以及符号速率等先验信息，实现目标扩频信号的抽取，克服了传统盲源信号分离技术输出信号次序和幅度不确定性的缺点，在保证分离性能的条件下，降低了算法的复杂度，对于盲源信号分离在时延受限的通信系统中的应用起到了推动作用。以部分频带噪声阻塞干扰为例，关于解扩处理位于信号处理流程不同位置时，对盲源分离在误码率性能上的影响做了对比分析，指出：对于传统的盲源分离算法而言，先盲分离再解扩性能更好，然而对于半盲分离新算法而言，交换盲源分离与解扩的顺序前后，算法的性能是一致的。该分析为进一步提高系统抗干扰能力提供了依据。
　　提出结合参考独立分量分析算法（Independent Component Analysiswith Reference,ICA-R）和固定点算法（a Fast algorithm of Independent Component Analysis，FastICA）的半盲FastICA算法。充分利用导频序列这一先验知识，将ICA-R的盲源提取能力和FastICA对高斯噪声的不敏感性有效地结合起来，直接对目标信号进行抽取，节省了信号识别与分选的工作开销，提高了FastICA的分离精度，避免算法陷入局部最小，加快算法的收敛速度，提高实时性。
　　提出基于ICA-R和半盲FastICA算法的单通道盲源信号分离抗干扰方法。仅仅利用一路接收混合信号实现源信号与干扰信号的有效分离。该方法可解决盲源信号分离应用于实际通信的“多天线”技术瓶颈，极大的增强盲源信号分离在通信抗干扰中的实用性。修正了传统的RAKE接收机，将盲分离模块嵌入到RAKE接收机中，改善了多径条件下系统的抗干扰能力。
　　通过将盲源信号分离与扩频抗干扰技术相结合将会有力推动军事通信抗干扰技术的不断发展，提高系统的抗干扰能力和频谱利用率，为支撑新一代军事通信系统和网络的研制奠定基础，具有重要的军事意义和重大的现实意义。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1 研究背景和研究现状

1.2 本文的主要内容

1.3 本文的主要创新

1.4 本文的组织结构

第二章 通信信号盲分离概述

2.1 盲源分离的数学模型

2.2 独立量分析

2.3 独立性准则

2.4 优化方法

2.5 典型的盲分离算法

2.6 已有方法用在通信干扰抑制时所面临的挑战

第三章 基于ICA-R的直接序列扩频抗干扰方法

3.1 引言

3.2 含噪混合信号模型及矩阵条件数对源信号估计的影响

3.3 参考独立分量分析算法（ICA-R）

3.4 ICA-R直接序列扩频通信抗干扰接收机

3.5 性能仿真与分析

3.6 解扩对盲分离性能影响的分析

3.7 计算复杂度的分析

3.8 本章小结

第四章 单通道半盲分离抗干扰技术研究

4.1 引言

4.2 单通道盲分离的理论解释

4.3 利用广义成型滤波器差异的单通道盲分离算法

4.4 基于ICA-R的单通道盲分离算法

4.5 基于半盲FastICA的单通道盲分离算法

4.6 仿真实验与分析

4.7 计算复杂度分析

4.8 扩频信号与干扰信号的单通道盲源分离

4.9 先盲分离再解扩的可行性分析

4.10 本章小结

第五章 结束语

5.1 本文主要工作

5.2 下一步工作的展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的科研成果

个人简历

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