Séparation de sources appliquée aux communications sous-marines

• Auteur / Autrice : Sandrine Bonnifay
• Direction : Christian Jutten
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Électronique
• Date : Soutenance en 2001
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acoustique sous-marine

Séparation de sources (traitement du signal)

Résumé

La séparation de sources consiste à retrouver n signaux sources à partir des signaux observés sur un réseau de p capteurs. L'application de la séparation de sources dans un contexte expérimental est un problème délicat, particulièrement dans le domaine des communications sous-marines. Dans la configuration deux sources et deux capteurs, le système de mélange est modélisé par une matrice (2, 2) de filtres RIF à coefficients complexes. La séparation est réalisée en inversant le système de mélange. Sous l'hypothèse d'indépendance statistique des signaux sources, le critère à satisfaire est l'indépendance des signaux obtenus en sortie du système de séparation. L'hypothèse de système à phase minimale étant difficilement vérifiable expérimentalement, nous n'avons retenu que les méthodes faisant abstraction de cette hypothèse. Le système de séparation est estimé sous la forme d'une matrice (2,2) de filtres RIF. Le canal sous-marin est caractérisé par un filtre RIF composé d'une série de coefficients nuls suivie d'une série de pics associés à chaque arrivée de l'onde sur le capteur. La modélisation du mélange dans ce canal nous a permis de mettre en évidence deux types de transmission : la propagation horizontale/verticale et la propagation horizontale/horizontale. Dans le premier cas, les ordres des filtres diagonaux du système de mélange sont très différents de ceux des filtres anti-diagonaux. En raison de la non stationnarité du canal sous-marin, le nombre d'échantillons disponibles des observations est faible, par conséquent le nombre de paramètres à adapter doit être minimisé. On propose dans ce cas d'adopter un modèle de mélange simplifié dont les éléments diagonaux sont des scalaires. Les performances des algorithmes de séparation de sources sont liées au choix des ordres des filtres de séparation. Ces derniers étant similaires aux filtres de mélange, nous proposons d'estimer les ordres, ainsi que le nombre de paramètres à adapter, par une mesure des maxima de la fonction d'intercorrélation des observations. En revanche, pour une transmission horizontale/horizontale, on considère l'approche par déconvolution multicanaux du modèle de mélange constitué de quatre filtres RIF. Les filtres solutions sont alors des filtres RII qui sont estimés par des filtres RIF. Les ordres des filtres sont estimés à partir de la mesure des maxima des fonctions d'autocorrélation des signaux observés. Ces méthodes sont validées sur des mélanges synthétiques de signaux de communication. Dans le cadre d'une application en aveugle, les fonctions d'intercorrélation des observations permettent de distinguer ces deux types de transmission, et par conséquent de définir l'approche à utiliser. Les mélanges de signaux filtrés expérimentalement nous ont permis d'identifier différents problèmes liés à la non stationnarité du canal sous-marin, pour lesquels nous proposons quelques solutions à venir.