一种自适应Chirplet分解的快速算法

针对信号自适应Chirplet分解未知参数多、实现起来比较困难的特点,提出了一种新的Chirplet分解快速算法.该算法利用计算信号的二次相位函数,得到其能量分布集中于信号的调频率曲线上的结论,此时通过谱峰检测可同时获得Chirplet调频率、时间中心和幅度的估计;然后通过解线性调频技术获得其初始频率和时间宽度的估计.文中给出了实现该方法的具体步骤,并分别以仿真信号和蝙蝠回声定位信号为例验证了该算法的有效性.     

基于包络拟合的Chirplet分解算法

针对信号自适应Chirplet分解未知参数多、分解算法运算量大的问题,提出了一种基于包络拟合的Chirplet自适应分解算法。该方法利用二次相位函数在时间上的积分估计调频率,通过对包络主瓣峰值的幅度拟合估计标准差和时间中心,并利用包络主瓣峰值的相位信息对调频率与初始频率估计值进行修正,提高参数估计精度。给出了单分量和多分量情况下的Chirplet参数估计流程。推导了一般高斯环境下Chirplet信号参数估计的CRB界。仿真及实测数据处理结果验证了算法的有效性。      

基于多尺度线调频基信号稀疏分解的 信号分离和瞬时频率估计

提出了一种基于多尺度线调频基信号稀疏分解的多分量多项式相位信号分离和瞬时频率估计方法.该方法采用多尺度的线调频基函数对多分量多项式相位信号进行投影分解,通过从不同的时间支撑区内投影系数最大的基函数中寻找出使分解信号能量最大的基元函数组合,逐次获得信号包含的能量最大的多项式相位信号分量,从而实现多分量多项式相位信号的分离,而从基元函数连接形成的频率曲线则可获得多项式相位信号分量瞬时频率的估计.仿真信号分析表明,本文方法能在信噪比较低情况下有效分离多分量多项式相位信号中包含的多项式相位信号分量,准确地估计其瞬时频率.     

一种新的信号分解算法及其在机动目标ISAR成像中的应用

本文首先提出一种新的信号分解算法——修正自适应Chirplet分解算法,将Chirplet基函数推广到非线性调频信号的形式,克服了传统自适应Chirplet分解对复杂信号逼近程度不高的缺点.然后提出单分量基函数参数估计的一种实用算法和基于CLEAN思想的多分量信号分解方法,并将其应用于机动目标的ISAR成像中,进一步提高了成像质量,外场实测数据成像结果验证了本文方法的有效性.     

一种新的LFM信号参数估计算法

针对线性调频信号的参数估计问题,提出了一种新的算法.该算法利用计算信号的二次相位函数,得到其能量分布集中于信号的调频率曲线上的结论,因此通过谱峰检测可以获得信号的调频率估计,进而通过解调频技术得到初始频率的估计.分析了该算法的统计特性,计算机仿真结果表明算法计算量小,性能优良,在信噪比较高时,估计精度可接近CRLB界.     

基于多尺度线性调频基信号稀疏分解的多分量LFM信号检测

该文针对传统的基于二次时频分析和原子追踪匹配方法处理多分量LFM信号时存在的时频干扰和等振幅交叉分解等问题,提出了一种基于多尺度线性调频基信号稀疏分解的多分量LFM信号检测方法,该方法采用多尺度的线调频基函数对多分量LFM信号进行投影分解,通过从不同的时间支撑区内投影系数最大的基函数中寻找出使分解信号能量最大的基元函数组合,逐次获得信号包含的能量最大的LFM信号分量,从基元函数连接形成的频率曲线即可获得LFM信号分量瞬时频率的估计,再对分量瞬时频率求起始时间点的频率值和曲线斜率便可得到该LFM分量的中心频率及调频斜率,仿真试验表明该文方法能精确地提取等振幅多分量LFM信号的瞬时频率,并具有很强的抗噪声干扰能力。     

基于贝塞尔函数基信号分解的微动群目标特征提取方法

微动特征提取是群目标分辨的有效手段,以往针对孤立目标的特征提取技术不再适用。针对此该文提出了一种基于信号分解的微动群目标特征提取方法。首先通过分析微动信号的正弦调频(SFM)形式,推导了SFM信号相位项在k-分辨率贝塞尔函数基上的分解结果;然后根据回波分解结果中微动频率与函数基的一一对应关系进行频率粗略估计,并针对误差产生原因给出了精确的微动频率估计方法;最后在离散信号相位解模糊的基础上,完成各子目标的微动频率提取。仿真实验验证了算法的有效性,且与正弦调频傅里叶变换(SFMFT)算法和平均幅度差函数(AMDF)算法相比具有更高精度。     

基于自适应Chirplet分解的非均匀转动目标ISAR相位聚焦

在ISAR成像中,由非均匀转动引起的相位误差与散射点的径向位置有关,传统的相位聚焦方法难以采用统一的相位校正函数来进行补偿。针对此问题,提出一种基于自适应Gaussian包络Chirplet分解(AGCD)快速算法的相位补偿方法。该方法在任意选取的距离单元上,利用Gaussian包络Chirplet分解得到两个较强散射点所对应的线性调频信号参数,并结合多特显点处理(PPP)模型,对由平动和非均匀转动造成的相位误差分别进行补偿。该方法计算量小,估计精度高,且没有孤立强散射点的要求。仿真实验结果表明了它的有效性。     

基于积分二次相位函数的多分量LFM信号分析

基于二次相位函数的调频率估计算法用于多分量LFM信号时,信号间互扰严重并且会产生伪峰。针对这一问题,该文采用积分二次相位函数,提出了一种改进的多分量LFM信号分析方法,仿真实验表明:该方法相比于原方法能够有效抑制伪峰和信号间互扰,同时要求的信噪比门限低,估计均方误差更接近CRLB。     

基于瞬时相位拟合的LFM信号参数估计算法

针对传统线性调频（LFM）信号参数估计算法中复杂的搜索和计算问题,提出了一种不需要参数搜索的快速LFM信号参数估计算法。该算法先用希尔伯特变换估计LFM信号瞬时相位,再用二次相位函数拟合LFM信号瞬时相位从而得到初始频率和调频斜率的估计。仿真验证了本文算法的有效性,说明该算法能够给出满意的参数估计结果。     

Adaptive instantaneous frequency estimation of multicomponent FMsignals using quadratic time-frequency distributions

An adaptive approach to the estimation of the instantaneous frequency (IF) of nonstationary mono- and multicomponent FM signals with additive Gaussian noise is presented. The IF estimation is based on the fact that quadratic time-frequency distributions (TFDs) have maxima around the IF law of the signal. It is shown that the bias and variance of the IF estimate are functions of the lag window length. If there is a bias-variance tradeoff, then the optimal window length for this tradeoff depends on the unknown IF law. Hence, an adaptive algorithm with a time-varying and data-driven window length is needed. The adaptive algorithm can utilize any quadratic TFD that satisfies the following three conditions: First, the IF estimation variance given by the chosen distribution should be a continuously decreasing function of the window length, whereas the bias should be continuously increasing so that the algorithm will converge at the optimal window length for the bias-variance tradeoff, second, the time-lag kernel filter of the chosen distribution should not perform narrowband filtering in the lag direction in order to not interfere with the adaptive window in that direction; third, the distribution should perform effective cross-terms reduction while keeping high resolution in order to be efficient for multicomponent signals. A quadratic distribution with high resolution, effective cross-terms reduction and no lag filtering is proposed. The algorithm estimates multiple IF laws by using a tracking algorithm for the signal components and utilizing the property that the proposed distribution enables nonparametric component amplitude estimation. An extension of the proposed TFD consisting of the use of time-only kernels for adaptive IF estimation is also proposed     

Extending the Performance of the Cubic Phase Function Algorithm

This paper details an algorithm for estimating the parameters of cubic phase signals embedded in additive white Gaussian noise. The new algorithm is an extension of the cubic phase (CP) function algorithm, with the extension enabling performance at lower signal-to-noise ratios (SNRs). This improvement in the SNR performance is achieved by coherently integrating the CP function over a compact interval in the two-dimensional CP function space. The computation of the new algorithm is quite moderate, especially when compared to the maximum-likelihood (ML) technique. Above threshold, the algorithm's parameter estimates are asymptotically efficient. A threshold analysis of the algorithm is presented and is supported by simulation results. A method for extending the capability of this algorithm to process higher degree phase signals is also presented. Furthermore, the algorithm is applied to a real data signal.     

一种适用于线性调频信号参数估计的快速DCFT算法

基于FFT和FQPT算法,本文提出一种快速、高效的适用于脉冲噪声环境的修正DCFT算法。该算法较精确地估计线性调频信号的调制斜率和初始频率,且运算量较原DCFT算法有较大幅度降低。计算机仿真表明了算法的有效性。     

单载波通信系统的迭代频域合成均衡算法

为提高符号间干扰(ISI)信道条件下信号接收的可靠性,该文研究单载波通信系统的多天线空间分集接收问题,提出一种迭代频域合成均衡算法。该算法推导先验信息条件下合成均衡器的频域传输函数,并借助快速傅里叶变换(FFT)实现合成均衡器系数和均衡滤波的高效计算。仿真结果表明,相比时域算法,该算法能够在不损失性能的前提下,大幅降低运算复杂度。与单载波频域均衡(SC-FDE)算法相比,该算法不需要在数据传输的结构中插入循环前缀(CP),提高频谱利用率,能够直接应用于现有单载波通信系统。     

短循环前缀OFDM信号参数估计方法研究

为了克服传统的OFDM信号参数估计方法在短循环前缀条件需要大量OFDM符号、估计性能较低、抗多径衰落能力差等缺点,本文提出了一种新的短循环前缀OFDM信号参数估计方法。该算法利用OFDM信号模型推导出接收端的傅里叶逆变换模型函数,然后在此基础上根据OFDM信号的先验概率密度构造一种多参数融合的极大似然函数,并从理论上说明了可以通过检测似然函数的最小值实现OFDM信号循环前缀长度和有效符号长度的联合估计。同时,本文还利用动态粒子群优化算法（DPSO）降低了搜索复杂度,缩短了估计时间。仿真实验展示本文算法在不同环境下对OFDM信号参数估计的鲁棒性,表明本文算法的识别性能优于传统方法。      

基于先验估计的自适应Chirplet信号展开

该文提出一种新的时频表示方法--自适应线性调频小波(Chirplet)信号展开算法。算法基于信号本征空间,融参数的初值估计和精确估计于一体,利用匹配追踪算法将信号自适应地展开在高斯线性调频小波基函数集上。通过展开系数和基函数参数获得信号的时频分布,其时频聚集性、抗噪性和时频分辨率不仅优于一般的时频分布而且优于已有的自适应时频分布,可以更好地刻画信号的本质。应用数值仿真检验了算法的有效性和时频分布的优良性能。     

Beam-forming of broadband QFM signals using generalized time–frequency transform

ABSTRACT

Detection and localisation of contacts using sensor array play a significant role in the area of array signal processing. In this paper, a new beam-forming analysis for broad-banded quadratic frequency modulated (QFM) signals using generalised time–frequency transform (GTFT) is presented by extending the conventional fractional Fourier transform (FrFT). As FrFT is constrained to the analysis of linear chirps, detection using GTFT is found to be the appropriate selection for higher-order chirps with the suitable choice of the kernel. The parameters of the QFM signal is extracted using the polynomial chirplet transform time–frequency distribution method. Subsequently, the direction of arrival (DoA) estimation algorithms viz. conventional beam-former (CBF), minimum variance distortionless response (MVDR), multiple signal classification (MUSIC) and minimum norm (MN) are re-cast using the quadratic steering vector derived for QFM chirps and hence renamed as GTFT-CBF, GTFT-MVDR, GTFT-MUSIC and GTFT-MN, respectively. The efficacy of the algorithm is validated through various signals including practical sonar array data. It is seen from the theoretical analysis as well as simulations that GTFT-MUSIC excels other DoA (bearing) estimation techniques. The GTFT analysis on back propagated signals using sonar array aided in effective underwater channel modelling.     

Blind Beamforming Schemes in SC-FDMA Systems With Insufficient Cyclic Prefix and Carrier Frequency Offset

In cyclic prefix (CP)-based transmission systems, if the time duration of the cyclic extension is shorter than the channel impulse response duration, system performance is degraded due to the introduction of intersymbol interference (ISI) and intercarrier interference (ICI). In this paper, we propose a blind beamforming algorithm for single-carrier frequency-division multiple-access (SC-FDMA) systems under insufficient CP scenarios. In addition, we also consider the effects of carrier frequency offsets (CFOs) in the processing schemes. The simulation results are presented by employing an SC-FDMA uplink signal model to illustrate the efficacy of the proposed algorithms.