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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2016.tde-22092016-103501
Document
Author
Full name
Flávio Renê Miranda Pavan
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2016
Supervisor
Committee
Miranda, Maria das Dores dos Santos (President)
Attux, Romis Ribeiro de Faissol
Panazio, Aline de Oliveira Neves
Title in Portuguese
Sobre a desconvolução multiusuário e a separação de fontes.
Keywords in Portuguese
Algoritmos adaptativos
Algoritmos numéricos
Comunicações digitais
Desconvolução cega multiusuário
Processamento digital de sinais
Separação cega de fontes
Abstract in Portuguese
Os problemas de separação cega de fontes e desconvolução cega multiusuário vêm sendo intensamente estudados nas últimas décadas, principalmente devido às inúmeras possibilidades de aplicações práticas. A desconvolução multiusuário pode ser compreendida como um problema particular de separação de fontes em que o sistema misturador é convolutivo, e as estatísticas das fontes, que possuem alfabeto finito, são bem conhecidas. Dentre os desafios atuais nessa área, cabe destacar que a obtenção de soluções adaptativas para o problema de separação cega de fontes com misturas convolutivas não é trivial, pois envolve ferramentas matemáticas avançadas e uma compreensão aprofundada das técnicas estatísticas a serem utilizadas. No caso em que não se conhece o tipo de mistura ou as estatísticas das fontes, o problema é ainda mais desafiador. Na área de Processamento Estatístico de Sinais, soluções vêm sendo propostas para resolver casos específicos. A obtenção de algoritmos adaptativos eficientes e numericamente robustos para realizar separação cega de fontes, tanto envolvendo misturas instantâneas quanto convolutivas, ainda é um desafio. Por sua vez, a desconvolução cega de canais de comunicação vem sendo estudada desde os anos 1960 e 1970. A partir de então, várias soluções adaptativas eficientes foram propostas nessa área. O bom entendimento dessas soluções pode sugerir um caminho para a compreensão aprofundada das soluções existentes para o problema mais amplo de separação cega de fontes e para a obtenção de algoritmos eficientes nesse contexto. Sendo assim, neste trabalho (i) revisitam-se a formulação dos problemas de separação cega de fontes e desconvolução cega multiusuário, bem como as relações existentes entre esses problemas, (ii) abordam-se as soluções existentes para a desconvolução cega multiusuário, verificando-se suas limitações e propondo-se modificações, resultando na obtenção de algoritmos com boa capacidade de separação e robustez numérica, e (iii) relacionam-se os critérios de desconvolução cega multiusuário baseados em curtose com os critérios de separação cega de fontes.
Title in English
On multiuser deconvolution and source separation.
Keywords in English
Adaptive algorithms
Blind deconvolution of multiuser systems
Blind source separation
Statistical signal processing
Abstract in English
Blind source separation and blind deconvolution of multiuser systems have been intensively studied over the last decades, mainly due to the countless possibilities of practical applications. Blind deconvolution in the multiuser case can be understood as a particular case of blind source separation in which the mixing system is convolutive, and the sources, which exhibit a finite alphabet, have well known statistics. Among the current challenges in this area, it is worth noting that obtaining adaptive solutions for the blind source separation problem with convolutive mixtures is not trivial, as it requires advanced mathematical tools and a thorough comprehension of the statistical techniques to be used. When the kind of mixture or source statistics are unknown, the problem is even more challenging. In the field of statistical signal processing, solutions aimed at specific cases have been proposed. The development of efficient and numerically robust adaptive algorithms in blind source separation, for either instantaneous or convolutive mixtures, remains an open challenge. On the other hand, blind deconvolution of communication channels has been studied since the 1960s and 1970s. Since then, various types of efficient adaptive solutions have been proposed in this field. The proper understanding of these solutions can suggest a path to further understand the existing solutions for the broader problem of blind source separation and to obtain efficient algorithms in this context. Consequently, in this work we (i) revisit the problem formulation of blind source separation and blind deconvolution of multiuser systems, and the existing relations between these problems, (ii) address the existing solutions for blind deconvolution in the multiuser case, verifying their limitations and proposing modifications, resulting in the development of algorithms with proper separation performance and numeric robustness, and (iii) relate the kurtosis based criteria of blind multiuser deconvolution and blind source separation.
 
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This document is only for private use for research and teaching activities. Reproduction for commercial use is forbidden. This rights cover the whole data about this document as well as its contents. Any uses or copies of this document in whole or in part must include the author's name.
Publishing Date
2016-09-23
 
WARNING: The material described below relates to works resulting from this thesis or dissertation. The contents of these works are the author's responsibility.
  • PAVAN, F. R. M.; SILVA, M. T. M. ; MIRANDA, M. D. . A numerically robust blind equalization scheme applied to MIMO communication systems. JOURNAL OF THE FRANKLIN INSTITUTE-ENGINEERING AND APPLIED MATHEMATICS, v. 355, p. 596-624, 2018. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jfranklin.2017.10.036
  • PAVAN, F. R. M.; SILVA, M. T. M. ; MIRANDA, M. D. . Avoiding divergence in the constant modulus algorithm for blind equalization of MIMO systems. In: 2016 IEEE Sensor Array and Multichannel Signal Processing Workshop (SAM 2016), 2016, Rio de Janeiro, Brasil. 2016 IEEE Sensor Array and Multichannel Signal Processing Workshop (SAM 2016), 2016. DOI: https://doi.org/10.1109/SAM.2016.7569728
  • PAVAN, F. R. M.; SILVA, M. T. M. ; MIRANDA, M. D. . Performance analysis of the multiuser Shalvi-Weinstein algorithm. SIGNAL PROCESSING, 2019. DOI: https://doi.org/10.1016/j.sigpro.2019.05.012
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