有限带宽信号的双谱线比值压缩感知重构算法

为提高有限带宽信号的压缩感知(Compressed Sensing,CS)重构效率,本文提出基于双谱线比值的压缩感知重构算法。该算法充分考虑变换矩阵的正交基特性,引入无需加窗的谱校正措施,利用DFT峰值谱与次高谱线的幅度比值估计信号频率、相位及幅值参数重构出源信号。多次有限带宽信号重构实验的分析结果表明:在噪声明显的环境下,本文方法在所有仿真方法(双谱线法和l1、l2线性规划法)中误差最小,稳定性最高;若耗费相同数量的观测样本,本文算法的重构误差仅为l2线性规划法的1/15。本文算法比传统lp线性规划法的重构效率更高,同时降低了压缩感知重构所需的有限等距要求,只需提取2倍频率成分个数的谱线信息即可高概率重构信号,提高了样本的利用率。     

基于压缩感知的信号重构

压缩感知是针对稀疏或可压缩信号,在采样的同时即可对信号数据进行适当压缩的新理论,采用该理论,可以仅需少量信号的观测值来实现精确重构信号。文中概述了CS理论框架及关键技术问题,介绍了信号稀疏表示、观测矩阵和重构算法。最后仿真实现了基于压缩感知的信号重构,并对正交匹配追踪(OMP)重构算法性能作了分析。     

压缩感知观测矩阵的优化算法

为克服基于压缩感知的图像重构算法存在的不足,文中对观测矩阵设计方法进行了改进,并根据稀疏信号的特点对观测矩阵加权,令奇异值分解得到的对角阵对角线上的元素全部为1。通过仿真实验表明,将改进后的矩阵作为压缩感知算法的观测矩阵,在大压缩比时PSNR值约提高(1~2 dB),在小压缩比较时PSNR值提高了(8~9 dB)。     

基于压缩感知的线性调频信号频率估计

基于压缩感知理论,测量了在不重构情况下线性调频信号的频率。算法根据信号的稀疏表示建立原子库,利用AIC(Analog-to-Information Conversion)技术完成对信号的压缩采样,在压缩域利用正交匹配追踪的算法进而优化重构稀疏系数,寻找出系数最大值所在的位置,而原子库中该位置原子的频率参量即为线性调频信号的频率参量。该方法在保证频率估计高成功率的前提下,大大减少了采样过程中的冗余和浪费,节省了存储空间,实验仿真验证表明该方法的可行性。     

基于压缩感知的自适应卡尔曼滤波

针对稀疏流信号,提出了一种自适应卡尔曼滤波恢复方法,该算法基于压缩感知AIC结构,用有限长的窗口对信号进行观测,利用前后窗内信号之间的相关性,建立信号的状态转移方程,并与压缩感知获得的观测方程共同构成信号的状态空间模型,进而利用降阶的卡尔曼滤波算法近似得到信号的最小均方误差估计。信号重构阶段通过卡尔曼滤波迭代逐渐得到精确的支撑集,与以往仅用起始阶段的恢复结果获得支撑集的方法相比,本算法对起始阶段恢复支撑集的算法的精确程度要求不高,从而降低了整个算法的复杂度和要求的观测维度。仿真结果显示,这种自适应的卡尔曼滤波算法在宽带流信号的恢复中可以有效地降低所需观测维度,且最终结果可近似地收敛到信号的最小均方误差估计。     

基于压缩感知的高分辨频率估计

压缩感知是信号离散表示的新理论.本文将该表示理论用于正弦信号的频率估计,提出一种新的高分辨率的频率估计方法.该方法根据信号的稀疏表示,利用一个随机的压缩矩阵先对信号进行压缩,再在压缩域中通过对l1模优化重构该稀疏信号,获得信号的频率估计.模拟分析了新方法性能,并与直接l1模优化算法、Pisarenko、MUSIC等算法进行了比较.结果表明本文方法分辨性能明显优于Pisarenko和MUSIC等算法;具有直接l1模优化算法相当的性能,但计算量大大降低.     

压缩传感图像重建算法的FPGA实现

压缩传感理论允许以低于奈奎斯特定理规定的采样频率对信号进行采样并重构.近年来,压缩传感信号重建的研究大多用软件实现.文中设计一种基于FPGA的OMP重构算法的硬件实现,使用QR分解求解矩阵的伪逆.仿真结果表明应用FPGA得到的重构信号逼近原信号,且重建速度快.基于FPGA的压缩传感信号重建,减少了信号重构所需的时间,推进了压缩传感进入实际应用的进程.     

LTE系统中基于压缩感知的信道反馈方案研究

针对基于完全信道状态信息预编码的长期演进(LTE)多输入多输出-正交频分复用(MIMO-OFDM)系统面临反馈开销很大的问题,提出了基于压缩感知的反馈方案,该方案利用压缩感知技术在接收端对信道估计得到的信道信息进行观测,并将观测值反馈到发送端,在发送端通过梯度投影算法重构信道状态信息。通过仿真证明,该反馈方案在大幅减小反馈开销的同时达到了与完全信道状态信息反馈时非常接近的性能。     

基于分治试探的盲自适应匹配追踪重构算法

压缩感知是一种针对稀疏可压缩信号进行压缩采样的信号处理新方法,针对现有稀疏度探测方法中探测次数较多的问题,基于分治思想提出了盲稀疏度自适应匹配追踪（BSAMP）算法,首先分治试探信号稀疏度,使得其估计值快速逼近真实值,然后通过自适应分组并扩充信号支撑域的方法,快速筛选出有效支撑,并通过弱匹配剪枝得到重构信号。可以在信号稀疏度未知的情况下,快速估计出信号的稀疏度并精确重构出原信号。仿真实验表明：在相同条件下,该算法的重构时间比其他同类算法短,且重构概率也大于其他同类算法。     

基于CS和OMP的宽带LFM信号源个数估计算法

多分量LFM信号源个数估计是进行后续信号处理的基础。考虑到压缩测量值较好地保留了原信号的特征信息,基于压缩感知部分重构的思想,提出了一种基于压缩感知和OMP分解的信源个数估计算法,算法在基于OMP的信号重构算法上改进而来,以归一化残差为迭代终止的条件,引入一种自适应阈值选择策略,根据迭代分解次数进行信号源个数估计。仿真结果表明,在信噪比为-3db左右、压缩比大于0.25的情况下,该算法进行信源个数估计的成功率高于90%。     

差分跳频通信系统抗部分频带噪声干扰的性能分析

该文介绍了一种新型的短波跳频通信技术差分跳频。频率转移函数设计和信号的检测方法是差分跳频中的关键技术。针对逐符号检测接收和序列检测线性合并接收两种信号检测接收方法,分别就差分跳频通信系统抗部分频带噪声干扰的性能进行了理论分析,同时做出相应的计算机仿真。结果证实,差分跳频通信技术与序列检测线性合并接收方法的相结合,使通信系统的抗部分频带噪声干扰的性能得到了比较显著的提升。     

利用单反射调速管在X波段频率上的AES加密FSK生成

This paper describes a high security data transmission system over X-band microwave frequency. The paper has two parts. The first part deals with encryption of binary data by Advanced Encryption Standard (AES) using VHDL modeling of Field Programmable Gate Array (FPGA). The second part deals with a novel idea of transmitting the encrypted data by using a single klystron.This requires the simultaneous generation of a pair of two independent RF frequencies from a reflex klystron working for X-band frequency range. In this scheme, the klystron is suitably biased on the repeller terminal and superimposed on a train of AES encrypted binary data so as to create two RF frequencies one corresponding to negative peaks and the other one to the positive peaks of the data resulting in an Frequency Shift Keying (FSK) signal.The results have been verified experimentally.     

基于瞬时频率估计的进动锥体目标微多普勒频率提取方法

该文针对进动锥体目标的微动特性提取,建立等效散射点模型下的微多普勒频率与目标运动参数关系。结合进动调制的微多普勒频率近似正弦变化规律的特点,提出基于瞬时频率估计和随机抽样一致性(RANSAC)的进动目标微多普勒频率提取方法。该方法将回波信号分为若干段,每一段的回波信号近似为若干线性调频(LFM)信号分量之和,通过调频Relax算法估计各信号分量的瞬时频率,并通过随机抽样一致性算法估计散射点的微多普勒曲线。基于仿真数据和电磁计算数据的实验验证了该方法的有效性及稳健性。     

高斯噪声下差分跳频信号的高分辨率频率检测

差分跳频(DFH)是一种新的高速短波通信体制,它利用相邻跳变频率的变化而不是载频本身来携带信息。跳变频率检测是实现DFH的关键技术之一。本文利用四阶累积量研究了(色)高斯噪声下基于ARMA建模法的DFH信号频率检测,并针对由于模型阶数估计过高而产生的虚检频率,提出一种充分利用信号先验信息的改进算法。仿真结果证明了该方法的有效性,尤其是在低信噪比时仍然能够实现精确检测。     

双光频梳辅助的微波频率测量方法北大核心CSCD

为实现大频率范围内多微波频率的高精度即时测量,提出了一种基于双光频梳和法布里-珀罗滤波器(Fabry-Perot filter,FPF)的微波频率测量方案。将待测微波信号通过单边带调制加载在一路光频梳上进行频率复制,再将调制后的光信号通过一个法布里-珀罗滤波器进行信道分割。FPF的输出信号和另一路光频梳耦合后通过光解复用器实现信道化接收。通过设置合适的系统参数,可使得每个信道输出的拍频信号在同一窄带中频频段内。基于频率-光功率映射的原理,通过判断信号的存在性即可确定未知信号所处的频率段,实现信号频率的粗估计。通过对目标信道输出的微波信号进行采样、模数变换和信号处理可实现未知信号频率的高精度测量。通过实验仿真验证了所提方案的有效性,频率测量误差在±2.5 MHz内。     

Frequency shift filter‐based multi‐carrier transceiver

It is well known that orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) is sensitive to carrier frequency offset (CFO) and suffers from a high peak‐to‐average ratio. In addition, the performance of OFDM is severely affected by strong co‐channel interference and strong narrowband interference. To mitigate the limitations of OFDM, we propose a new multi‐carrier transceiver based on frequency‐shift filter. A frequency‐shift filter can separate spectrally overlapping sub‐carrier signals by exploiting the spectral correlation inherent in the cyclostationary modulated signals. To increase spectral efficiency, we increase the percentage of spectral overlap between two adjacent sub‐channels. We derive an upper bound and a lower bound on the bit error rate performance of the proposed multi‐carrier transceiver in additive white Gaussian noise channel and frequency‐nonselective Rayleigh fading channel, respectively. Compared with OFDM, our simulation results show that the proposed multi‐carrier transceiver is much less sensitive to CFO and has a lower peak‐to‐average ratio; moreover, without any additional interference suppression technique, the proposed transceiver has the advantage of being able to mitigate strong co‐channel interference with CFO from the intended multi‐carrier signal and mitigate strong narrowband interference in additive white Gaussian noise channel and in Rayleigh fading channel in which a large CFO between the transmitted signal and the received signal often occurs. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

频率混沌信号产生分析与实验研究

信号的峰均功率比(PAPR)是信息与通信系统中的一项关键指标,而一般混沌信号因其动态范围变化较大有着较高的PAPR值。为了有效降低混沌信号的PAPR值,本文提出了一种幅度恒定不变而频率混沌调制的频率混沌信号,给出了利用混沌电路产生的幅度混沌信号驱动压控振荡器产生频率混沌信号的实现原理,并分析了频率混沌信号的基本动力学特性和主要应用性能。利用蔡氏混沌电路作为幅度混沌信号源设计了该频率混沌信号的具体产生电路,并由实验电路给出了幅度混沌信号的相轨图和频率混沌信号的时域波形。理论分析和实验结果表明,所提出的频率混沌信号有着与幅度混沌信号相同的最大Lyapunov指数、与正弦振荡信号相等的PAPR值和近似图钉型的模糊函数。      

AD6636在宽带数字中频接收机中的应用

数字下变频技术是软件无线电的关键技术之一.本文介绍了AD公司新近推出的高性能数字下变频（DDC）器件AD6636的主要特性和工作原理,通过对宽带和窄带信号滤波器的仿真结果,提出了在数字中频接收机（DIFR）的设计中,能够利用AD6636片内高精度的数字正交下变频器和抽取滤波器,同时利用FPGA实现宽带滤波,可以弥补AD6636的宽带滤波性能较差的缺陷,从而实现宽带数字滤波.     

正弦波频率估计的牛顿迭代方法初始值研究

本文分析了Rife算法的性能,指出当信号频率位于量化频率点附近时它的精度降低,以它为初始值进行牛顿迭代会导致不收敛.针对此问题,本文提出了一种修正Rife(MRife)算法,通过对信号进行频移,使新信号的频率位于两个相邻量化频率点的中心区域,然后再利用Rife算法进行频率估计.仿真结果表明修正Rife算法性能不随被估计信号的频率分布而产生波动,以它为初始值进行一次迭代得到的频率估计值的方差在整个频段都接近克拉美-罗限,具有稳定的性能.     

CHESS系统的跳频通信技术

文章以LockheedSanders公司的CHESS（CorrelatedHoppingEnhancedSpreadSpectrumk增强型相关跳频扩频）系统为例，介绍了用于HF跳频通信的差分跳频（DFH）、DSP等技术。