应用分数阶傅里叶变换的形状描述方法研究

傅里叶描述子是一种经典的形状描述方法。作为傅里叶变换的推广形式,分数阶傅里叶变换在数字信号处理工程领域已有相当广泛的应用,但在形状分析领域还很少有研究工作的报道。首次研究了基于分数阶傅里叶变换的形状描述方法,比较了不同阶数下的分数阶傅里叶描述子在图像检索中的性能。通过在MPEG-7的标准图像测试集的图像检索实验,得出：阶数ρ为0.1时,分数阶傅里叶描述子的检索效果最差,随ρ=0.1的增长,检索性能总体呈上升趋势,当ρ=0.5变化到1.0时,检索性能最高。同时,与Zernike矩进行比较：当阶数为0.1时,分数阶傅里叶描述子的检索性能较差;而阶数为0.5、1.0时分数阶傅里叶描述子的检索性能均较好。     

基于支持向量机的小波包调制信号识别

基于小波包调制信号和OFDM信号在分数阶傅里叶变换域分布的不同,利用图像成形技术对接收信号的分数阶傅里叶变换域分布图进行处理,探讨了小波包调制信号和OFDM信号的分数阶域分布成形图的特征参数,利用支持向量机做分类器,实现了这两种多载波调制信号的分类识别。计算机仿真结果,验证了算法的性能。     

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的语音消噪

傅里叶变换是语音信号处理的常用方法,但其存在窗口分辨率的问题,当窗口值大,语音信号的全局特性方便获取,局部信息不精细,当窗口值小,局部信息精度高,全局特性无法完全获取,这是傅里叶变换固有的矛盾.本文采用了分数阶傅里叶变换方法,对有噪音的语音信号先经小波局部消噪处理,利用分数阶傅里叶变换对语音进行了全局消噪,并与循环神经...     

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。     

基于线性变换降低OFDM系统中峰均功率比的方法

为降低OFDM系统中的峰均功率比(PAPR),本文提出了线性变换的方法。通过对输入序列进行逆傅里叶变换,减少序列的自相关性,从而降低了PAPR。如果将逆傅里叶变换后的信号与原始信号进行比较,并且选择PAPR较小的信号传输,可以进一步改善峰均功率比的性能。仿真结果表明,该方法不仅能大幅降低PAPR,而且不会引起误码率性能的下降和信号频谱的扩展。     

可见光OFDM系统的峰均比降低方法

分析可见光通信(VLC)系统中OFDM信号的高峰均比(PAPR)概率分布。为降低VLC系统中OFDM信号的峰均比,将部分传输序列(PTS)方法进行适当改进,使之适合在VLC系统中进行传输,将其与离散傅里叶变换展开(DFTS)相结合进一步降低可见光OFDM系统的峰均比。仿真结果表明,与原信号仅采用DFT展开或者PTS方法相比,DFTS-PTS方法使系统的峰均比分别降低了约3.5dB、2.7dB、1.2dB,具有更好的峰均比性能。     

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.     

基于混沌序列和分数傅里叶变换的图像加密技术

采用混沌序列的特性和分数阶傅里叶变换,实现图像双重加密。由密钥生成实数值混沌序列,对数字图像进行空域置乱,然后进行分数傅里叶变换,实现图像的双重加密,只有同时清楚混沌序列和分数阶傅里叶变换阶数才可能对加密图像进行有效解密。计算机模拟表明该方法是有效的,具有很好的加密效果。     

基于傅里叶系数映射的OFDM系统性能分析

针对正交频分复用(OFDM)系统存在较高峰均比的问题,通过分析OFDM调制系统与周期信号傅里叶级数展开的关系,提出一种基于傅里叶系数映射的OFDM技术方案。该方案将待传输的数据调制为周期性信号,取该信号的部分傅里叶系数进行OFDM调制,替代传统的QPSK或MQAM映射方式。仿真结果表明,该技术方案在和QPSK映射相同频带利用率的情况下,其峰均比可下降3 dB,误码率与QPSK映射基本相当。     

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。     

降低OFDM信号峰均功率比的非线性压缩扩张技术

提出了一种新的用于减小OFDM信号峰均功率比(Peak-to-Average Power Ratio，PAPR)的非线性压缩扩张技术．该技术不仅减小大幅值信号的幅值，同时也增大小幅值信号的幅值，从而增强小幅值信号抗噪声的能力．通过与传统压缩扩张技术的对比，详细介绍了新压缩扩张技术的方法、计算复杂度以及分析了对PAPR的改善幅度及其用于OFDM系统时对系统误比特率的改善等方面的性能．实验仿真结果说明，新的非线性压缩扩张技术可以获得更为高效的系统性能增益．     

基于优化功率分配的OFDM系统峰均功率比抑制

针对正交频分复用(OFDM)信号的高峰均功率比问题,提出了一种基于优化功率分配的OFDM峰均功率比抑制机制OPAR。在考虑功率放大器转化效率的前提下,分析了功率转化效率与峰均功率比之间的关系,推导了叠加的导频信号与数据信号功率分配的闭环表达关系式。在给定子载波数与峰均功率比概率阈值的条件下,OPAR能快速优化导频信号与数据信号的最佳功率分配。实验结果及与现有的机制比较表明,提出的OPAR机制可以获得更好的峰均功率比改善性能。     

应用MDFT结构的认知无线电频谱感知方法

针对认知无线电系统采用传统正交频分复用（OFDM）技术时,其高频谱泄露带来的邻带间干扰及造成的主用户信号检测性能下降等问题,提出了一种基于改进离散傅里叶变换（MDFT）调制滤波器组的认知无线电（CR）多用户接入频谱检测方案,并推导了CR系统在应用MDFT滤波器组条件下检测概率表达式。理论推导及不同参数下仿真结果表明,与基于OFDM的CR系统相比,MDFT结构的系统比以矩形窗函数为原型滤波器的OFDM系统带外有更高阻带衰减;在较低信噪比情况下,基于3GPP TS 25.104协议标准的多径步行信道采用MDFT滤波器组结构的CR系统频谱感知性能相比于采用OFDM调制方式有了明显提升。     

Using evolutionary computation technique for trade-off between performance peak-to average power ration reduction and computational complexity in OFDM systems

A low-complexity partial transmit sequence (PTS) technique for reducing the peak-to-average power ratio (PAPR) of an orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) system is presented. However, PTS technique requires an exhaustive search over all combinations of allowed phase weighting factors, and the search complexity increases exponentially with the number of sub-blocks in OFDM system. Hence, there has been a trade-off between performance PAPR reduction and computational complexity in PTS OFDM system. The proposed is a sub-optimum PTS for PAPR reduction of OFDM system. Simulation results demonstrate that the superiority of evolutionary computation technique-particle swarm optimization (PSO) based on PTS which can be utilized for finding the optimum phase weighting factors, and can achieve the lower PAPR and computational complexity of OFDM systems. In addition, our evolutionary computation technique can be used to reduce reduction PAPR with comparable performance to genetic algorithm-based PTS, with much less computation cost.     

降低OFDM系统峰均比的PTS重复搜索算法

针对正交频分复用（OFDM）系统在多个子载波信号叠加输出时,容易出现高峰值平均功率比的问题。研究了系统中出现过高峰均功率比的原因,并对现有两种概率类抑制峰均功率比技术进行了相关仿真比较。提出了一种基于部分传输序列技术的抑制PAPR重复搜索算法。该方法采用重复分块搜索方法,对最优的相位序列进行二次搜索。仿真结果证明,与传统PTS算法相比较,改进算法能够在搜索复杂度较低的情况下,获得良好的峰值平均功率比降低性能。     

降低OFDM峰均功率比的选择性映射和部分传输序列技术

对用于降低OFDM系统的峰均功率比的选择性映射SLM和部分传输序列PTS两种技术进行分析研究,并进行相应的仿真。仿真结果表明PTS方法的性能要优于SLM方法,且PTS方法中随着支路数的增加,PAPR性能越好。     

A novel quadrilateral companding transform for PAPR reduction in OFDM systems

One of the major limitations of Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) signal is high Peak-to-Average-Power-Ratio (PAPR). Non-linear companding transforms that expand small signals and compress the peak signals reduce the PAPR significantly. The proposed companding scheme transforms the Rayleigh distributed probability distribution function (PDF) of original OFDM signal magnitude into quadrilateral shape PDF; hence the name “Quadrilateral Companding Transform (QCT)”. The proposed method provides better design flexibility to achieve an effective trade-off between PAPR reduction capability and bit-error rate (BER) performance. Theoretical performance of the proposed scheme is characterized by means of transformation gain, complementary cumulative distribution function (CCDF) of PAPR and companding attenuation distortion. The parameters of the proposed companding function are also calculated for optimal BER and PAPR performance. Simulation results confirm that the proposed scheme achieves better BER performance as compared to exponential companding transform, trapezoidal companding scheme and trapezium distribution based companding methods, while achieving almost same PAPR reduction capability. It is also shown that the proposed scheme is a generalized companding scheme and exponential companding transform, trapezoidal companding scheme and trapezium distribution based companding methods are the special cases of our proposed quadrilateral companding transform. BER performance of the proposed QCT is also analyzed over fading channel with and without including the effect of power amplifier.