一种无线通信接收噪声抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种无线通信接收噪声抑制方法，包括以下步骤：利用小波变换对无线通信过程中接收到的混合信号进行去噪处理；利用奇异谱分析SSA对经去噪处理后的混合信号进行降维和二次去噪处理；利用盲源分离当中的独立成分分析ICA对降维和二次去噪处理后的混合信号进行分离，得到观测信号。本发明专利技术的目的在于提供一种无线通信接收噪声抑制方法，本发明专利技术中综合利用小波变换及奇异谱分析SSA对混合信号进行去噪处理，提高了去噪效果，实现高效去噪处理，同时在利用独立成分分析ICA算法对处理之后的信号进行分离时，提高了混合信号进行分离的效果。的效果。的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种无线通信接收噪声抑制方法


[0001]本专利技术涉及无线通信信号处理
，具体为一种无线通信接收噪声抑制方法。

技术介绍

[0002]在实际情况中，由于无线通信环境十分复杂且存在干扰，如噪声等，当多个信道同时传输信号时，接收端所接收到的观测信号存在混合情况，其中混合信号包含了传输的源信号、噪声等。大多数信号分离算法受信道中的噪声影响，导致分离效果不理想，尤其是在低信噪比的情况下，所以如何更有效减少信道中噪声对观测信号的影响从而提高分离效果是亟待处理的问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种无线通信接收噪声抑制方法，通过对无线通信过程中接收到的混合信号进行高效去噪处理，提高对接收到的混合信号进行分离的效果。
[0004]本专利技术提供了一种无线通信接收噪声抑制方法，包括以下步骤：
[0005]利用小波变换对无线通信过程中接收到的混合信号进行去噪处理；
[0006]利用奇异谱分析SSA对经去噪处理后的混合信号进行降维和二次去噪处理；
[0007]利用盲源分离当中的独立成分分析ICA对降维和二次去噪处理后的混合信号进行分离，得到观测信号。
[0008]进一步地，在对所述混合信号进行分离之前，还包括利用信号白化处理去除混合信号的相关性。
[0009]进一步地，当接收到的所述混合信号中的某一个信号为s(t)，则该信号s(t)经小波变换后为：
[0010][0011]其中，
[0012][0013]其中，ψ(t)为母小波；
[0014]ψ
*
(t)为母小波ψ(t)的共轭；
[0015]ψ
a,b
(t)为小波基；
[0016]为小波基的共轭；
[0017]ψ
a,b
(t)为母小波ψ(t)经过时间平移b，尺度伸缩a的变换所得；
[0018]a为尺缩放参数或尺度,a∈R且a≠0；
[0019]b为平移参数，平移参数b决定小波的时间位置,b∈R；
[0020]当|a|<1，则式(1)中的ψ
a,b
(t)为母小波ψ(t)的压缩版本；
[0021]当|a|>1，则ψ
a,b
(t)的时间宽度大于ψ(t)。
[0022]进一步地，当所述母小波ψ(t)的能量E是有限的，则该母小波ψ(t)为一个小波；
[0023][0024]进一步地，所述母小波ψ(t)与其傅里叶变换的关系为：
[0025][0026][0027]其中j为虚数单位；ω为角频率；t为时间；exp(jωt)为复指数函数；
[0028]exp(jkθ)＝cos(kθ)+jsin(kθ)(6)
[0029]其中，k＝0,
±
1,
±
2,
…
,θ为转角，即θ＝ωt；
[0030]则所述母小波ψ(t)用正弦和余弦函数表示为：
[0031][0032]当所述母小波ψ(t)的傅里叶变换满足：
[0033][0034]时，则该母小波ψ(t)为一个小波；
[0035]其中，C
g
称为容许常数，C
g
的值由所选的母小波ψ(t)决定。
[0036]进一步地，当无线通信过程中接收到的所述混合信号中的某一个信号为X(t)，该信号经小波变换进行去噪处理后的信号为X'(t)为：
[0037][0038]其中AS(t)为带有信道增益的源信号；N(t)为噪声。
[0039]进一步地，所述奇异谱分析SSA对的信号的处理，包括以下步骤：
[0040]选取所要进行处理的信号的窗口长度：
[0041]当混合信号中的每个信号的时间序列长度为N，则混合信号中的每个信号的原时间序列为[x1，x2，...，x
N
]，选取窗口长度L，则将混合信号中的每个信号的时间序列进行滞后排序得到轨迹矩阵：
[0042][0043]其中N为信号的时间序列长度；
[0044]L为窗口长度，一般取
[0045]令K＝N
‑
L+1，则轨迹矩阵X为L
×
K的矩阵
[0046][0047]对式(11)中的轨迹矩阵进行奇异值分解SVD，得到
[0048]X＝U∑V
T
(12)
[0049]其中U为左矩阵；
[0050]Σ为奇异值；
[0051]V为右矩阵；
[0052]U、V均为单位正交矩阵，满足UU
T
＝1，VV
T
＝1；
[0053]计算式(12)中的轨迹矩阵的协方差矩阵：
[0054]S＝XX
T
(13)
[0055]对式(13)中的协方差矩阵S进行特征值分解，得到：
[0056]特征值λ1>λ2>...>λ
L
≥0；
[0057]特征向量U1，U2，...，U
L
；
[0058]则U＝[U1，U2，...，U
L
]及λ1>λ2>...>λ
L
≥0为式(10)中的混合信号的时间序列轨迹矩阵的奇异谱，并且：
[0059][0060]其中λ
m
为特征值向量矩阵；
[0061]U
m
为特征向量矩阵；
[0062]V
m
为混合信号的时间序列轨迹矩阵的单位正交矩阵；
[0063]计算滞后排序得到的所述轨迹矩阵X中的每i列X
i
在U
m
上的投影
[0064][0065]X
i
表示原时间序列的轨迹矩阵X第i列；
[0066]是X
i
所反映的时间演变型在原序列的x
i+1
，x
i+2
，...，x
i+L
时段的权重，称为时间主成分，
[0067]对原时间序列的轨迹矩阵进行重构，得到：
[0068][0069]所有重构后的时间序列的与原时间序列相等，即
[0070][0071]进一步地，所述利用盲源分离当中的独立成分分析ICA对降维和二次去噪处理后的混合信号进行分离，得到观测信号，包括获取分离矩阵W，所述分离矩阵W的作用是通过观测信号X来得到对源信号S的估计Y；
[0072]其中源信号S的估计Y的计算公式如下：
[0073]Y＝WX＝WAS(18)
[0074]其中Y为对源信号S的估计；
[0075]W为分离矩阵；
[0076]X为观测信号；
[0077]A为信道增益；
[0078]S为源信号；
[0079]当W近似于A
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无线通信接收噪声抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：利用小波变换对无线通信过程中接收到的混合信号进行去噪处理；利用奇异谱分析SSA对经去噪处理后的混合信号进行降维和二次去噪处理；利用盲源分离当中的独立成分分析ICA对降维和二次去噪处理后的混合信号进行分离，得到观测信号。2.根据权利要求1所述的一种无线通信接收噪声抑制方法，其特征在于：在对所述混合信号进行分离之前，还包括利用信号白化处理去除混合信号的相关性。3.根据权利要求1所述的一种无线通信接收噪声抑制方法，其特征在于：当接收到的所述混合信号中的某一个信号为s(t)，则该信号s(t)经小波变换后为：其中，其中，ψ(t)为母小波；ψ
*
(t)为母小波ψ(t)的共轭；ψ
a,b
(t)为小波基；为小波基的共轭；ψ
a,b
(t)为母小波ψ(t)经过时间平移b，尺度伸缩a的变换所得；a为尺缩放参数或尺度,a∈R且a≠0；b为平移参数，平移参数b决定小波的时间位置,b∈R；当|a|<1，则式(1)中的ψ
a,b
(t)为母小波ψ(t)的压缩版本；当|a|>1，则ψ
a,b
(t)的时间宽度大于ψ(t)。4.根据权利要求3所述的一种无线通信接收噪声抑制方法，其特征在于：当所述母小波ψ(t)的能量E是有限的，则该母小波ψ(t)为一个小波；5.根据权利要求4所述的一种无线通信接收噪声抑制方法，其特征在于：所述母小波ψ(t)与其傅里叶变换的关系为：的关系为：其中j为虚数单位；ω为角频率；t为时间；exp(jωt)为复指数函数；exp(jkθ)＝cos(kθ)+jsin(kθ)(6)其中，k＝0,
±
1,
±
2,
…
,θ为转角，即θ＝ωt；则所述母小波ψ(t)用正弦和余弦函数表示为：
当所述母小波ψ(t)的傅里叶变换满足：时，则该母小波ψ(t)为一个小波；其中，C
g
称为容许常数，C
g
的值由所选的母小波ψ(t)决定。6.根据权利要求5所述的一种无线通信接收噪声抑制方法，其特征在于：当无线通信过程中接收到的所述混合信号中的某一个信号为X(t)，该信号经小波变换进行去噪处理后的信号为X'(t)为：其中AS(t)为带有信道增益的源信号；N(t)为噪声。7.根据权利要求1所述的一种无线通信接收噪声抑制方法，其特征在于：所述奇异谱分析SSA对的信号的处理，包括以下步骤：选取所要进行处理的信号的窗口长度：当混合信号中的每个信号的时间序列长度为N，则混合信号中的每个信号的原时间序列为[x1，x2，...，x

【专利技术属性】
技术研发人员：骆忠强，
申请(专利权)人：四川轻化工大学，
类型：发明
国别省市：