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《南京邮电大学》 2012年
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基于复数Hopfield神经网络的盲信号检测

张昀  
【摘要】:盲信号检测算法自30年前首次被提出以来,在众多科学领域,特别是在语音信号分离与识别、生物信号处理、无线通信系统等领域,已得到深入的研究和发展,然而,仍然存在一些关键理论与实际问题需要解决。本博士论文针对这些问题展开研究,主要做出了如下工作: (1)分析了高阶统计量算法和二阶统计量算法,讨论了其优缺点及需要解决的关键问题。高阶统计量算法需要采用自适应均衡,因此需要先设计均衡器。二阶统计量算法往往要求先盲辨识信道。本文从理论和仿真两个角度分析验证,高阶统计量算法所需的数据量很大,且局限于高斯加性噪声,处理复杂星座信号时剩余残差很大;基于二阶统计量(SOS)的算法对发送信号的独立性要求较高,信号有色时,算法不能有效实现,且还要求子信道不能有公零点。 (2)针对高阶统计量算法数据量需求大,以及二阶统计量算法不能处理含公零点信道的缺陷,利用基于有限字符集的盲检测性能函数构造了盲检测算法。由于此性能函数利用星座先验知识,根据接收信号与发送信号之间的子空间关系所建立,因此本文的盲检测算法不需要设计均衡器,也无需辨识信道,能够直接盲检测发送信号。本文算法不依赖任何统计信息,也不依赖接收信号的任何(SOS或HOS)统计量,而直接地、充分地利用星座本身。由于不以“适用于任何信号的Bezout恒等式”为基础,因此适用于更广泛的信道。 (3)探索了四种基于字符集性能函数的盲检测算法,包括?近似算法、微粒子群算法、免疫算法和遗传算法等。仿真表明,这几种盲检测算法利用较短数据即可成功检测二电平信号(BPSK和QPSK)。但是随着信号星座复杂度增加,不同电平的信号对于代价函数所产生的权重影响不同,搜索容易陷入“低电平信号”(例如? 1)构成的局部最小点。而且算法复杂度代价太大,不适用于复杂星座的MQAM和MPSK信号。 (4)本文用基于字符集的性能函数构造了三种新的多值复数Hopfield神经网络,适用于盲检测MQAM的“实虚型连续多值激活复数Hopfield神经网(Complex Hopfield Neural Network with Real-Imaginary-type Soft-Multistate- activation-function,CHNN_RISM)”、“实虚型离散多电平激活复数Hopfield神经网(Complex Hopfield Neural Network with Real-Imaginary-type Hard-Multistate- activation-function,CHNN_RIHM)”,以及适用于盲检测MPSK信号的“幅相型离散多电平激活复数Hopfield神经网(Complex Hopfield NeuralNetwork with Amplitude-Phase-type Hard-Multistate-activation-function, CHNN_APHM)”。由于文献中二值实数激活函数和能量函数不能描述多值复数Hopfield神经网络的动力学特性,设计了新的幅相型多值激活函数和适用于新网络的能量函数,并分别在同步更新模式和异步更新模式下证明了网络的稳定性。为了能成功盲检测信号,利用本文特有的性能函数构造了联结权阵。由于这三种复数Hopfield神经网络的特性,不同电平的信号对于能量函数所产生的权重影响相同,并证明真解点的能量函数为一个与检测数据长度N有关的固定值。这几种盲检测算法只利用发送信号所属字符集的信息。除了要求输入数据是“独立同分布”和“属于有限字符集”外,没有利用输出数据的任何其它统计信息。仿真实验表明:基于这三种网络的算法仅需较短接收数据(与二阶统计量算法相当)就可有效盲检测复杂星座信号,并适用于含公零点信道。
【学位授予单位】:南京邮电大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN911.23;TP183

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 宦如松;于舒娟;张昀;;双Sigmoid Hopfield神经网络盲检测算法[J];计算机技术与发展;2014年04期
中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 钱建平;复值多态连续Hopfield网盲检测MPSK信号[D];南京邮电大学;2012年
2 刘卫平;地面战场无线传感侦察系统中的盲信号处理问题研究[D];南京邮电大学;2013年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 张志涌,BAI Erwei;SIMO含公零点信道的直接盲序列检测[J];电子学报;2005年04期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 韩彬;唐加山;;两字符输入下含公零点FIR-MIMO信道均衡器存在的一个充分条件[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2011年02期
2 刘晓峰;张志涌;;基于遗传算法的直接盲信号检测[J];东南大学学报(自然科学版);2005年S2期
3 张志涌;张昀;;复数Hopfield盲恢复多用户QPSK信号[J];东南大学学报(自然科学版);2008年S2期
4 阮秀凯;张志涌;;一种复杂星座信号的盲均衡新方法[J];电子学报;2011年07期
5 阮秀凯;张志涌;;基于连续Hopfield型神经网络的QAM信号盲检测[J];电子与信息学报;2011年07期
6 成伟男;;基于Hopfield神经网络的盲均衡算法[J];电子质量;2008年03期
7 李昌;阮秀凯;;协作通信中突发短帧信号的直接盲恢复[J];电子与信息学报;2014年04期
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中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 刘晓峰;张志涌;;基于遗传算法的直接盲信号检测[A];2005年全国自动化新技术学术交流会论文集[C];2005年
2 刘晓峰;张志涌;;基于遗传算法的直接盲信号检测[A];2005全国自动化新技术学术交流会论文集(二)[C];2005年
3 刘莉;张志涌;;基于PSO优化算法的QPSK信号盲分离[A];2007年中国智能自动化会议论文集[C];2007年
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2 杨磊;蚁群算法及其在盲均衡中的应用[D];南京邮电大学;2011年
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【同被引文献】
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1 刘联成;王立春;;数字化战场中传感器的应用状况[J];传感器世界;2008年11期
2 张志涌;张昀;;复数Hopfield盲恢复多用户QPSK信号[J];东南大学学报(自然科学版);2008年S2期
3 辛朝军;姚静波;;无线传感器网络技术的军事应用[J];单片机与嵌入式系统应用;2010年06期
4 张志涌,王俊;信道盲辨识的新方法[J];电子学报;2003年S1期
5 张志涌,BAI Erwei;SIMO含公零点信道的直接盲序列检测[J];电子学报;2005年04期
6 许军;汪芙平;王赞基;;一族新Bussgang类盲均衡算法[J];电子与信息学报;2008年10期
7 张昀;张志涌;;复数离散Hopfield网络盲检测64QAM信号[J];电子与信息学报;2011年02期
8 阮秀凯;张志涌;;基于连续Hopfield型神经网络的QAM信号盲检测[J];电子与信息学报;2011年07期
9 王基祥;;现代战争的战场环境分析[J];飞航导弹;2008年10期
10 潘金宽;王勇;;“隐身”陆战场上的“电子侦察兵”——地面传感器[J];国防科技;2001年07期
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