循环相关熵谱密度估计高效算法研究

针对循环相关熵谱估计循环周期图检测(CPD)算法存在计算效率低、频谱分辨率低和易产生"频谱泄漏"的问题,该文提出一种循环相关熵谱估计的Correntrogram算法.Correntrogram算法借鉴Wigner-Ville分布(WVD)时频分辨率高的优势,将WVD算法中瞬时自相关函数替换为时变自相关熵函数,即可得到一种循环相关熵谱密度估计算法,称为Correntrogram.首先计算信号的时变自相关熵函数矩阵,再计算时变自相关熵函数矩阵各行的FFT,得到循环自相关熵函数矩阵,最后计算循环自相关熵函数矩阵各列的FFT,得到循环相关熵谱密度.通过仿真调幅信号的处理结果证明:Correntrogram算法有效提高了循环相关熵谱估计效率,避免了"频谱泄漏",提高了频谱分辨率,该算法程序运行可靠.     

循环谱密度的两通道最大熵谱估计

对周期平稳随机过程的循环谱密度的估计,过去主要采用时域平均周期图谱法和频域平滑周期图法,但当短数据时,上述方法的分辨率很低,方差很大,本文提出了循环谱密度的两通道最大熵谱估计,该方法不仅具有很高的分辨率,而且估计的方差也很小,具有较好地估计性能。     

相关熵与循环相关熵信号处理研究进展

在无线电监测和目标定位等应用中,接收信号经常会受到脉冲噪声和同频带干扰等复杂电磁环境的影响,传统的基于2阶统计量的信号处理方法往往不能正常工作,基于分数低阶统计量的信号处理方法也由于对信号噪声统计先验知识的依赖性而遇到困难。近年来提出并受到信号处理领域普遍关注的相关熵和循环相关熵信号处理理论与方法,是解决复杂电磁环境下信号分析处理、参数估计、目标定位和其他应用问题的有效技术手段,有力促进了非高斯、非平稳信号处理理论方法和应用的发展。该文系统性地综述了相关熵和循环相关熵信号处理的基本理论和基本方法,包括相关熵与循环相关熵的起源背景、定义概念、性质特点,以及所包含的数学物理意义。该文还介绍了相关熵与循环相关熵信号处理在多个领域的应用问题,希望对非高斯、非平稳统计信号处理的研究和应用有所裨益。

     

信号循环平稳特性及其应用

信号处理领域的很多时间序列都可以用循环平稳来建模，这是因为对信号的离散采样、扫描、调制、多址、编码以及物理现象固有的周期性都使信号呈现出周期性。循环平稳信号是一类非常重要的平稳信号，许多信号、干扰都表现出一定的循环平稳性，将信号的这种特性考虑在内的信号处理器，较之传统的信号处理器，可以得到性能上的提高。该文简要介绍了循环平稳信号的基本特性，主要介绍了该理论在各领域的具体应用。     

时间重叠的循环谱估计

首次将时间重叠法和ssinc窗应用于循环谱估计中,提出了时间重叠的循环谱估计方法,使循环谱估计取得了突破性的进展(:1)循环谱的偏离误差减小,有效频率分辨率提高,能准确地分辨出循环频率方向和谱频率轴方向的谱峰;(2)计算量大大减少。通过时间的重叠过程,减少DFT要求的数据量,提高了循环谱估计的实时性。     

基于谱相关函数截面特征的调制方式识别

谱相关函数在双频平面上全面反映了循环平稳信号的二阶周期性。调制信号是循环平稳信号,不同调制信号的谱相关函数具有不同的分布特性,且对平稳噪声、干扰不敏感,可用于低信噪比下的调制方式识别。采用时域平滑FFT积累算法计算出调制信号的谱相关函数,对结果进行了对比分析,提取了多种调制信号的谱相关函数截面特征,设计了AM、MSK、PAM、2ASK、2FSK、4FSK、QPSK七种调制信号的树形识别流程。仿真结果表明在低信噪比下,七种调制方式具有90%以上的识别率。     

基于循环谱理论的弱信号检测及特征参数估计

研究了循环平稳信号的基本特性,通过分析通信系统中典型信号的循环平稳特性,得到了循环平稳的特征参数循环频率和信号特征参数的关系。在此基础上研究了该理论在通信领域的具体应用,提出了应用谱相关理论完成弱信号检测及信号特征参数（信号载频、码元速率）的估计方案,仿真实验结果表明,在-17dB的条件下能够进行信号的无误检测,可在-10dB条件下进行特征参数的无误估计。     

比特谱相关改进循环谱的单通道混合信号参数估计快速算法

为了应对复杂环境下非合作通信、电磁频谱监管等宽带接收中存在的先验信息缺失,针对单通道混合信号的参数盲估计问题,提出了一种基于比特谱相关算法改进循环谱估计的快速算法。针对信号集{BPSK、QPSK、OQPSK、8PSK、8QAM、16QAM、16APSK、32APSK、CPM},系统给出整套参数估计算法流程,通过高阶累积量以及功率中心方法确定信号个数以及载波频率,然后利用改进循环谱提取符号速率谱线,完成单通道混合信号参数估计。论文对改进算法的统计特性进行了理论推导。理论和实验表明:算法不需要同步码等先验信息,适用于高斯噪声信道和多径平坦衰落信道,同时降低了计算复杂度、存储空间、估计方差以及数据量的需求,当混合信号等功率混合时,且信噪比分别为-4 dB和-1 dB时,算法对载波频率和符号速率的估计正确率可以达到90%,验证了算法的有效性和可行性。      

基于循环谱的双频信号检测方法研究

介绍了基于相关的双频信号检测方法,利用循环平稳信号处理原理,分析了电话网中双频信号的循环统计特性,在此基础上提出了基于循环谱的双频信号检测方法,给出了具体步骤。并对其进行了计算机仿真实验,进一步验证了该方法具有抗干扰强和实时处理等性能。     

基于循环谱对称性的新型频谱判决算法

采用循环平稳信号特性检测法能够更好地分辨出不同的调制信号,其对噪声具有很好的抑制,但在循环频谱工程上使用存在数据截断效应,它会降低频谱感知的检测概率,结合频谱已有的频谱搜索策略,提出了一种新的频谱判决算法,利用相对偏差、双门限和权重来对抗传统算法上方差的差值抖动问题。在使用FPGA搭建的硬件测试系统下,证明与传统算法相比,提出的算法大大提高了单节点的检测概率。     

多进制相移键控信号的谱相关特性分析

该文着重对于多进制频移键控(MPSK)信号的谱相关特性进行了分析,并改写了MPSK信号表达式,由此得到BPSK,QPSK,8PSK,16PSK信号的谱相关密度函数;应用谱相关函数的工程计算公式,对这4种信号的谱相关特性进行了仿真,验证了得到的谱相关密度函数的正确性。     

改进的循环谱估计快速算法与性能分析

该文提出了一种改进的循环谱估计快速算法,在估计性能不降低的条件下,减小了原有数字化频域平滑谱估计算法对数据量的要求。算法将时域平滑算法中数据加窗、重叠等处理方法引入频域算法,有效降低了估计方差,改善循环谱的估计效果。论文对改进算法渐进性均值、方差、谱分辨率的表达式进行推导。理论与实验结果分析表明：在相同数据量和谱估计分辨率的条件下,改进方法估计性能优于原算法,可用于实际低信噪比、小数据量、高分辨率要求下循环谱估计。     

一种改进的广义循环相关熵时延估计方法

针对同频带干扰及脉冲噪声并存的复杂电磁环境下现有时延估计算法性能退化的问题,该文引入双曲正切函数,提出一种改进的广义循环相关熵时延估计(HTGCCE)算法。首先指出脉冲噪声存在时广义循环相关熵算法的优势及性能退化的原因。然后利用双曲正切函数对其进行改进,以提高算法在脉冲噪声下的时延估计性能。仿真实验表明,提出的算法在脉冲噪声的特征指数较小、信噪比较低及信干比较低时仍保持很好的时延估计性能。     

周期平稳信号处理及其应用

周期平稳信号是一类非常重要的非平稳信号,许多信号、干扰都表现出一定的周期平稳性,将信号的这种特性考虑在内的信号处理器,较之传统的信号处理器,可以得到性能上的提高。本文对周期平稳信号处理的基本理论和方法,以及它在各领域中的应用作一概要总结,并在此基础上,对周期平稳信号处理新的发展和应用方向予以展望。     

基于多分辨率分析的光谱信号处理方法

本文介绍了一种基于子波变换的光谱信号处理方法,论述了离散二进子波变换的快速算法。利用子波变换的多分辨率技术,达到信号滤波,数据压缩,去除低频扰动等目的。用本文方法,对野外实测光谱数据进行了识别检验,结果表明,该方法是十分有效的。     

循环谱密度的两通道最大嫡谱估计

对周期平稳随机过程的循环谱密度的估计,过去主要采用时域平均周期图法和频域平滑周期图法,但当短数据时,上述方法的分辨率很低,方差很大。本文提出了循环谱密度的两通道最大熵谱估计,该方法不仅具有很高的分辨率,而且估计的方差也很小,具有较好的估计性能。