基于傅里叶系数实部的脉冲流信号欠Nyquist采样方法

有限新息率(FRI)采样理论可以远低于信号Nyquist频率的采样速率实现对脉冲流信号的欠采样。经典的FRI重构算法大多基于傅里叶系数进行运算,其中存在大量的对复数矩阵的奇异值分解,降低了算法的执行效率。针对该问题,该文提出基于傅里叶系数实部的脉冲流信号FRI采样及重构方法。首先利用离散余弦变换从脉冲流信号的低速采样值中获取其傅里叶系数实部信息,并在重构算法中使用实部的Toeplitz矩阵以提高奇异值分解(SVD)的效率;其次,为了提升经典的零化滤波器算法的鲁棒性,该文从傅里叶系数实部协方差矩阵的旋转不变特性以及零空间特性出发,提出基于离散余弦变换的协方差矩阵分解算法以及基于离散余弦变换的零空间搜索算法来估计脉冲流信号的特征参数,并针对出现的共轭根问题,提出基于交替方向乘子法的去共轭算法。仿真结果表明:在信号新息率较高的情况下,使用傅里叶系数实部信息会极大提高算法的执行效率,同时保证参数估计的准确性。

水声迭代接收机中的超Nyquist技术和速率兼容编码技术

为良好水声信道条件设计的通信方案在恶劣信道条件下无法工作,而为恶劣水声信道条件设计的通信方案在良好信道条件下虽然可以有效工作,但是系统频谱利用率极低;为提高系统的频带利用率,通常的手段是提高调制星座的阶数,然而大量实践研究工作表明高阶的调制星座很难在水声信道有效工作。针对以上问题,本文提出一种联合超Nyquist信号发射技术和速率兼容打孔编码技术的自适应迭代接收技术;在低阶星座条件下通过超Nyquist信号发射技术可提高系统的频带利用率,采用速率兼容打孔卷积码编码技术可适应信道变化提高系统的稳健性。仿真研究表明本文提出的方案的频谱利用率在较高信噪比的加性高斯白噪声信道条件下可以超过QPSK调制的信道容量。湖上高速(最高6 kn)走航试验表明:在浅水时变的多途信道条件下,本文提出的超Nyquist发射方案可是实现无误码率数据传输,其频谱利用率为1.8 bit/(s·Hz)。

CNN-AE在超奈奎斯特无线光通信端到端系统中的性能

符号间干扰的存在使超奈奎斯特(faster-than-Nyquist, FTN)速率无线光通信系统的性能受到严重影响,针对此问题,提出了一种基于卷积神经网络自编码器的端到端通信系统来消除符号间干扰的影响并完成信号的恢复。针对超奈奎斯特信号非正交的特性,采用交替训练算法分别训练发射机和接收机权重,解决监督训练中模型输入输出数据尺寸不匹配的问题。在此基础上,分析了该系统在Gamma-Gamma大气信道中的误码率(bit error rate, BER)性能。仿真结果证明,与采用最大似然估计的传统系统相比,该系统的误码率性能在各种条件因素影响下都有不同程度的提高。当加速因子在Mazo限内时,该系统可以消除FTN成型和湍流信道带来的复杂混合码间干扰,其误码性能几乎与正交传输系统相等。

稀疏信号欠Nyquist采样与重构研究现状分析

传统的信号采样理论要求采样频率需高于Nyquist频率(信号最高频率)的两倍,给射频及超宽带领域的信号采样、存储和传输造成巨大压力。近年来针对可以进行稀疏表示的信号,欠Nyquist采样技术取得了很大的发展,大大降低了精确重构原始信号所需的采样率。综述性地归纳了目前可以进行欠Nyquist采样的信号模型,将出现的各种欠Nyquist采样总结为一个基本模型,并针对频域稀疏和时域稀疏信号分别对采样模型及原理进行了阐述,分析了采样信号的子空间探测和重建方法,讨论了稀疏信号欠Nyquist采样与重构的实现与应用现状,并对研究前景进行了展望。

一种基于两级均衡的超Nyquist码元速率信号传输实现方案

传统理论认为,当信号以超Nyquist码元速率进行传输,必会引起码间串扰(ISI),误码性能大幅下降。然而1975年Mazo通过理论推导证明,信号在加性高斯白噪声信道下,以超过Nyquist码元速率25%以内的速率进行传输,误码性能可以不下降。本文针对上述理论运用线性最小均方误差均衡(MMSE)和加窗Chase均衡(WCE)两级均衡,在加性高斯白噪声信道下,提出了一种超Nyquist码元速率(FTN)信号的解调接收方案。仿真实验表明在加性高斯白噪声信道下,信号以超过Nyquist码元速率25%以内的速率进行传输,运用本方案进行解调接收误码性能不下降,从而验证了MAZO的理论。

膛口冲击波信号亚奈奎斯特速率采样

为降低无线网络内数据传输量,采用一种基于压缩感知的随机解调器改进方法,以信源降采样为框架先降低前端采样数据量,再以后端重构的方式缓解网络内传输压力。该方法的核心思想是利用马尔科夫链序列替代经典的m序列与膛口冲击波信号混频。通过提高混频序列与膛口冲击波信号的相关性实现降采样数据重构质量的提升。理论分析与实验表明,该方法将混频序列与膛口冲击波信号相关性由0.0176提升至0.122,在采样率由2 MSa/s降至250 KSa/s的情况下,数据传输量降低87.5%,重构误差小于2.5%。

基于欠采样的频率测量方法

奈奎斯特采样定理限制采样率必须大于输入信号频率的2倍以上,因而对高频信号进行精密测量需要花费昂贵成本来得到适合的高采样率,本文提出一种欠采样的频率测量算法,也就是用不符合采样定律的特定低采样率对高频信号进行采集,采用互相关算法对采集所得的数据进行处理,最终实现了对高频信号的精密测量。试验结果得出:应用该算法采样能得到较逼真的波形,对于5MHz以上的高频信号,频率信息仍能精准的保留。运用该方法测量10MHz的信号,频率测量精度可达10?12量级。

基于欠奈奎斯特采样的超宽带信号总体最小二乘重建算法

该文针对超宽带无线通信中需要设计高速模数转换器的问题,提出了一种欠奈奎斯特采样方法,该方法所要求的采样率仅与信号新息率相关,低于奈奎斯特率1个数量级。基于欠采样得到的离散时间超宽带信号,从理论上推导出信号的傅里叶频谱表达式,由此给出了一种总体最小二乘参数估计算法,能够准确地估计出冲激串信号的幅度和时移;通过将估计出的冲激串信号与高斯单脉冲波形卷积,完成超宽带信号的波形重建。仿真和实验结果表明,该文算法能够准确地重建原始超宽带信号,且算法性能优于现有的零化滤波重建算法。

抗混叠滤波设计在数据采集系统中的应用

数据采集的抗混叠滤波,在电路设计中是很重要的考虑因素;在数据采集系统中,对一定带宽的模拟信号,采样率必须满足奈奎斯特采样定理,否则将产生混叠现象,这将导致原始信号无法从取样信号还原,严重影响测量结果;本设计在信号调理部分及A/D采集部分均采用了抗混叠设计,FPGA采用XILINX公司的XC3S400作为主控制器;综合各个环节,提出了高精度数据采集中抗混叠滤波设计的方法,并简单介绍了AD采样与模拟开关切换时序设计,为高精度数据采集系统的设计提供了十分有益的参考。

时移非正交频分复用及其与正交频分复用的比较

通过将时移参数引入多载波调制，形成了一种具有全新思想的时移非正交频分复用（TS-NFDM）调制技术，并通过理论分析和仿真实验将该技术的性能与当前在无线通信中扮演重要角色的正交频分复用（OFDM）技术进行了比较。比较结果表明，TS-NFDM技术具有明显的优势，其时移特性使其表现出许多优良的性能，其中最突出的是频带利用率高，约为OFDM的4．29倍，另外，信号功率的峰值均值比也明显低于OFDM。

基于欠采样的脉冲UWB通信窄带干扰消除技术

针对窄带干扰(narrowband interference,NBI)的存在会对脉冲超宽带(ultra-wideband,UWB)通信系统性能带来严重的影响。提出了一种基于欠采样的低复杂度NBI检测与消除方案,以消除NBI为目标,论证了欠采样下NBI检测与消除的可行性。通过傅里叶分析,指出NBI在欠采样信号的快速傅里叶变换域中具有稀疏性和易辨别的特点,并根据这些特征实现了对NBI子空间的估计。依据NBI子空间,设计了NBI信号的正交投影矩阵,在时域实现了对NBI的消除。仿真结果表明,在可接受的UWB信号功率损失范围内,方案大大提高了欠采样信号的信号干扰噪声比。

一种基于相位补偿的前向散射阴影逆合成孔径雷达快速成像方法

传统的基于菲涅尔数值积分的前向散射阴影逆合成孔径雷达(SISAR)成像计算复杂且运算量较大。为提高运算速度,该文对SISAR快速成像方法进行了研究。首先提出一种基于快速傅里叶变换(FFT)的SISAR快速成像方法,并给出了FFT引入相位误差的补偿公式;随后通过对运动补偿后信号频谱进行分析给出了SISAR成像的采样准则,其指出成像所需的信号采样率可以远小于奈奎斯特采样率。仿真结果表明,利用FFT和低采样率的快速成像方法可以在精确成像的基础上大大降低运算量,具有实际工程意义。

一种超宽带信道估计算法及其特性

在传承经典谱估计和结构化线性系统思想的基础上,介绍了一种基于子空间的超宽带(Ultra-Wide Band,UWB)信道估计(Channel Estimation,CE)快速算法。该算法在低于Nyquist采样率的情况下可获得较高分辨率的信道估计,从而可降低系统的复杂度,减小系统的功耗。

基于MATLAB的高性能半带滤波器设计

在数字滤波器的设计中,为了能够有效地进行抽取滤波,往往采用多级抽取的方法。文中引入一种半带FIR(有限冲激响应)滤波器来实现多级抽取。半带滤波器是一种特殊的低通FIR数字滤波器,它的通带和阻带关于二分之一Nyquist频率对称,因而有近一半的滤波器系数为0,所以用它来实现数字滤波可以大幅度地减少运算量,有利于滤波器的实时实现。半带FIR滤波器主要应用于多速率系统中,可以提高系统的效率。剖析了半带FIR滤波器的原理、性质及实现的方法,给出了基于MATLAB和QuartusⅡ联合的半带FIR滤波器的设计仿真过程,并对结果进行了分析。

基于LabVIEW的抽样定理仿真研究

与连续时间信号相比,离散时间信号的处理更加灵活、方便,应用更加广泛。在实际应用中,通常先将连续时间信号转换成离散时间信号,前提是抽样过程必须满足抽样定理。抽样定理在连续时间信号与离散时间信号之间架起了一座桥梁。本文利用LabVIEW对抽样过程进行仿真,并对抽样定理的条件与结论进行验证和讨论,通过研究可以得到符合实际应用的结论,同时加深对抽样定理的理解和把握。

高阶量化数字相关辐射计的采样率要求

通过对不同采样率情况下高阶量化数字相关辐射计的相关值测量结果进行分析,研究了此种辐射计的采样率要求。结果表明采样率并不需要满足奈奎斯特率,相关值的方差取决于互不相关的采样点个数。利用8mm波段综合孔径微波辐射计原理样机中的相关辐射计单元进行了不同采样率情况下的相关值测量实验,验证了分析结果。

调频斜率极性捷变SAR欠采样转发干扰

针对传统欺骗干扰难以对调频斜率极性捷变SAR形成有效干扰的问题,研究了对调频斜率极性捷变SAR进行欠采样转发干扰的方法。通过建立调频斜率极性捷变SAR有限时长欠采样转发干扰信号模型,分析欠采样转发干扰对调频斜率极性捷变SAR的干扰效果。给出假目标数目、位置以及幅度的理论计算公式,在此基础上讨论欠采样周期对干扰效果的影响。利用数字仿真验证了理论分析的正确性。

一种抗延时失真的并行传输系统分析

针对移动通信系统中存在的多径延时扩展问题,研究了一种具有很多相互重叠子信道的并行正交调幅数据传输系统。该系统利用大量的子信道使得总的信号速率能够非常接近给定频带的奈奎斯特速率。在传输媒质存在延时失真的情况下,详细分析了并行数据传输系统的性能。结果表明并行系统的失真与子信道数目的平方成反比,从而说明了该系统具有抵抗延时失真的作用。此外,使用半余弦滚降的系统性能要比使用余弦滚降的好,改变解调相位还可以大大改善系统性能。

OFDM系统研究及其Simulink仿真

正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)是一种高效的多载波宽带数字调制技术,在无线通信系统中有较广泛的应用。通过对OFDM系统的基本原理以及该系统中各个模块的特点进行研究,用Simulink构建数字电视地面广播(Digital Television Terrestrial Broadcasting,DTTB)中的TDS-OFDM系统仿真模型。仿真结果表明,TDS-OFDM系统的误码率较低,具有较强的抗多径衰落和频率选择性衰落能力。

一种设计最佳内插滤波器的方法

提出了一种基于切比雪夫最佳一致逼近的内插滤波器设计方法。与传统方法在时域逼近理想滤波器不同,文章根据滤波器的指标要求设计等波纹奈奎斯特FIR滤波器作为原型,通过原型滤波器的时域插值和卷积得到最佳内插滤波器。原型滤波器和时域插值滤波器保证了最佳内插滤波器可以精确控制其频率响应以满足各种性能要求,而与其他内插滤波器的对比仿真实验表明,最佳内插滤波器是理想滤波器的最佳一致逼近,在各种相同响应时间的滤波器中性能最优。