基于Nyquist采样的椭圆球面波函数数值解法

为了解决椭圆球面波函数数值解法时积分方程该如何离散化以及采用何种方法求取实对称矩阵的特征值和特征向量问题,提出了基于奈奎斯特采样的椭圆球面波函数数值解法。该数值解法利用奈奎斯特采样定理确定的采样频率对积分方程进行离散化,利用Jacobi方法求取实对称矩阵的全部特征值和相应的特征向量,求得的特征向量就是椭圆球面波函数的近似数值解。对基于奈奎斯特采样的椭圆球面波函数数值解法进行了理论推导、性能分析和仿真。理论分析和仿真结果表明,该数值解法方法简单,实用性强,求得的椭圆球面波函数精度高,椭圆球面波函数之间正交性好。     

椭圆球面波脉冲信号快速设计方法

在基于椭圆球面波的非正弦短波通信系统中,椭圆球面波脉冲信号原设计方法存在 计算量大、计算时间长的问题。为了解决此问题,提出了椭圆球面波脉冲信号快速设计方法 。该方法利用基于带通采样的椭圆球面波函数数值解法,求得椭圆球面波函数近似数值解, 椭圆球面波函数在时间轴上向右平移,可得椭圆球面波脉冲信号。理论分析和仿真结果表明 ,快速设计方法能使计算量和计算时间降低2～4个数量级,同时椭圆球面波脉冲信号的时域 、频域和正交性能还能保持与原设计方法相当。     

基于带通采样的椭圆球面波函数数值解法

针对椭圆球面波函数原数值解法存在计算量大、计算时间长的问题,提出了基于带通采样的新数值解法.新数值解法根据带通采样定理确定采样频率,利用原数值解法求得椭圆球面波函数带通采样值,对带通采样值进行上抽样、数字滤波和格拉姆-施密特正交化,求得椭圆球面波函数的近似数值解.理论分析和仿真结果表明,新数值解法能有效降低计算量、计算...     

基于Karhunen-Loeve变换的正交椭圆球面波脉冲波形设计

针对正交椭圆球面波函数(PSWF)脉冲硬件实现复杂度高和难以实时产生的问题,通过对PSWF脉冲求解和正交化两个过程的优化整合,该文提出了一种基于Karhunen-Loeve变换的正交PSWF脉冲波形设计方法。该方法首先将PSWF脉冲表示为Legendre多项式加权求和的形式,通过对原脉冲互相关矩阵进行Karhunen-Loeve变换,得到正交系数矩阵,从而实现PSWF脉冲的正交化。以此为基础,设计了一种高效快捷的正交PSWF脉冲实现方案,建立了正交PSWF脉冲与Legendre多项式系数向量的对应关系,能够通过改变特征多项式的系数来快速设计正交PSWF脉冲,同时具有实时性好和实现复杂度低的优点,为正交PSWF脉冲的工程化实现提供了一种高效快捷的新方案。     

欠奈奎斯特采样在数字接收机中的应用

从理论上讲，为提高侦察接收机的截获概率，接收机的瞬时带宽必须足够宽。接收机的瞬时带宽决定于接收机的ADC采样速率。因此数字接收机必须具备高速的ADC采样速率。这样对接收机的ADC采样器件性能提出了更高的要求。将采样的方法应用于数字接收机中，可以在一定条件下降低采样速率，同时增加接收机的瞬时带宽。提出了一种基于延时和FFT技术的时域欠采样方法，并在阐述简单原理的基础上找出存在的问题及提出改进方案。重点分析了利用延时和非延时2路通道的相位差与入射信号频率之间的关系，进行信号频率的无模糊估计。基于目前硬件实现水平，数字接收机中采用这种欠采样方法是经济可行的方案。     

基于勒让德多项式的椭圆球面波脉冲设计方法

针对椭圆球面波函数(PSWF)硬件实现困难的问题,从PSWF与勒让德多项式二者微分方程定义的相似性出发,提出一种基于归一化勒让德多项式的PSWF脉冲设计方法。该方法根据所设计脉冲的时宽和时间带宽积两个参数生成对称矩阵,计算该矩阵的特征向量,得到各阶归一化勒让德多项式的系数,通过归一化勒让德多项式加权求和的方法构建PSWF脉冲。该方法可以通过改变归一化勒让德多项式的系数快速设计不同的PSWF脉冲,具有实时性好、精度可控和硬件复杂度低的优点。     

基于欠奈奎斯特采样的超宽带信号总体最小二乘重建算法

该文针对超宽带无线通信中需要设计高速模数转换器的问题,提出了一种欠奈奎斯特采样方法,该方法所要求的采样率仅与信号新息率相关,低于奈奎斯特率1个数量级。基于欠采样得到的离散时间超宽带信号,从理论上推导出信号的傅里叶频谱表达式,由此给出了一种总体最小二乘参数估计算法,能够准确地估计出冲激串信号的幅度和时移;通过将估计出的冲激串信号与高斯单脉冲波形卷积,完成超宽带信号的波形重建。仿真和实验结果表明,该文算法能够准确地重建原始超宽带信号,且算法性能优于现有的零化滤波重建算法。     

正交化处理对椭圆球面波脉冲组信号特性影响研究

基于椭圆球面波函数(PSWF)的非正弦调制方法利用PSWF信号优良特性,构建时域正交、频域交叠的PSWF脉冲组传输信息,能有效提高系统频带利用率。其中,对PSWF脉冲组信号进行正交化处理是该方法的核心,正交化处理后PSWF脉冲组信号特性的变化与脉冲组性能密切相关。针对正交化处理会影响PSWF脉冲组信号特性的问题,首先分析了基于Schmidt正交化方法的基本原理,重点研究了正交化处理对PSWF脉冲组信号的正交性、频谱特性和时频能量聚集性的影响机理。理论和数值分析表明,正交化处理后PSWF脉冲组信号正交性、频谱特性和时频能量聚集性的变化程度与正交化次数和顺序密切相关。研究结论深化了对正交化处理对PSWF脉冲组信号特性影响的认知,为下一步优化正交化方法,提高PSWF脉冲组性能提供了参考依据。     

从奈奎斯特采样到压缩感知拓展教学方法

从“信号与系统”到“数字信号处理”,采样定理都是重要的教学内容。但是在工程应用中,产生大量数据造成存储空间的极大浪费,而压缩感知突破奈奎斯特采样定理的限制,能够实现远低于奈奎斯特频率的采样。为适应新工科背景下的教学改革,让学生接触前沿研究成果,我们引入压缩感知作为传统教学的补充和拓展,取得良好的教学效果。本文对从奈奎斯特采样到压缩感知拓展教学方法进行介绍。     

基于采样的PSWF脉冲重构求解算法研究

基于采样定理的椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Functions,PSWF)脉冲重构求解算法具有适用范围广、误差可控的优点,对目前新兴的3种基于采样定理的PSWF脉冲重构求解算法即传统重构求解算法、勒让德—香农求解算法和改进的勒让德—香农算法进行了阐述和分析,并从工程实现的角度,对3种算法的时间复杂度和空间复杂度进行了比较,发现传统重构求解算法求解效率较高,而勒让德—香农求解算法更易于硬件实现。对于实际的PSWF脉冲产生过程中选用合适的算法,提供了有益指导。     

基于PSWF的传输波形设计方法

由于物理实现因素的影响,信息传输系统的频带利用率极限值一般降至1.8Baud/Hz以下。针对该问题,提出了一种传输波形设计方法。基于椭圆球面波函数设计时域正交脉冲,通过正交脉冲传输信息。通过理论分析,系统频带利用率的极限值可达到2Baud/Hz,且可快速接近奈奎斯特速率,又因椭圆球面波函数的能量聚集特性,可有效提高信息传输系统的功率利用率。     

正交椭圆球面波函数脉冲调制方法

为了提高通信系统的功率效率和频谱效率,该文提出正交椭圆球面波函数(PSWF)脉冲调制方法。该方法利用具有高能量聚集性的椭圆球面波函数作为传输波形来提高通信系统的功率效率,采用时域正交、频谱混叠或交叠的正交脉冲组传输信息,以减小信息传输带宽,提高通信系统的频谱效率。理论分析及仿真结果表明,该方法可使通信系统的单位频带利用率快速接近2 Baud/Hz,且已调信号具有较好的频域能量聚集性,不仅有利于提高系统的功率效率,还可有效减小对相邻通信用户的电磁干扰。     

零阶角长球面波函数与长球面波函数的研究

本文深入研究了零阶角长球面波函数与长球面波函数,给出描述零阶角长球面波函数的微分方程与描述长球面波函数的积分方程不是相对应的关系。给出亥姆霍兹方程在球坐标系中与长旋转椭球坐标系中微分方程解之间的关系,可对零阶角长球面波函数了解得更清楚。对由信号最优波形设计法导出的长球面波函数积分方程,给出一种理论综合分析法,可以解决信号最优波形设计的具体实现。对长球面波函数命名尝试给出一种解释。      

非正弦波通信时域正交椭圆球面波脉冲设计方法

针对非正弦波信号的频带传输问题,同时为了有效提高非正弦波通信系统的频带利用率及功率利用率,提出了时域正交椭圆球面波脉冲集设计方法。通过参数设置、频段划分、求解方程、Schmidt正交化等步骤设计时域正交椭圆球面波脉冲集,调整脉冲参数实现脉冲集信号的频谱搬移与频谱控制,脉冲集信号为频谱特性可控的带限信号。仿真结果表明：时域正交椭圆球面波脉冲集具有较好的能量聚集性,利用该脉冲集实现多路信息并行传输时,在保证系统具有较好的功率利用率前提下,系统的频带利用率可快速接近奈奎斯特速率。     

一种改进的正交PSWF脉冲设计方法

针对采用传统非正弦波时域正交椭圆球面波设计方法设计的正交PSWF脉冲的正交性能不稳定的问题,提出了一种改进的正交PSWF脉冲设计方法,利用修正的Schmidt正交算法,对PSWF脉冲组进行正交化,从而得到新的正交PSWF脉冲组。仿真结果表明,与传统Schmidt方法相比,新算法的舍入误差小,且得到的正交PSWF脉冲具有相对稳定的正交性能,同时能够保持PSWF脉冲带内能量聚集性高的优点。     

基于PSWF的正弦载波调制方法

为了有效提高系统的频带利用率,该文提出了基于椭圆球面波函数(PSWF)的正弦载波调制方法。在该方法中,采用时域持续时间有限、频域带宽近似有限的椭圆球面波函数设计频谱相互混叠或交叠的多路时域正交基带调制波形,进行多路基带预调制,通过正弦载波调制将信号频谱搬移至辐射频段。经理论分析及仿真验证,该调制方法可使通信系统的单位频带利用率快速接近2 Baud/Hz,提升速度优于OFDM调制,同时也使系统具有较好的功率利用率,且简单易实现。