一種基于一階統計特性分離混合復通信信號的方法
【專利摘要】一種基于一階統計特性分離混合復信號的方法，無線通信系統的發送端通過信道復用技術發送源信號，接收端接收到混合信號，在接收端對所述混合信號進行白化處理，然后由信號分離器分離，得到n路估計信號，再由n路估計信號恢復出n路源信號，完成對混合信號的分離。本發明根據無線信道統計復用通信系統的特點，提出了三種信號分離器，應用于無線信道統計復用通信系統的混合信號分離；與傳統的分離方法相比，本發明無須反饋和迭代即可較好地分離混合信號，提高了分離的速度，克服了傳統方法復雜度高的缺陷。
【專利說明】一種基于一階統計特性分離混合復通信信號的方法【技術領域】
[0001]本發明屬于無線通信【技術領域】，涉及對無線信道資源和頻譜資源的利用，為一種基于一階統計特性分離混合復信號的方法。
【背景技術】
[0002]當今無線通信已經成為了最熱門的通信領域之一，人們對于無線通信技術的需求已經催生了一個巨大的市場。目前無線通信在高質量的語音業務、高清晰的圖像視頻、寬帶無線接入系統、智能交通系統以及軍事電磁對抗等領域都得到了廣泛的應用。然而有限的頻譜資源已經阻礙著無線技術的發展，如何提高頻譜利用率成為無線通信技術發展的焦點。為此人們提出了各種信道復用技術:頻分復用、時分復用、碼分復用等，但是這些復用技術或多或少都受到了頻譜資源和信道資源的限制。針對諸多局限，2009年專利(申請號:200910028468.0)給出了無線信道統計復用技術，即利用不同源信號之間的統計特性(如統計獨立性)，在接收機中分離相互混合的信號，達到正確接收信息的目的，使無線通信信道的頻譜利用率得到顯著提高。
[0003]然而，專利(申請號:200910028468.0)和傳統的信號處理方法——獨立分量分析理論、盲信號處理理論在對混合信號進行分離時，均從混合信號二階或二階以上統計特性出發，對混合信號進行分離處理，造成復雜度高，特別是混合的信號數量大時，其處理復雜度達到了實際難以實現的程度。2011年，法國學者V.Zarzoso開創性地提出了基于一階統計特性的實信號分離方法，該方法在已知信號正值采樣時刻的條件下，無需迭代即可分離信號，提高了分離混合信 號的速度，克服了傳統方法復雜度高的缺陷。但遺憾的是無線通信信號在大多數情況下都呈現為復數形式，因此我們無法直接運用V.Zarzoso提出的方法對混合的無線通信信號進行分離，本發明針對該問題給出一種基于信號一階統計特性分離混合復信號的方法。該方法不但能分離混合的無線復信號，同時復雜度低，分離混合信號的效果良好。
【發明內容】
[0004]本發明要解決的問題是:現有技術對混合的無線通信信號的分離方法復雜度高，或無法直接在實際中應用，需要新分離方法應用于無線信道統計復用通信系統的方案。
[0005]本發明的技術方案為:一種基于一階統計特性分離混合復信號的方法，無線通信系統的發送端通過信道復用技術發送源信號，即復信號，接收端接收到混合信號，發送端各路源彳目號表不為矢量的形式:s{t) = [.V1 (/),.V2,Sn(I)f，任一路源號的時間均值為零，η為信源路數，η路源信號81(0，82(0，...，sn(t)相互之間統計獨立，對于 V灸 € {1,2,...，《} ? sk(t)=Rk(t)+jIk(t), Rk(t)與 Ik(t)統計不相關，且
var [Rk(t) ] =var [Ik(t)]，各路源信號的方差均為 I，即E{sk(/)sk(0}
[0006]信道復用技術的混合系統H為滿秩的復數矩陣；在接收端對所述混合信號進行白化處理，然后由信號分離器分離，得到η路估計信號，再由η路估計信號恢復出η路源信號，完成對混合信號的分離，所述信號分離器有三類，分離方法包括以下步驟:
[0007]I)獲取信號分離器:
[0008]11)無線通信系統的接收端對接收到的混合信號做白化處理，得到白化后的信號r(/):
[0009]12)獲得先驗知識，即各路源信號的實部大于O的所有采樣時刻，根據先驗知識選擇分離方法，確定對應的信號分離器；
[0010]13)求白化后的信號
【權利要求】
1.一種基于一階統計特性分離混合復通信信號的方法，無線通信系統的發送端通過信道復用技術發送源信號，即復信號，接收端接收到混合信號，其特征是發送端各路源信號表不為矢量的形式=.......任一路源信號的時間均值為零，η為信源路數，η路源信號sri(t)，S2(t)，...，Sn(t)相互之間統計獨立，對于VA.e |1,2,...,?I ,sk(t)=Rk(t)+jIk(t), Rk(t)與 Ik(t)統計不相關,且 var[Rk(t)]=var[Ik(t)],各路源信號的方差均為1，即/!’{&(/><(/)丨=Ii 信道復用技術的混合系統H為滿秩的復數矩陣；在接收端對所述混合信號進行白化處理，然后由信號分離器分離，得到η路估計信號，再由η路估計信號恢復出η路源信號，完成對混合信號的分離，所述信號分離器有三類，分離方法包括以下步驟: 1)獲取信號分離器: 11)無線通信系統的接收端對接收到的混合信號做白化處理，得到白化后的信號Z(I) ? 12)獲得先驗知識，即各 路源信號的實部或虛部大于O的所有采樣時刻，根據先驗知識選擇分離方法，確定對應的信號分離器； 13)求白化后的信號=I J1步驟2)所獲時刻的時間統計平均， 基于信號實部的先驗知識，得到第一類信號分離器,丨擬為nX I維的復矢量，復矢量5/?.即為該路源信號的第一類信號分離器: Wm = H{z(t) I Rk (I) > 0}(I) 若已知信號虛部的先驗知識，則得到該路源信號的第二類信號分離器: Wm = -JE{z(l) 14 (/) > 0}(2) 若源信號的實部和虛部先驗知識均已知，則得到第三類信號分離器: r.EmiRkm>ο卜JEm?4>οιWk =--\3)
2 2)將獲得的信號分離器用于無線通信系統的混合信號分離: 對于第一類信號分離器: 接收端對接收的白化處理后的混合信號進行分離，先對分離器進行共軛轉置運算，再將其乘以即獲得該路源信號的估計信號: yk(t) = WRk11 z(t)(4) 估計信號和源信號的關系是: yk(t) = a Esk(t), 其中aK=E{Rk(t) |Rk(t)>0}>0為大于零的常系數，根據估計信號和源信號的關系恢復出源信號； 對于第二類信號分離器: 根據式(5)獲得該路源信號的估計信號:
2.根據權利要求所述的一種基于一階統計特性分離混合復信號的方法，其特征是采用訓練序列獲取信號分離器，再用于混合信號的分離: A)在發送端，給每一路源信號劃分一段的訓練序列Ask,訓練序列ΛSk具有源信號的同樣特點，每一路訓練序列的時間間隔均為At，用于在接下來的操作中獲得信號分離器； B)發送端在時間間隔ηΔ t內逐次發送各路源信號的訓練序列，共有η路，此時間間隔內的任意時刻信道中僅有一路信號，即各路訓練序列是分時逐次發送的，接收機得到各路源信號的訓練序列，并提取訓練序列實部及虛部出現正值的采樣時刻，接收機的采樣速率越高越好，獲得的分離器分離性能也越佳； C)完成上述步驟后，重新發送訓練序列，此時不按逐次方式發送，而采用同時發送的方式，即發送端各路源信號同時發送各自的訓練序列，因而僅需時間At，且接收端收到的不再是單路信號而是混合信號； D)對步驟C)得到混合信號進行白化處理，再根據式(I)、式(2)或式(3)求解信號分離器； Ε)將所得信號分離器實際用于混合信號的分離:同時發送多路復信號，利用步驟D)得到的分離器，分離混合信號。
【文檔編號】H04W16/06GK103974262SQ201310041880
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年2月1日 優先權日:2013年2月1日
【發明者】沈越泓, 徐鵬程, 袁志剛, 簡偉, 黃葆華, 魏以民 申請人:中國人民解放軍理工大學