卫星接收系统抗干扰的卷积盲分离算法

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1、中国空间科学技术ChineseSpaceScienceandTechnology2012年4月第2期卫星接收系统抗干扰的卷积盲分离算法温媛媛陈豪(中国空问技术研究院西安分院，西安710100)摘要提出一种新的卷积混合盲分离算法，并把该算法应用到卫星通信抗干扰中，将通信信号和干扰信号分离开，以实现抗干扰的目的。该算法使用基于初等反射矩阵的高阶累积量联合对角化法来分离卷积混合的卫星通信信号和干扰信号。计算机仿真表明，在噪声环境下，信噪比大于10dB时该算法有较好的分离效果，信噪比小于10dB时分离性能有所下降，但基本也能实现分离，且与其他文献中方法相比具

2、有计算复杂度低、分离性能好的特点，因此更适宜用于卫星通信抗干扰。关键词盲分离卷积混合初等反射矩阵信噪比噪声干扰卫星通信DOI：10．3780／j．issn．1000758X．2012．02．0081引言卫星通信受自身特点的限制和环境的影响，不可避免地存在各种T扰，因此具有一定的抗干扰能力是其基本要求。现有的抗干扰方法很多，但它们都有各自的局限性，当卫星通信信号和干扰信号在频域和时域上都混叠在一起时，使用普通的抗干扰方法很难达到抗干扰的目的。可以考虑把盲信号分离技术应用到卫星通信抗干扰中，用盲信号分离方法来分离出通信信号和干扰。近年，盲分离已成为信号处

3、理领域的一个热点，涌现出了许多盲分离算法一⋯。盲分离是在源信号和传输信道参数未知的情况下，仅根据源信号的统计特性，从观测信号中分离出源信号的过程[4]，盲分离要求源信号相互之间是统计独立的。由于卫星通信信号和干扰信号来自不同的发射源，它们可以被假设是统计独立的，且它们的传输信道参数也是未知的，具备了盲分离的基本要求，所以可以把盲分离技术应用到卫星接收系统抗干扰中。盲分离所研究的模型主要分为瞬时混叠、卷积混叠及非线性混叠。而在实际的信号环境中，卫星上接收设备所接收到的信号基本上都是源信号与多径传输信道的卷积混叠，也就是说，卫星上接收到的信号是有用通信信

4、号与干扰信号之间卷积混叠而成的信号。针对这种情况，本文对卷积混叠盲分离算法进行研究，对文献Es-1的算法(记作G—JBD)进行改进，提出一种新的联合对角化算法(记作NH—JBD)，且把它应用到卫星通信抗干扰中。2卫星上接收信号的卷积盲分离模型考虑一个两输入两输出系统，卷积盲分离模型可表示为声一lx(z)一H*s一∑H(k)S(t一＆)^一0收稿日期：2011一oj09。收修改稿日期：20110711!!!!至!旦生国窒!里翌堂垫查!!式中x(f)是观测信号，x(￡)一Ex。(f)，x：(￡)]7；日为未知的传递通道矩阵，可以用FIR模型描述，其混合滤

5、波器长度为P，矩阵H要求是列满秩的；s=：s(z)，t，(￡)]7，s(f)是期望的通信信号，J(f)是__fi二扰信号，由于通信信号s(f)和干扰t，(f)分别来自不同的发射源，它们是相互独立的，相当于盲信号分离中的源信号；“*”表示卷积算子，卷积盲分离的目的是从x(f)中获得对源信号的最佳估计，需要寻找一个分离滤波器w1作用在观测信号x(￡)上，使得输出信号达到统计独立，即L】l，(￡)一W1*x(f)一>：w1(z)X(t一2)(2)‘1。=一0式中y(f)是源信号的估计；L为分离滤波器的长度。本文主要研究如何用卷积盲分离方法分离卷积混合的卫星

6、通信信号和干扰的问题，利用傅里叶变换可把时域信号转化成频域信号，时域信号卷积混合形式在频域内可以转化为瞬时混合形式，即：X(训)一H(叫)S(叫)(3)式中s(叫)和x(叫)分别是源信号及观测信号的频域表示；H(训)为混合矩阵的频域表示。公式(3)表明时域中卷积盲分离问题可以转化成频域中每个频率点上的瞬时(但为复数值)盲分离问题，可以采用瞬时盲分离算法来进行分离。分离模型的频域形式为l，(伽)一w1(叫)X(叫)(4)式中y(训)是估计源信号的频域表示。W’(叫)的取值必须保证分离出的各个估计源信号的频域形式是互相独立的。3卷积盲分离算法及其在卫星接

7、收系统抗干扰中的应用(1)基于盲分离卫星通信抗干扰系统模型卫星接收系统中所接收的信号和干扰通过传输通道产生一些卷积混合后，还受到一些加性高斯白噪声(AWGN)的影响，增加了抗干扰的难度。为了实现抗干扰目的，必须设计出合适的卷积盲分离算法对观测信号进行分离，分离出通信信号和干扰，再将有用的通信信号提取出来。基于卣分离卫星接收系统抗干扰系统模型如图1所示。立分糯舯(ICA戮)?襟翌警下挺立分量分析的方法很难进行分离，针对于此—-J混合I—．jAwⅢ“l—J分离算法1本文提出一种新的对高阶累积量进行联合对角化J∽x20)‘，(订的卷积肓分离算法。图1基于盲

8、分离卫星接收系统抗干扰模型(2)基于初等反射矩阵的联合对角化的频域Fig．1s蔷冀三慧：嗒。嚣。：：。菇}“