基于混沌调制DFRFT旋转因子的语音加密

将分数阶傅里叶变换(FRFT)和混沌密码学相结合,提出一种新的变换域加密算法——混沌密钥调制FRFT旋转因子,用于实现语音信号的实时加解密。采用特征分解型离散FRFT算法,使语音实时加密系统在语音信号解密过程中具备良好的还原特性。理论分析和测试结果表明,该算法安全性较高,优于单纯混沌加密或单纯分数阶傅里叶变换的加密方法。     

利用短时分数阶PWVD实现多分量Chirp信号分离

针对加性高斯白噪声背景下多分量Chirp信号的分离问题,采用一种基于短时分数阶傅里叶的伪魏格纳变换来实现对多分量Chirp信号的分离。该方法利用分数阶傅里叶变换四阶中心矩寻找极值点来确定最佳变换域,在最佳变换域对信号进行旋转的短时傅里叶变换,并进行伪魏格纳变换,最后把在时频面得到的冲激信号变换到时域再进行分数阶傅里叶逆变换,实现了多分量Chirp信号的分离。仿真实验证明该方法可有效地实现多分量Chirp信号分离,有助于后续对各分量的参数估计。     

基于分数阶傅里叶变换的宽带LFM相干信号二维DOA估计

在分数阶傅里叶(FRF)域从离散角度推导了二维DOA估计数学模型,并在此模型基础上提出基于分数阶Fourier变换的二维相干信号DOA估计新算法.该方法利用分数阶傅里叶变换良好的能量聚集性,在分数阶傅里叶(FRF)域构造前后向空间平滑DOA矩阵.通过对DOA矩阵进行特征值分解,估计信号子空间和噪声子空间,由信号子空间的特征值和特征向量得到宽带LFM相干信号的二维到达角,避免了二维谱峰搜索和交叉项,也无需参数配对.理论推导与实验仿真验证了算法的有效性.     

基于分数阶傅里叶变换和扩展变换抖动调制的鲁棒数字水印算法

针对现有分数阶傅里叶变换水印算法在透明性和鲁棒性等方面的不足,提出了一种基于分数阶傅里叶变换和扩展变换抖动调制的鲁棒数字水印算法。首先对载体图像进行提升小波分解,将低频子带均匀分割,并对各子块进行分数阶傅里叶变换。然后,从频率角度构造载体向量,选择幅值系数的中低频系数构成每个子块的载体向量。在水印嵌入时,先对载体向量进行投影变换,再根据水印信息对投影后所得数据进行抖动调制。水印的提取过程采用了最小距离检测,实现了水印的盲检测。实验结果表明,该算法不仅具有很好的透明性,而且对JPEG压缩、滤波、噪声、剪切等常见的图像攻击具有良好的鲁棒性。此外,所提算法水印的安全性和实用性也优于常见算法。     

基于分数阶傅里叶变换的宽带LFM相干信号的DOA估计

提出一种基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的宽带线性调频信号(LFM)相干信号的波达方向(DOA)估计方法。针对分数阶傅里叶变换的谱峰聚集特点,该算法构造了分数阶傅里叶域(FRF域)的宽带LFM信号的阵列数据模型,在FRF域内利用Toeplitz矩阵重构特性,实现对相干信号的解相干,最后通过谱峰搜索完成入射信号的DOA估计。算法在不减小阵列有效孔径的情况下,增加了可估计相干信号源数目,并在低信噪比条件下能够得到较好的性能。实验仿真证明了该算法的有效性。     

分数阶傅里叶变换对OFDM系统峰均比的影响

分析并讨论了分数阶傅里叶变换对OFDM系统峰均功率比性能的影响,并与传统的采用离散傅里叶变换的OFDM系统的峰均功率比性能进行了比较。结果表明在子载波数较少的情况下,采用分数阶傅里叶变换的OFDM系统的峰均功率比性能要优于采用离散傅里叶变换的OFDM系统的峰均功率比性能,而随着系统子载波数量的逐渐增加,二者性能趋向一致。     

基于FFT和FRFT的非平稳干扰估计和抑制

提出了一个基于快速傅里叶变换(FFT)和分数阶傅里叶变换(FRFT)的线性频率调制(LFM)干扰参数的估计和抑制方法.通过FFT粗略估计和FRFT精确估计,确定LFM干扰在分数阶傅里叶域所处的旋转角度,估计出LFM的相关参数,利用最小二乘法综合出LFM干扰信号;然后从接收的信号中减去,有效地抑制LFM干扰.性能仿真分析表明,该方法较好地改善了误码率性能,降低了计算的复杂度,提高了系统处理的实时性.     

短时分数阶傅里叶变换的基本性质

作为一种不会对信号时频结构在解线调时产生压缩扭曲的线性时频分析工具,短时分数阶傅里叶变换(STFrFT)相比于分数阶傅里叶变换更适于处理多项式相位信号.证明了短时分数阶傅里叶变换的一些基本性质,例如:重构条件和帕塞瓦尔定理等.以chirp信号为例给出了STFrFT的窗函数和窗口参数的选择依据.本文结论为短时分数阶傅里叶变换的应用提供参考.     

基于短时分数阶傅里叶变换的语音增强算法

提出了一种基于短时分数阶傅里叶变换(STFRFT)的语音增强新方法.该方法首先将带噪语音信号进行短时分数阶傅里叶变换,然后在分数阶傅里叶域(FRFD)对信号进行滤波,最后对滤波后的信号进行短时分数阶傅里叶逆变换,得到增强后的语音信号.实验表明在选定最佳的分数阶阶数时,可使噪声得到最大限度的滤除,大大提高了语音增强效果.     

基于时频空间奇异值分解的多分量线性调频信号分离与增强

针对加性色噪声背景下的多分量线性调频信号的分离和增强问题,提出了一种新的基于时频空间奇异值分解的算法,该方法对加性噪声有较好的抑制能力.同时,对于线性调频信号的最佳分数阶傅里叶变换域估计问题提出了在低信噪比下更为有效的基于信号四阶分数阶傅里叶变换中心矩的方法.仿真实验证明了本文方法的有效性.     

采用对角分布导频对非线性OFDM系统进行信道估计

对于非线性OFDM系统,采用对角分布导频的信道估计技术并应用不同算法研究。在导频信号的信道估计中一般采用最小二乘法估算信道传输函数。对于数据子载波的信道传输函数在已估算的结果基础上,采用线性插值法和二阶插值法来得到。采用IDFT(反离散傅里叶变换)和DFT(离散傅里叶变换)可以使得信号在时域和频域之间进行相互转换。采用16QAM和QPSK作为信号的调制技术,多径瑞利衰落信道作为信道模型。     

基于高阶累积量和DNN模型的井下信号识别方法

针对矿井复杂异构的无线环境,提出一种基于高阶累积量和DNN模型的井下信号识别方法,实现了井下BPSK,QPSK,8PSK,2FSK,4FSK,8FSK,32QAM,64QAM,OFDM等数字信号的自动调制识别。分析得到9种数字信号的高阶累积量理论值,并通过傅里叶变换提高信号辨识度;分析井下小尺度衰落信道对高阶累积量的影响,推导出经过井下衰落信道后信号的高阶累积量计算表达式,根据高阶累积量理论值构造特征参数并训练DNN模型,实现信号识别。仿真分析结果表明,该方法在矿井Nakagami-m衰落信道下有出色的调制识别性能,信噪比为-5 dB时平均正确识别率为89.2%以上,信噪比为5 dB以上时平均正确识别率为100%。该方法为在特殊复杂环境下的信号识别检测提供了新思路。     

考虑统计特性的OFDM分数维布朗信道模型

为了更准确地刻画多径信道,提出了任何采样率下的OFDM信道的分数维布朗模型。模型利用OFDM中具有导频符号的特点,考虑多径衰落具有服从Rice或Rayleigh分布的先验条件,从分形学角度出发分析无线信道的分形特性,建立模型。仿真结果表明,该模型比统计模型更准确地刻画多径信道。     

分数阶Fourier变换域极值搜索的混沌优化算法研究

正如傅里叶变换采用正弦基,单频信号能够在频域形成峰值,分数阶Fourier变换采用线性调频基,线性调频(LFM)信号能够在分数阶Fourier域上实现聚焦,利用此聚焦性通过搜索峰值可实现LFM信号检测和参数估计.通常采用步进式搜索方法,效率低下.为了克服该缺点,通过对分数阶Fourier域优化问题本质的研究,将混沌优化算法引入到分数阶Fourier域极值搜索中.仿真结果表明:本文的方法优于传统的步进式搜索法.     

基于EXIT函数的自适应OFDM LDPC调制编码方案设计*

推导了瑞利衰落信道下,LDPC迭代译码的互信息公式,采用数值积分的方法计算校验节点外部信息,避免了信噪比较低时校验节点的LLR服从高斯分布的不精确假设带来的误差.分析了该编码系统的EXIT函数,以EXIT误差函数为代价函数,提出了自适应OFDM-LDPC编码方案.该方案与传统自适应方案相比,不需要确定切换门限,数值计算简单,而且避免了计算子信道信噪比带来的误差,适用于高速通信系统.最后在802.16e协议的仿真平台上进行了仿真验证.     

Generalized spatial representation for digital modulation and its potential application数字信号调制的广义空间表征及其应用

Constellation mapping has provided a great convenience to measure the performance of digital signal modulation in Euclid space. However, traditional in-phase and quadrature (IQ) plane is difficult to express the frequency modulation scheme such as minimum shift keying (MSK) and the time domain modulation such as cyclic code shift keying (CCSK). How to represent the digital signal modulation visually through constellation mapping is an attractive problem. To address this issue, in this paper, the combined frequency and phase modulation are utilized to define a new kind of constellation mapping, where the phase and frequency are quantized to the same elements. The uniform geometric construction for combined phase and frequency modulation is redefined in the 3D cylindrical coordinate system based on frequency (f), in-phase component (I) and quadrature component (Q). In the new coordinates, the quadrature frequency-phase shift keying (QFPSK) is produced by the QPSK with dimensional rotation matrix and denoted by the reduced dual quaternion. Furthermore, the spatial extension from QFPSK to chirp cyclic shift keying (Chirp CSK) is analyzed with bandwidth efficiency and energy efficiency. At last, the QFPSK is combined with the 2D OFDM, yielding the image OFDM system. Experimental results verify the effectiveness of QFPSK in the proposed system with the time-varying wireless channel and frequency selective fading channel respectively.     

OFDM超分辨率联合TOA/AOA定位

对无线信号到达时间（TOA）和到达角度（AOA）的精确估计是室内无线定位的关键。正交频分复用（OFDM）是适合多径衰落环境的一种高速传输技术。提出一种联合TOA和DOA的二维定位方法用于OFDM信号定位。算法首先通过信道估计得到信道的频率响应（CFR）,对CFR采用超分辨率算法估计信道时延。首径（first arrival path,FAP）的时延估计就是接收信号的TOA估计。将天线阵列接收信号通过DFT变换到频域,利用同样的算法估计信号各径的AOA/DOA。最后联合TOA和AOA在二维平面上确定目标位置。由于信号是多径、多载波信号,对各载波的DOA/AOA估计在载波间进行处理,再结合各径脉冲响应的幅值,选出属于首径的DOA/AOA估计。在多径环境下仿真表明算法有效且定位精度能够满足实际需要,尤其适合环境中只有一个基站或接入点的情况。     

Blind synchronization scheme using the conjugate characters of the OFDM BPSK-modulated symbol

Previously, Beek?s scheme for timing and frequency offset estimation in the OFDM system employs cyclic prefix (CP) has been proposed under the assumption of independent identified distributed (i.i.d.) OFDM symbols. Actually, the real data in the OFDM modulated symbol, transferred by the inverse fast Fourier transform (IFFT), has the characters of complex symmetry. With these characters, more information in the whole OFDM symbol could be used for the timing and frequency offset estimation. In this paper, two conjugate symmetry characters of the OFDM BPSK-modulated symbol are used to achieve blind timing estimation algorithm in the OFDM systems. One is symbol-based symmetry and the other is CP-based symmetry. With these two conjugate characters applied to the proposed algorithm, the timing of the OFDM BPSK-modulated symbol could be derived. Under an AWGN channel, based on the performance of lose symbol timing rate and estimator mean square error, the proposed algorithm is with a tremendous improvement compared with Beek?s estimation method. Under a multipath fading channel, the results show that performance including lose symbol timing rate and estimator MSE with the proposed algorithm is better than those algorithms with Beek?s estimation method. In practical OFDM applied system, the OFDM BPSK-modulated symbol could be used to replace the preamble or training sequences in the standard to obtain an accurate timing and frequency offset estimation and to avoid the data rate decreasing with the proposed algorithm.     

突发OFDM信号调制识别

为了对OFDM信号进行识别,针对高斯性检测法无法识别白噪声和OFDM信号的问题,提出先应用多子带谱熵法进行OFDM信号端点检测,再构造KS检验统计量进行OFDM信号识别的方案。理论分析及仿真结果表明,多子带谱熵法能够有效地进行OFDM信号的端点检测,基于端点检测的KS统计量降低了纯噪声信号带来的虚警,进而提高了对OFDM信号的识别能力,可以有效地进行突发OFDM信号的识别。     

基于加窗型DCT-Ⅳ的OFDM系统的信道估计算法

在总结传统的基于离散傅里叶变换（DFT）的正交频分复用（OFDM）系统的信道估计算法的基础上,提出了一种新的基于加窗型的第四类离散余弦变换（DCT-Ⅳ）的OFDM系统的信道估计算法。该算法利用DCT变换的对称特性消除边缘效应,并且使用加窗抑制信道冲激响应的频谱泄露,然后用低通滤波器消除信道高斯白噪声的干扰。仿真结果表明：在多径衰落信道下,该算法优于基于DFT的信道估计算法,是一种可行而且有效的信道估计算法。