IDENTIFICATION OF CONTINUOUS‐TIME POWER SPECTRA BY GENERALIZED FOURIER SERIES

In this paper, we present a generalized Fourier series based algorithm for the identification of continuous‐time, linear‐time invariant systems from power spectrum measurements. The algorithm is strongly consistent and it is used in the design of a linear shaping filter for a single‐track road power spectrum.     

基于区域活动轮廓模型的高光谱图像分割方法

针对高光谱图像特点,提出了一种基于区域活动轮廓模型的高光谱图像分割方法。综合考虑高光谱图像的空间信息和光谱信息,对Chan\|Vese方法中的能量函数加以改进,利用空间全局信息和同质区域的灰度一致性,约束能量函数空间项;利用目标光谱信息相似性,约束能量函数光谱项,最后通过能量函数最小化实现图像分割。该方法能够有效提取高光谱图像中的模糊轮廓,从而降低混合像元和目标周围阴影对分割造成的影响。利用两幅AVIRIS图像进行仿真实验,实验结果表明,提出的方法能够获得令人满意的分割效果,并且对复杂场景具有一定适应性。     

无源毫米波成像最大似然频域校正超分辨算法

在无源毫米波成像中, 因为天线孔径大小的限制而导致获取的图像分辨率低, 所以必须采取有效的后处理措施增强分辨率. 本文提出了一种针对无源毫米波成像应用的最大似然频域校正超分辨算法. 该算法首先使用Wiener滤波复原算法恢复图像通带内的频谱分量, 然后运用Richardson-Lucy算法实现频谱外推, 最后通过一种频域校正算法, 用Wiener滤波器恢复的频谱代替通带内的频谱, 保证图像的低频分量不被破坏. 实验结果表明, 该算法改善了收敛速度, 增强了图像的分辨率, 同时能够有效地减轻恢复图像中的振铃波纹, 有利于无源毫米波成像超分辨的实现.     

超混沌Lü系统同步控制与应用

为提高混沌系统在加密算法的不可预测性和同步性能,采用状态反馈控制方法构造了一个新的超混沌Lü系统,通过分析该系统的平衡点性质、李亚普诺夫指数、功率谱和耗散性等指标证明了混沌吸引子的存在性,验证了所提超混沌系统具有更复杂的动力学行为;根据李亚普诺夫稳定原理,从理论上讨论了状态反馈控制方法实现超混沌同步的充分必要条件,并根据其条件进一步构造了超混沌Lü系统状态反馈同步控制器,仿真结果表明所提同步方案具有良好的噪声鲁棒性,并利用硬件电路实验验证了同步结果的正确性;将所提的超混沌Lü系统和对应的同步方案应用于保密通信方案中,展现出了所提方案的工程应用潜力。     

基于最大加权独立集的频谱分配算法

动态频谱接入技术允许认知用户接入未授权的频谱,可以有效地提高频谱资源的利用率。频谱分配算法的时间开销和公平性是算法优劣的主要评价标准。本文从图论着色模型出发,构建了着色算法的评价体系及优化目标。针对用户间的公平性与分配的时间开销问题,在极大独立集的基础上提出了基于加权最大独立集的着色算法,获得了接近于最优的用户公平性,且该算法的时间开销等于信道数,与认知用户的数目无关。仿真分析验证了算法的正确性。     

Frequency domain subspace-based identification of discrete-time power spectra from nonuniformly spaced measurements

In this paper, we present a new subspace-based algorithm for the identification of multi-input/multi-output, square, discrete-time, linear-time invariant systems from nonuniformly spaced power spectrum measurements. The algorithm is strongly consistent and it is illustrated with one practical example that solves a stochastic road modeling problem.     

基于认可度的主服务博弈频谱共享算法

针对包含多个主服务和单个次服务的频谱共享场景,提出一种市场驱动的认知频谱共享算法。在频谱水平差异下考虑次服务的频段选择偏好和主服务的信誉度,引入认可度机制,对基于Bertrand博弈的频谱共享模型进行改进,提出新的次服务效用函数,形成新的博弈,并证明其纳什均衡存在;构建频谱租赁框架,定义算法周期和阶段,提出认可度更新机制,实现认可度参数的动态更新,以体现次服务在不同算法周期中的买家意愿,并对主服务的不诚信行为进行惩罚,从而优化频谱共享环境;将算法扩展到了不完全信息条件下的动态博弈情形,并探讨了其局部稳态。仿真实验结果表明,该算法适应实际情况,并提高了频谱共享的合理性和有效性。     

认知网络中基于竞价模型的切换频谱分配

通过对最新竞价算法的分析,针对频谱分配过程中频谱使用率低下的缺点,提出一种认知无线电中基于竞价机制的具有较高频谱使用率的频谱分配算法。引入干扰价格,通过设置干扰价格指数,降低系统干扰,保证主用户的服务质量。数值仿真结果表明,该算法通过多次分配有效地提高了频谱的利用率,增加了系统的吞吐量。     

双门限和机会协作的频谱感知算法研究

针对传统频谱感知算法性能较差及一文献中Zhu所提出的算法功率消耗大的不足,提出了一种基于双门限和机会协作的频谱感知算法,同时理论推导了在瑞利衰弱信道中基于该算法的频谱感知检测概率,并对传统频谱感知算法,Zhu所提出的算法和基于双门限和机会协作的频谱感知算法进行性能仿真。仿真结果表明,该算法可以有效提高频谱感知检测概率,性能优于传统算法,与Zhu所提出的算法性能基本相同,且能有效节省发射功率。     

认知无线电网络中基于和声搜索的频谱分配与功率控制

针对认知无线电网络中功率控制和频谱分配过程存在互相影响的问题,提出一种基于和声搜索的频谱分配和功率控制算法。通过综合分析频谱分配和功率控制过程中的各种约束条件,建立了联合功率控制和频谱分配的系统模型。算法根据系统模型特点设计和声搜索算法下相应编码方案,采用多目标优化方法处理复杂的约束条件,并赋予可行解适当的优先权重。仿真实验表明,算法可以很好地解决认知无线电网络中的频谱分配和功率控制问题。     

A Noise-Robust FFT-Based Auditory Spectrum With Application in Audio Classification

In this paper, we investigate the noise robustness of Wang and Shamma's early auditory (EA) model for the calculation of an auditory spectrum in audio classification applications. First, a stochastic analysis is conducted wherein an approximate expression of the auditory spectrum is derived to justify the noise-suppression property of the EA model. Second, we present an efficient fast Fourier transform (FFT)-based implementation for the calculation of a noise-robust auditory spectrum, which allows flexibility in the extraction of audio features. To evaluate the performance of the proposed FFT-based auditory spectrum, a set of speech/music/noise classification tasks is carried out wherein a support vector machine (SVM) algorithm and a decision tree learning algorithm (C4.5) are used as the classifiers. Features used for classification include conventional Mel-frequency cepstral coefficients (MFCCs), MFCC-like features obtained from the original auditory spectrum (i.e., based on the EA model) and the proposed FFT-based auditory spectrum, as well as spectral features (spectral centroid, bandwidth, etc.) computed from the latter. Compared to the conventional MFCC features, both the MFCC-like and spectral features derived from the proposed FFT-based auditory spectrum show more robust performance in noisy test cases. Test results also indicate that, using the new MFCC-like features, the performance of the proposed FFT-based auditory spectrum is slightly better than that of the original auditory spectrum, while its computational complexity is reduced by an order of magnitude.     

资源受限的认知无线电系统优化合作频谱感知算法

认知无线电的首要任务就是动态地感知频谱,合作频谱感知提高了频谱感知的可靠性.目前大多数频谱感知算法采用全部认知无线电台参与感知,并且假设每个认知无线电台的信噪比的测量值为一常数.然而,由于无线信道的特性和环境差异,每个认知无线电台的信噪比是有差异的,同时系统资源也是有限的.基于此,在采用能量检测硬判决的合作频谱感知算法基础上,提出一种优化的频谱感知算法.它在满足给定系统探测概率及虚警概率前提下,采用部分性能较好的认知无线电台参与频谱感知,并使系统感知开销最小.理论和仿真证明了其合理及有效性.     

基于圆形麦克风阵列的声源定位改进算法

针对波达方向估计中传统互功率谱法声源方位估计准确性差、方位模糊的问题,提出了一种基于圆形麦克风阵列的声源定位改进算法,并进行了实验验证。在该改进算法中,先设计了十二元圆形麦克风阵列,由麦克风对接收语音信号的时延与相位得到相位旋转因子,再将其引入到语音信号的互功率谱中,新定义了圆形集成互功率谱,由该功率谱进行声源方位估计。仿真与实测实验结果表明,本文的圆形集成互功率谱法对声源方位进行估计,估计的准确度高于传统互功率谱法。     

基于节点重要度的路由选择与频谱分配算法

在频谱一致性和频谱连续性的约束条件下,弹性光网络运行一段时间后,网络频谱会出现大量碎片的问题。针对碎片以及业务在各节点间分配不均衡的问题,提出了一种基于节点重要度的路由选择与频谱分配算法NIRSA（Route Selection and Spectrum Allocation algorithm based on Node Importance）。该算法针对路由选择问题,考虑业务的类型与大小,找出网络中的关键节点,使得业务分配达到均衡。在频谱分配方面,算法考虑到网络链路上频谱资源的分布情况,结合每个业务所需的频隙数,可以尽可能地减少频谱碎片。在NSFNET和USNET两个不同规模的网络拓扑环境下,对所提算法进行了仿真实验。仿真结果显示,所提出的NIRSA算法既可以有效地降低业务阻塞率,又能提高网络的频谱利用率,实现网络性能提升。     

Optimization algorithm of cognitive radio spectrum sensing based on quantum neural network

In recent years, with the development of mobile communications and Wireless Local Area Network (WLAN) as well as restrictions on limited spectrum resources, wireless spectrum resources are increasingly strained. Cognitive radio, put forward as a concept of dynamic use of spectrum, solved the problem of low spectrum utilization rate brought by the current static spectrum allocation scheme and greatly improved the utilization of the existing spectrum resources. In order to overcome the shortcomings of traditional spectrum sensing and improve spectrum detection performance under low signal-noise rate, this paper proposed a spectrum perception algorithm based on quantum neural network (QNN) and carried out an optimization study on the spectrum sensing algorithm of cognitive radio. Through the simulation experiment, we found that the improved QNN algorithm showed more excellent convergence performance and detection capability.     

基于Gerschgorin理论稀疏度估计的宽带频谱感知算法

针对在低信噪比(SNR)情况下稀疏度欠估计和高信噪比情况下稀疏度过估计的问题,提出了一种基于Gerschgorin理论稀疏度估计的宽带频谱感知算法。首先,该算法利用Gerschgorin理论分离信号圆盘与噪声圆盘得到稀疏度估计值;然后,利用正交匹配追踪(OMP)算法得到频谱支撑集;最后,完成宽带频谱感知。仿真结果表明,所提算法、AIC-OMP算法和MDL-OMP算法频谱感知的检测概率达到95%信噪比分别需要4.6 dB、8.5 dB和9.7 dB;所提算法频谱感知的虚警概率在信噪比大于13 dB时趋近于0,明显低于BPD-OMP和GDRI-OMP算法的虚警概率,因此,所提算法对于压缩感知(CS)的信号稀疏度估计兼顾了低信噪比和高信噪比时的稀疏度估计性能,频谱感知性能优于AIC-OMP算法、MDL-OMP算法、BPD-OMP算法和GDRI-OMP算法。     

弹性光网络中基于频谱连续度的算法研究

针对光网络中可用的波长资源有限、频谱利用率不高的问题,提出了一种基于KSP算法的频谱连续度感知算法（KSPDP）。该方法在路由选择方面,用KSP算法求得源节点和目的节点之间的不同的路径长度,并根据业务请求所需的频谱资源数量,分配不同的路径。在频谱分配方面,算法将感知各链路的频谱连续情况,最大限度减少业务分配的路径上各链路的频谱碎片。仿真结果表明,所提出的算法与传统的最短路径RMSA算法相比,能降低频谱阻塞率,提高频谱资源利用率。     

一种时域—码域联合的认知无线电频谱感知算法

为了提高认知无线电系统中频谱感知的性能,对多维联合的频谱感知进行了研究,提出一种时域—码域联合的频谱感知算法。该算法主要利用了直接序列扩频主用户信号频谱空间中时域与码域的特性,分别从时域与码域的角度对信道的状态进行检测,其中时域采用能量感知,码域分析扩频主用户信号的二次功率谱,最终共同确认信道状态。仿真结果表明,联合感知算法对应的检测性能优于单纯时域或码域感知,能够直接应用于直接序列扩频主用户的频谱感知。     

认知中基于业务和信道分级的分布式信道分配

为了支持更多的认知业务,提高认知系统的总体性能,提出了基于业务和信道分级的分布式信道分配算法.根据数据速率的不同,将认知用户的业务需求和可用信道分别分为不同等级,优先分配对应等级的空闲信道给干扰邻居数最小的认知用户,以保证更多的认知业务有机会获得空闲信道.仿真结果表明,算法能满足更多认知业务的需求,符合理论分析的结果.     

基于信道预测的认知无线电混合频谱切换算法

针对认知无线电网络,提出了一种将被动式频谱切换与主动式频谱切换相结合的混合频谱切换算法。该算法基于主用户信道的连续时间马尔可夫链模型,预测出信道的未来状态信息,根据该预测结果周期性地对正在通信的认知用户执行主动式频谱切换。该算法对于由于碰撞而退出信道的认知用户执行被动式频谱切换。仿真结果表明,相对于被动频谱切换算法,混合频谱切换算法在保持认知用户阻塞概率和中断概率不变的前提下可显著减少认知用户和主用户间的碰撞次数,能够提高认知无线电网络的频谱利用率。