椭圆球面函数频域调制解调方法

针对基于椭圆球面波函数(PSWFs)的非正弦时域调制算法复杂度高的不足,该文引入空间映射,分析了PSWFs信号频域完备正交性,推导出PSWFs信号频域有效表示所需最小抽样点数。在此基础上,引入复数域映射、FFT/IFFT信号处理框架,提出PSWFs频域调制解调方法。该方法将PSWFs信号处理由时域拓展到频域,在频域进行信息加载与检测,为探索研究PSWFs信号在5G、超5G等采用频域信号处理的通信系统中的应用提供了可能。理论和数值分析表明,相对于PSWFs时域调制,所提方法将能够在不改变系统频带利用率、系统误码性能、调制信号能量聚集性以及信号峰均功率比的前提下,显著降低算法复杂度,将运算复杂度由O(2Qg2)降低为O(g2+glog₂g)。     

多项式Wigner-Ville分布的频域卷积实现

多项式Wigner-Ville分布(PWVD)是分析多项式相位信号(PPS)时频特性的一种有力工具。该文根据PWVD的结构特点,提出一种通过频域卷积来实现PWVD的方法,将其分解成一系列Wigner-Ville分布(WVD)或L-Wigner-Ville分布(LWVD)的卷积,而WVD或LWVD可由短时Fourier变换(STFT)来计算,这样既可消除信号分量间的互交叉项影响,同时又保持较高的时频聚集性。文中分析了该算法的离散实现方法以及相应的计算量,并通过计算机仿真实验验证了该算法的有效性。     

基于子带分解WVD的雷达信号时频分析方法

研究利用谐波小波子带分解消除 Wigner-Ville 分布交叉项的雷达信号时频联合分析方法。通过对多分量信号进行子带分解预处理来消除信号之间以及信号与噪声之间的相互影响， 并求取个独立分量的 WVD，最后进行线性求和获得原始信号时频分布。仿真分析结果表明，对于在频域无交叉点的多分量信号，该方法能够有效抑制交叉项和噪声的干扰，提高了时频分辨效果并能准确提取出目标的特征信息，检测效果优于传统 WVD 分析方法，将有助于提高雷达信号检测、特征提取的能力。     

基于局部多项式傅里叶变换的语音盲源分离

频域的语音信号盲源分离多采用短时傅里叶变换以及Wigner-Ville分布(WVD)求信号的功率谱,而短时傅里叶变换对于多分量信号的频率分辨率受窗函数影响很大,WVD是一种非线性时频变换,处理多分量信号受交叉项影响很大。局部多项式傅里叶变换(LPFT)不仅提高了频率估计精度而且大大减少了时频分布中交叉项的影响。将语音信号表示为多分量的多项式相位信号,对语音信号作二阶LPFT,求得其局部多项式傅里叶变换谱(LPP),并构造时频矩阵,采用联合近似对角化算法求得能使信号功率谱矩阵近似对角化的一个酉矩阵,通过信号的白化以及酉矩阵来估计源信号,有效地分离出了原始信号。仿真结果表明,在噪声环境下可以将两个不同的语音信号进行分离。     

线性阵相位误差校正约束条件性能分析

本文首先从信号模型出发分析了线性阵相位误差的信号源方向未知时的不可校正性，与所采用的修正方法无关，对为求解相位误差而构造的不同约束条件进行统计性能分析，给出了性能的显式表达式，计算机仿真结果验证了其分析正确性。     

基于状态转移矩阵逼近的椭圆球面波函数求解方法

该文针对现有椭圆球面波函数(PSWFs)求解算法存在的效率低、硬件实现复杂度高,尤其是精度不可控的问题,结合线性时变系统理论,提出一种基于微分方程状态转移矩阵逼近的PSWFs求解方法。该算法通过求解小区间上的状态转移矩阵来逼近整个时间区间上的状态转移矩阵,进而求得离散时间点上的系统运动轨迹,即PSWFs数值解。理论推导了求解误差并修正了算法,修正后算法具有简明的误差表达式,与Parr算法和Legendre多项式逼近算法在求解精度和复杂度上进行了对照分析。结果表明,该文算法求解精度高且可控,时间和空间复杂度低,易于硬件实现。     

一种基于Legendre展开的CS成像算法

针对SAR的侧视工作模式,本文提出了一种基于Legendre展开的CS成像算法。该算法采用Legendre多项式代替Taylor多项式对回波信号的二维频域传递函数进行展开,在此基础上,导出了Legendre多项式系数的数学表达式,并详细推导了CS算法流程中基于Legendre多项式的三个相位校正函数。理论推导和仿真结果验证了该算法的正确性和可行性。     

基于自项窗的WVD交叉项抑制技术

为了解决维格纳-维利分布(WVD)的交叉项干扰问题,提出一种覆盖自项支撑区的时频窗——自项窗,通过对信号的WVD进行加窗处理,得到改进的时频分布。首先分析了多分量信号WVD中自项和交叉项的不同特点,接着论述了自项窗法的原理及自项窗的构造方法,分析了改进的时频分布的性质,最后进行了仿真验证。结果表明,自项窗法能够有效消除WVD中的交叉项,并保留WVD良好的时频分辨率和能量聚集性,适合于非平稳信号的时频分析。     

基于频域CLEANWigner-Ville分布中交叉项的抑制

针对ISAR飞机成像中出现的多分量线性调频(chirp)信号,该文提出一种基于频域CLEAN的信号分解方法,将其分解成多个单分量chirp信号,然后分别计算每个单分量的Wigner-Ville分布(WVD),以此来抑制此多分量信号WVD中的交叉项,与已有的chirp信号分解方法相比,该法减少了待估计参数的个数,使得计算更加简单,并能保证信号各分量正确的强度及时频变化特征。经过处理后的信号的WVD,保持了WVD高时频分辨率的特点,而交叉项得到了很好的抑制。实验表明,该方法应用于实测数据,成像质量明显提高了。     

双模椭圆球面波多载波索引调制解调方法

该文在基于信号分组优化的椭圆球面波函数(PSWFs)多载波调制的基础上,引入双模索引调制思想,提出了双模PSWFs多载波索引调制解调方法(DM-MCM-PSWFs)。该方法利用未被激活的剩余部分子载波加载第2星座图产生的调制符号,以传输额外的信息比特,实现了基于信号分组优化的PSWFs多载波调制中频谱资源的进一步利用,有效提高了系统频带利用率以及误码性能。理论和仿真分析表明,相较于基于信号分组优化的PSWFs多载波调制,所提方法以适当牺牲系统复杂度为代价,具有更高的系统频带利用率和更优的系统误码性能,当误比特率为1×10–5, n=7, k=3时,所提方法系统频带利用率、误码性能可分别提升9.15%, 2.4 dB。     

一种基于SPWVD-WVD的高质量时频分析方法及ISAR成像应用

交叉项干扰抑制与高时频聚集度是准确反应信号的时频分布特征的重要因素。传统的魏格纳-维尔分布(Wigner-Ville Distribution,WVD)算法虽能获得较高的时频分辨特征,但分析多成分信号时存在严重的交叉项干扰问题,限制了其实用性;而平滑伪魏格纳-维尔分布(Smoothed Pseudo Wigner-Ville Distribution,SPWVD)算法虽在一定程度上抑制交叉项干扰,但降低了时频聚集度。为了解决上述问题,提出了基于SPWVD-WVD的时频分析方法。该方法利用SPWVD与WVD之间的滤波互消效应,将SPWVD二值化结果与WVD结果进行矩阵运算,最终得到高质量的时频分析结果。实验结果表明,所提出的算法能够有效去除多分量信号的交叉项干扰,提高信号分析结果的时频聚集度,还原多分量信号的真实时频分布。最后将该算法成功应用于逆合成孔径雷达成像中。     

抑制维格纳分布交叉项干扰的自谱窗方法

维格纳分布是一种重要的时—频分析方法,但交叉项干扰问题影响了它的推广应用。本文分析了积分核函数的自维格纳分布项和交叉项的正交性质,从而提出一种用真实的自维格纳分布项的函数作为模板与积分核函数作互相关,抑制交叉项的方法。文中建议采用信号的STFT谱作为窗,在时一频平面上处理维格纳分布来实现上述方法,因此,该方法又称为自谱窗法。本文以仿真信号为例,检验了这种方法的效果。     

Fixed-point error analysis of discrete Wigner-Ville distribution

The Wigner-Ville distribution (WVD) has been a powerful signal processing tool for time-frequency signal analysis. Consequently, many algorithms have been proposed in the literature for computing the WVD in real-time applications. However, Boashash (1987) has proposed and showed that the evaluation of the analytic signal using the time-domain approach, and involving the Hilbert transformer, is the most efficient algorithm for real-time applications. A fixed-point error analysis of this algorithm has been carried out. The theoretical noise-to-signal ratio (NSR) is derived and verified through simulation. The results indicate that for this algorithm, the NSR increases by 0.5 bit/stage, whereas for the other algorithms, it increases by 1 bit/stage     

一种基于多窗宽度STFT的PSWFs信号时频分析方法

固定窗宽度的短时傅里叶变换(Short Time Fourier Transform,STFT)时频分辨率是固定的,难以对频率时变的椭圆球面波函数(Prolate Spheroidal Wave Functions,PSWFs)信号的时频分布特性进行全面分析.剖析了窗宽度对不同参数PSWFs信号STFT时频分布的影响,...     

强背景噪声环境下的线性调频信号检测

基于线性调频(LFM)信号Wigner-Ville变换的零频处仍保存原信号所有信息的结论，提出了改进的基于互Wigner-Ville分布线性调频信号的检测方法。该方法具有较好的抗噪声能力，在更低的信噪比下，可以实现单个或多个强度相差较大的线性调频信号的检测。仿真实验的结果证明了算法的有效性。     

Wigner-Ville分布在电力系统低频振荡中的应用

研究了基于Wigner-Ville分布（WVD）对电力系统低频振荡信号进行检测和时频分析的新方法,Wigner-Ville（wVD）分布是一种优良的时频分析方法,能够在时域频域上对非平稳信号进行联合时频分析。利用WVD的时间边缘特性和频率边缘特性,能精确地估计各模式信号的幅值、频率与主导时间;精确地分析非平稳信号的局域动态行为和特性。更好地反映振荡过程中所包含的多个模式随时间的变化规律以及模式间的相互影响,还可提高识别能力和处理效果。通过多个试验验证了该方法的有效性。