专利名称：样条函数Renyi熵与时间分集融合的小波盲均衡方法
技术领域：
本发明公布了一种样条函数Renyi熵与时间分集融合的小波盲均衡方法。
背景技术：
在通信系统中，多径衰落信道引起的码间干扰(Inter-Symbol Interference, isi)严重影响通信质量，需采用不需要发送周期性训练序列的盲均衡技术来抑制。分集技术(diversity techniques)(见文献[1]朱婕.基于分集技术的盲均衡算法与仿真研究.[硕士论文].安徽理工大学，2007)包括空间分集、频率分集和时间分集等。而在时间分集接收系统中，两个不相关的信号在任何瞬间出现两次深衰落的机会很少，能有效降低信道畸变带来的影响(见文献[1]朱婕.基于分集技术的盲均衡算法与仿真研究.[硕士论文].安徽理工大学，2007)。时间分集分数间隔判决反馈均衡器(Time Diversity fractionally spaced Decision Feedback blind Equalizer, TDDFE)，聚集了时间分集 (见文献[2]雷维嘉，谢显中，李广军.利用信道编码实现时间分集[J].电子科技大学学报.2008,37(1) :35-38;文献[3]袁炼，李文明，余锦军.改进的增加时间分集的OFDM 系统[J]·中国电子科学研究院学报.2009,4(4) :395-398)、分数间隔(见文献[4]李宝金，王启星，常永宇，等.MIM0-CDMA系统的分数间隔空频均衡接收方案[J].电子与信息学报，2007，四(9) :2132-2137;文献[5]张银兵，赵俊渭，郭业才，等.一种能有效消除水声信道相位连续旋转的分数间隔盲均衡算法研究[J].声学学报，2010,35(1) :59-68;文献[6]刘忠，罗亚松，彭鹏菲，等.水声信道位同步跟踪分数间隔盲均衡算法[J].华中科技大学学报(自然科学版).2010，38 (6) :88-93)及判决反馈结构(见文献[7]冯昂， 张莹，邓科.双选择性衰落信道下的改进型频域判决反馈均衡[J].西安交通大学学报， 2010,44(10) :67-72)的优点，因此，它能更好地提高通信效率。Renyi熵是一种广义的信息熵，已被成功地应用于模式识别、自适应滤波及非盲均衡等大量的研究中(见文献[8] DianaCalval, Miguel Angel Ziifiiga Garcial, Carlos Duchanoy Martinez. Urine and coprorecognition with generalized entropy and neural networks[J]International Journal ofComputer Science and Network Security，2009，9(4) :173-179;文献[9] Amar PartapSingh Pharwaha, Baljit Singh. Shannon and non-Shannon Measures of entropy forstatistical texture feature extraction in digitized mammograms[C]. Proceedings of theWorld Congress on Engineering and Computer Science 2009， WCECS2009, 0ctober20-22，2009，Vol. II ；文献[10]Staring M，Uulke A. Van der Heide， Klein S，ViergeverM A，and Pluim J P W. Registration of cervical MRI using multi-feature mutual information[J]IEEE Transactions on Medical Imaging，2009， 28(9) :1412-1421 ；文献[11]Hong H，and Schonfeld D. Maximum-entropy expectation-maximizationalgorithm for Image reconstruction and sensor field estimation[J] IEEE Transactionson Image Processing，2008，17 (6) :897-907;文献[12]Singh B， Singh A P.Edgedetection in gray level images based on the Shannon entropy[J].Journal of ComputerScience, 2008,4 (3) 186-191 ；文献[13] Rathie P N, Shannon S D S, et al. . A note[J]. Applied Mathematical Sciences,2008,2(28) :1359-1363; 文献[14]Mohapatra A, Mishra P Μ, Padhy S. Modeling biological signals using information-entropy withKullback-Leibler-divergence[J]International Journal of Computer Science andNetwork Security, 2009,9 (1) :147-154;文献[15] Gabardal S, Cristobal G, Martinez-Al aj arin J, Ruiz-Merino R. Detection of anomalous events in biomedicalsignals by wigner analysis and instant-wise Renyi entropy. The 14th European SignalProcessing Conference(EUSIPC0 2006), Florence, Italy, September 4-8,2006)。
发明内容
本发明目的是针对现有技术存在的缺陷，分析时间分集分数间隔判决反馈均衡器性能、定义样条函数Renyi熵的基础上，发明了一种时间分集分数间隔判决反馈Renyi熵小波盲均衡方法。该方法以样条函数Renyi熵作为代价函数来获得分数间隔判决反馈小波盲均衡方法的权向量迭代公式，利用时间分集来消除多径衰落的影响；利用分数间隔来获得更详细的信道信息；利用正交小波变换来降低输入信号的自相关性，以加快收敛速度。因此，该方法的性能优于时间分集分数间隔判决反馈盲均衡方法。本发明为实现上述目的，采用如下技术方案本发明样条函数Renyi熵与时间分集融合的小波盲均衡方法，包括如下特征a.)将发射信号a(k)经过四个脉冲响应信道c (k)分别得到四个信道输出向量 X1GO,其中k为时间序列，下同；b.)将发射信号a(k)经过时间间隔Τ。后再经过另外四个脉冲响应信道c (k)分别得到另外四个信道输出向量；c.)采用第1路四个信道噪声Ii1 (k)和步骤a)和步骤b)所述的四个信道输出向 fiXl(k)得到四个正交小波变换器(WT)的输入信号yi(k) = ni(k)+Xl(k),l = 1,2 ；d.)将步骤C)所述的第1路四个均衡器的输入信号yi(k)分别通过开关Ic1后经过四个正交小波变换器(WT)得到第ι路四个均衡器输入I^1GO，将均衡器输入I^1GO依次经过四个均衡器，得到输出求和信号Z1 (k)，Z1GO经组合器后得到均衡器输出Z (k)；当窗口函数为样条函数时，均衡器输出ι ζ (k) I2的α阶Renyi熵Ha (ζ)为TZa(Z)=丄 log，)，a >0，O^l⑴
1-a式中，Va (k)为信息势，且
tools]⑶)=e[ ⑷2广t p(\z^frl⑵式中，N为样本总数，p(|z(i) I2)是均衡器输出Z(i)|2的概率密度。引入样条函数Renyi熵的盲均衡算法的代价函数为Ja(k) =Ha(|z(k) I2)(3)当满足α > 1时，式(3)的最小化熵等价于式⑵的最大化信息势Va (k)。由式( 最大化，可得基于2阶Renyi熵的均衡器权向量f (k)迭代公式为
f(k + \) = f(k) +2In +1] {z{k)-y\k)-z{k-\)-y\k-\)\(4)
2Ω σ Iv \σΩ J J式中，t= z(k) |2-|z(k-l) I2, μ为迭代步长，σ2为z(k)|2的方差，Ω为一可调参数，1η(·)为自然对数，*表示共轭。第1路时间分集的各子信道均衡器权向量/广4)(幻的迭代公式为 f^ (k + \) = //1^ (k) +{k)e{k)R^l~4) (k)z(k)/1 g(k) |(5)式中，戎-⑷= diag[CTl2J4)⑷, ⑷,L ,a^ikla^ik)^，1 ⑷]，diag[ ·]表示对角阵，μ 为迭代步
长，<『和σ==分别表示对第1路时间分集支路的各子路小波系数㈨和尺度系数幻的平均功率估计，可由下式递推得到^(k+ ) =βοζ^φ)+{\-β) I ^ik) I2(6)0^^+1)=^^)+(1-^1^(^)12(7)式中，Ο Χ幻为第1路时间分集支路各子路在尺度参数为j，平移参数为k时的小波变换系数，幻为第ι路时间分集支路各子路在尺度参数为J，平移参数为k时的尺度变换系数，β是平滑因子，且ο < β < i，j为尺度，k为平移，j为最大尺度，kT为尺度j下小波函数的最大平移。第2路时间分集的各子信道均衡器权向量/广4)(幻的迭代公式为
权利要求
1. 一种样条函数Renyi熵与时间分集融合的小波盲均衡方法，其特征在于a.)将发射信号a(k)经过四个脉冲响应信道c (k)分别得到四个信道输出向量X1 (k)， 其中k为时间序列，下同；b.)将发射信号a(k)经过时间间隔Τ。后再经过另外四个脉冲响应信道c(k)分别得到另外四个信道输出向量&00 ；c.)采用第1路四个信道噪声Ii1GO和步骤a)和步骤b)所述的四个信道输出向量 X1 (k)得到四个正交小波变换器(WT)的输入信号yi(k) = ni(k)+Xl(k) ,1 = 1,2；d.)将步骤c)所述的第1路四个均衡器的输入信号yi(k)分别通过开关Ic1后经过四个正交小波变换器(WT)得到第ι路四个均衡器输入I^1GO，将均衡器输入I^1GO依次经过四个均衡器，得到输出求和信号Z1 (k)，Z1GO经组合器后得到均衡器输出Z (k)；当窗口函数为样条函数时，均衡器输出I Z (k) I2的α阶Renyi熵为
全文摘要
本发明公布了一种样条函数Renyi熵与时间分集融合的小波盲均衡方法，将发射信号a(k)经过四个信道c(k)分别得到四个输出x1(k)，采用四个信道噪声n1(k)和x1(k)得到四个信道输出信号y1(k)，将四个y1(k)分别通过开关k1后经过四个正交小波变换器(WT)得到四个均衡器f1(k)的输入R1(k)，再通过f1(k)得到四个均衡器输出的求和信号z1(k)；同样，将a(k)经过时间间隔Tc后再经过另外四个信道c(k)分别得到四个输出向量x2(k)，采用四个信道噪声n2(k)和x2(k)得到四个信道输出信号y2(k)，将四个y2(k)分别通过开关k1后经过四个WT得到四个均衡器f2(k)的输入R2(k)，再通过四个f2(k)得到四个均衡器输出的求和信号z2(k)；z1(k)和z2(k)经组合器后得总输出z(k)；将定义的样条函数Renyi熵直接作为代价函数用于对第2路时间分集支路的四个均衡器权向量f2(k)进行更新。实验结果表明，本发明具有很强的实用价值。
文档编号H04L25/03GK102231720SQ20111020828
公开日2011年11月2日 申请日期2011年7月25日 优先权日2011年7月25日
发明者许芳, 郭业才, 龚秀丽 申请人:南京信息工程大学