[發(fā)明專利]基于獨立元分析的機(jī)器學(xué)習(xí)多帶無載波幅度相位調(diào)制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010154770.7
• 申請日: 2020-03-08
• 公開（公告）號: CN111371493B
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 遲楠;哈依那爾
• 申請（專利權(quán)）人: 珠海復(fù)旦創(chuàng)新研究院
• 主分類號: H04B10/116
• 分類號: H04B10/116;H04B10/548
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

1.一種基于獨立元分析的機(jī)器學(xué)習(xí)多帶無載波幅度相位調(diào)制系統(tǒng)，其特征在于，由多帶CAP匹配濾波下采樣模塊、第一級CAP成型以及交叉匹配濾波模塊、ICA子帶信號提純模塊、各子帶信號恢復(fù)相偏模塊、第二級CAP成型以及交叉匹配濾波模塊、減去子帶干擾模塊、最小均方LMS濾波模塊依次連接組成；其中：

所述多帶CAP匹配濾波下采樣模塊，用于對接收信號進(jìn)行初步的子帶信號匹配分離，再通過下采樣得到各個子帶復(fù)數(shù)信號；

所述第一級CAP成型以及交叉匹配濾波模塊，用于進(jìn)行第一級子帶間干擾的反演，并用于接下來的ICA子帶信號提純；

所述ICA子帶信號提純模塊，用于對第一級交叉匹配濾波后的信號和原子帶接收信號進(jìn)行初步的子帶信號提純；

所述各子帶信號恢復(fù)相偏模塊，用于ICA子帶信號提純模塊之后的各個子帶復(fù)數(shù)信號存在的相偏進(jìn)行糾正，得到無相偏的初步提純信號；

所述第二級CAP成型以及交叉匹配濾波模塊，用于對在ICA子帶信號提純模塊、各子帶信號恢復(fù)相偏模塊之后得到的無相偏的初步提純各個子帶信號進(jìn)行CAP成型以及交叉匹配濾波，進(jìn)一步得到附近的子帶在本子帶產(chǎn)生的殘余混疊干擾信號；

所述減去子帶干擾模塊，用于從ICA后的無相偏各個子帶信號中減去附近子帶對其的干擾，得到較為純凈的復(fù)數(shù)信號；

所述最小均方LMS濾波模塊，用于對已經(jīng)消除干擾的各路子帶復(fù)數(shù)信號進(jìn)行第二級的自適應(yīng)濾波，得到干擾更少的信號，用于進(jìn)一步的誤碼率測試；

所述多帶CAP匹配濾波下采樣模塊，用于對接收信號進(jìn)行初步的子帶信號匹配濾波分離，再通過下采樣得到各個子帶復(fù)數(shù)信號；其中，設(shè)第n路子帶信號表示為r_n(t)＝r_ni(t)+i×r_nq(t)，各路信號實部與虛部分別通過下列等式獲得：

其中，m_nI(t)＝f_nI(-t)，where f_nI(t)＝g(t)*cos(2πf_cnt)為第n路I路匹配濾波器時域響應(yīng)，m_nQ(t)＝f_nQ(-t)，where f_nQ(t)＝g(t)*sin(2πf_cnt)為第n路Q路匹配濾波器時域響應(yīng)，f_nI(t)＝g(t)*cos(2πf_cnt)、f_nQ(t)＝g(t)*sin(2πf_cnt)分別代表第n路子帶復(fù)數(shù)信號中的I路同向成型濾波器時域響應(yīng)與Q路正交成型濾波器時域響應(yīng)，其中g(shù)(t)是基帶平方根升余弦奈奎斯特濾波器，f_cn為第n個載波頻率；代表卷積操作，下同；之后將得到的各路子帶復(fù)數(shù)信號，用于第一級CAP成型以及交叉匹配濾波以反演干擾；

所述第一級CAP成型以及交叉匹配濾波模塊，用于求得子帶間的混疊干擾，其中的CAP信號成型是對各個子帶復(fù)數(shù)信號的I路與Q路分別使用一對滿足希爾伯特變換對特性的成型濾波器濾波，上采樣后的各路子帶成型濾波滿足如下關(guān)系式為：

其中，s_n(t)為第n路子帶CAP信號，a_n(t)與b_n(t)分別代表經(jīng)過上采樣后的第n路信號的同向I路分量與正交Q路分量，f_nI(t)＝g(t)*cos(2πf_cnt)、f_nQ(t)＝g(t)*sin(2πf_cnt)分別代表第n路子帶復(fù)數(shù)信號中的I路同向成型濾波器時域響應(yīng)與Q路正交成型濾波器時域響應(yīng)，其中g(shù)(t)是基帶平方根升余弦奈奎斯特濾波器，f_cn為第n個載波頻率；每個子帶信號經(jīng)過濾波之后的IQ兩路信號是正交關(guān)系，再通過一個相減操作，實現(xiàn)每路CAP信號的再生成；在接下來的交叉匹配濾波中，對再成型后的各路子帶CAP信號進(jìn)行歸一化處理，然后使用交叉匹配濾波得到每個子帶中來自附近其他子帶的干擾信號，第一個子帶中來自第二個子帶的干擾表示為：

ISI₁₂(t)＝ISI_12i(t)+i×ISI_12q(t) (3)

其中，即用第二個子帶的一對匹配濾波器來對第一個子帶的復(fù)數(shù)信號進(jìn)行IQ兩路濾波，得到第二個子帶在第一個子帶內(nèi)產(chǎn)生的混疊干擾ISI₁₂(t)；同樣的，第二個子帶中來自第一個子帶和第三個子帶的干擾表示為：

ISI₂₁₃(t)＝ISI_213i(t)+i×ISI_213q(t) (4)

其中，

即在第二個子帶中的干擾分為兩部分：

一是來自第一個子帶在第二個子帶產(chǎn)生的干擾：ISI₂₁(t)＝ISI_21i(t)+i×ISI_21q(t)，

二是來自第三個子帶在第二個子帶產(chǎn)生的干擾：ISI₂₃(t)＝ISI_23i(t)+i×ISI_23q(t)；

同樣的，第三個子帶中來自第二個子帶的干擾表示為：

ISI₃₂(t)＝ISI_32i(t)+i×ISI_32q(t) (6)

其中，即用第二個子帶的一對匹配濾波器來對第三個子帶的復(fù)數(shù)信號進(jìn)行IQ兩路濾波，得到第二個子帶在第三個子帶內(nèi)產(chǎn)生的混疊干擾ISI₃₂(t)；接下來把各個子帶信號與反演出來的對應(yīng)的帶內(nèi)干擾信號送入ICA模塊，進(jìn)行各個子帶信號的提純；

所述ICA子帶信號提純模塊，其中，將各個子帶信號與反演出來的對應(yīng)的帶內(nèi)干擾信號送入ICA；送入ICA的是子帶復(fù)數(shù)信號與對應(yīng)的帶內(nèi)干擾信號組成的矩陣R，之后ICA在流程如下：

(1)R去均值白化，白化矩陣為：

得到白化樣本其中λ_n、分別為R的特征根以及特征向量；

(2)隨機(jī)初始化并歸一化權(quán)重矩陣

(3)計算累積分布函數(shù)：

計算權(quán)重w并歸一化；

(4)權(quán)重迭代公式：

迭代直至權(quán)重w收斂；

經(jīng)過ICA之后，得到初步提純的各路子帶復(fù)數(shù)信號和干擾信號組成的矩陣S；對S矩陣進(jìn)行子帶識別，然后將提純的信號送入下一個子帶信號恢復(fù)相偏模塊；

所述各子帶信號恢復(fù)相偏模塊，其中，給R矩陣各路子帶信號分別加一段獨有的已知訓(xùn)練序列tx，將其相位信息表示為經(jīng)過ICA后這段訓(xùn)練序列表示為rx，此時其相位信息表示為這樣ICA前后的相偏角度e^iΔθ由接收的訓(xùn)練序列除以發(fā)射的訓(xùn)練序列，再取均值得到，即有：

之后對經(jīng)過ICA之后的各路子帶信號乘以e^i(-Δθ)就可以恢復(fù)相偏角度；經(jīng)過各路子帶信號得以識別以及相偏得以糾正后，得到ICA后相偏得以恢復(fù)的各個子帶信號，這是各路初步提純的復(fù)數(shù)信號，接下來將多路信號送入第二級CAP成型以及交叉匹配濾波模塊。