单通道时频重叠多信号处理技术进展与展望

复杂的电磁环境使得无线电侦察截获机接收到的信号时频重叠的情况时有发生,给信号分选和识别带来很大的困难。而阵列信号处理的方法不能直接移植到单通道时频重叠信号中,因此探求新的方法来解决此类问题,已经成为国内外研究的热点,有着广泛的应用前景。以通信对抗为应用背景,对现有的基于循环平稳的单通道时频重叠多信号参数估计和调制识别方法进行了总结,综述了现有的频移滤波器的方法和分离效果评价指标,指出了该技术发展面临的挑战和进一步的研究方向。     

一种同频重叠信号自适应盲分离算法

针对同频重叠信号的单通道盲分离问题,提出了一种自校正频偏和调整幸存路径数目的盲分离算法。针对两路QPSK信号同频重叠的且存在频率漂移等单通道信号盲分离,推导了基于过采样的信道参数估计模型,利用纠错编码的方法降低误码率,利用指数加权递归最小二乘法(RLS)估计信道参数,并利用估计出的信道参数校正频率漂移等带来的频率偏差,通过在逐幸存路径(PSP)算法调整幸存路径数目解决信道参数收敛和计算复杂度之间的矛盾,提高了频率漂移等变化信道下的参数估计性能,并降低了计算量。仿真结果表明,该算法能够较好地实现频偏自校正,弥补频率漂移带来的影响,同时可以大幅度降低计算量。     

基于SIC的单通道同频混合信号低复杂度盲分离算法

针对非协作通信中单通道同频混合信号盲分离算法复杂度高的问题,本文在连续干扰抵消（Serial Interference Cancellation, SIC）算法基础上,构建了单通道同频混合信号的信道接收模型,提出了基于SIC的低复杂度盲分离算法。并对信道重构中的信道截断影响进行了处理,避免了分离性能的损失。仿真结果表明,QPSK调制方式下分离性能与已有算法性能相当,但复杂度降低了2/3,且算法对频偏误差不敏感。      

单通道混合信号盲分离算法

介绍了单通道混合信号的概念及盲源分离的现状,对实时线性混叠盲分离方法展开研究,分类探讨基于变换域滤波、多参数联合估计、符号序列与信道参数联合估计以及多维映射的单通道混合信号盲分离方法,分析比较各类盲源分离方法的处理对象、前提条件和优缺点,并进行了总结.最后通过仿真实验分析了基于粒子滤波与编码辅助的单通道盲分离方法中粒子数目、编码方式、源信号幅度比和频差等对分离算法性能的影响.     

同频不同速率数字调制混合信号的单通道盲分离

针对同频不同速率数字调制混合信号的单通道盲分离问题,建立了信号的状态空间转移模型,提出了基于粒子滤波的盲分离算法,并重点推导了重要性采样概率密度函数的表达式和粒子权值更新公式.仿真结果表明,粒子滤波算法可以对各项信号参数进行实时动态跟踪,从而有效的实现信号的分离.     

CFE条件下基于循环维纳滤波的单通道分离算法

在航天测控数传（C＆T）信号中,频谱混叠的现象非常普遍,因此对频谱严重混叠的信号进行单通道盲分离成为信号处理领域中研究的热点和难点。基于线性-共轭-线性频移（LCL-FRESH）滤波的基本概念,考虑到在实际非合作通信应用中基于循环平稳的LCL-FRESH滤波依赖于较高的循环频率精度,然而循环频率误差（CFE）总是无可避免,提出了一种改进的CFE校正算法,简单分析了误差条件下滤波器性能下降的原因。仿真表明,所研究的算法可以有效分离存在CFE下时频重叠的数传通信信号。     

基于盲信号分离的同频多信号测向技术

介绍了一种基于快速定点的盲分离算法,该算法可以对来自不同方向上的统计独立信号进行有效的分离,并且不需要预先知道信号的方向和阵列的结构流形。常规的干涉仪算法只能够对非同频信号测向,当多个信号频谱重叠时,无法准确获得单个信号的相位,因此采用干涉仪算法不能够实现对同频多信号测向。提出了一种基于盲信号分离结果的干涉仪测向算法,可以解决同频多信号的测向,进一步提高了干涉仪算法的应用前景。     

单通道盲源分离在低轨星座系统间干扰减缓中的应用

针对低轨星座系统间同频干扰问题,从信号分割角度,提出了基于单通道盲源分离的干扰减缓方法。该方法应用了单通道盲源分离算法,先通过奇异谱分析算法对地球站观测信号进行处理,构造多维轨迹矩阵;再利用快速固定点算法将干扰信号和受扰信号分离。以OneWeb和Starlink系统为例,通过所提方法将OneWeb地球站接收到的OneWeb、Starlink以及噪声的混合信号进行分解,并利用相关系数和均方根误差评估了方法的有效性。结果表明,原始信号与分离信号之间的相关系数都在0.8以上,所提方法能有效提取有用信号,减缓低轨星座系统间干扰。     

利用纠错编码的同频调制混合信号单通道盲分离

该文建立了同频调制编码混合信号的基本模型,提出了基于M-PSP的利用编码信息的单通道盲分离算法,重点研究了状态格图的构建、分支度量的计算和信道响应的跟踪。仿真结果表明,利用编码的单通道盲分离算法可以获得比不利用编码更好的性能,对于1/2码率的卷积编码BPSK信号,在误码率为10-4时,信噪比改善可达到2dB左右。     

基于因子图的同频数字混合信号单通道盲分离

本文针对复杂编码下同频数字调制混合信号单通道盲分离问题,构建了利用因子图设计盲分离算法的统一框架。通过将和积消息传递算法与ECM参数估计算法有机地结合,提出一种基于因子图的编码辅助同频混合信号单通道盲分离算法。确定了在最大似然准则下混合信号同步参数的估计式。利用广义分配率准则,为存在码间干扰的混合信号建立了合理的因子图模型,得到了符号序列的后验概率估计式。仿真结果表明,本文提出的算法不仅能够对卷积码混合信号取得较好的分离性能,还能有效实现对LDPC码等复杂编码混合信号的参数和序列的联合估计。     

基于迭代的同频混合信号单通道盲分离/译码算法

针对采用长约束信道编码的同频调制混合信号,提出了一种利用编码的单通道盲分离/译码迭代算法。该算法通过在盲分离过程中利用译码后反馈的符号软信息来改善分离效果,重点研究了软输入软输出盲分离、最大似然概率译码以及分离译码间的软信息交互。仿真结果表明,迭代盲分离算法相比不采用迭代的算法可获得更好的性能,对于采用(2,1,6)卷积码和随机交织的BPSK混合信号,前者进行2次迭代时可获得约2dB的信噪比增益。     

利用Gibbs采样的同频混合信号单通道盲分离

针对非合作接收的单通道同频数字调制混合信号,提出一种基于Gibbs采样的分离算法。该算法利用统计的方法获得未知符号序列概率密度的随机样本,运算复杂度随信道阶数的增加不呈指数增长。重点研究了基于单符号对、多符号对的分离算法和信道响应的跟踪,并对Gibbs分离算法和PSP分离算法的性能进行了详细的分析比较。仿真结果表明,针对2路QPSK调制的混合信号,在与L=4时的PSP算法具有近似分离性能的同时,Gibbs分离算法可使复杂度降低近17倍。     

基于二阶统计量盲源分离算法的无源雷达同频干扰抑制研究

针对基于长期演进(LTE)信号的无源雷达存在同频基站干扰的问题,该文提出一种基于2阶统计量的盲源分离算法,该算法是在卷积混合模型下,通过多通道最小均方(LMS)算法实现分离信号之间的相关性最小。由于各发射基站信号之间统计不相关,当分离信号之间的相关性达到最小时,完成观测信号的分离。在此基础上,改进了传统无源雷达信号处理的流程,增加了分离同频干扰基站直达波和多径杂波的步骤,实现了对同频干扰基站杂波的抑制。通过仿真分析,验证了算法的有效性,为基于LTE信号的无源雷达数据处理提供了参考。     

基于盲源分离的短波频谱管理监测研究

常规无线电频谱监测中,对同频段频谱相互重叠的混合信号缺乏有效的监测手段,盲源分离能在不需要已知源信号和传播信道的情况下,实现对接收混合信号的分离,得到纯净的源信号,是实现监测这种混合信号的有效方法,所以考虑将盲源分离应用到频谱管理监测中。介绍了盲源分离的基本概念,对短波频谱管理监测的盲源分离算法进行了分析,着重对该技术在电磁频谱管理监测中的应用进行了仿真,为频谱管理监测提供了技术支持。     

基于频谱相关的时域盲分离排序算法

由于水声信道的时变性,水声信号分离后存在排序模糊性,限制了盲分离算法的应用.针对盲分离后信号存在排序模糊性的问题,提出了一种基于频谱相关的盲分离排序算法.根据水声环境中各信号的频谱差异,对分离后信号进行重新排序,来改善盲分离算法的排序模糊性.仿真实验表明,该算法可以有效消除分离信号的顺序不确定性,提高盲分离算法的性能.     

基于FABA-SISO的时变频率选择性衰落信道CPM信号盲均衡

该文针对时变频率选择性衰落信道下高阶连续相位调制(CPM)信号盲均衡中存在的均衡性能较差、复杂度较高以及收敛速度慢等问题,从双向自适应信道均衡的角度出发,将线性调制信号均衡中使用的前后向自适应软输入软输出(FABA-SISO)算法推广,建立一种新的基于FABA-SISO的信道盲均衡方法,并结合逐幸存处理(PSP)思想和Kalman滤波,提出一种适用于高阶CPM信号的自适应盲均衡算法。该算法通过使用FABA-SISO算法,同时利用过去、现在和将来的观察数据进行Kalman滤波信道估计,有效改善了信道估计的精度,同时使用PSP算法来降低系统的复杂度,使得算法具有较好的工程应用性。仿真结果表明所提算法具有良好的盲均衡性能以及收敛性。