多普勒雷达高速数据传输的迭代合并均衡算法

为解决多普勒雷达高速数据在传输过程中存在的码间串扰、拥塞风险高等问题,本文设计了一种迭代合并均衡算法。通过模拟多普勒雷达数据的高速传输过程,确定传输信道具有衰落与时变特性,存在误码、拥塞等现象。然后,装设数据传输迭代合并均衡器,根据传输信道的迭代估计结果,确定均衡器的启动条件。在合并并重新分配传输信道资源后,通过滤波实现码间干扰的补偿,再通过多次迭代完成数据传输的均衡处理任务。测试结果表明:与传统均衡算法相比,在应用本文算法后,多普勒雷达高速数据传输的衰落量降低了0.7 GB,信道间接收功率均衡度提高了0.9,传输拥塞概率的数值由2.05%下降至0.10%。

用于短波高速数据传输的迭代合并均衡算法

在短波高速数据传输系统中,为了消除电离层反射信道所产生的符号间干扰和快速时变深衰落,依据最小均方误差准则提出一种迭代合并均衡器及其算法。所提算法对空间分集合并和均衡进行联合优化,并与译码器交换软信息进行迭代,从而充分利用时域和空域信息。为降低迭代引入的运算量,进一步提出一种基于自适应选择机制的低复杂度算法。仿真结果表明,所提算法能够明显改善短波数据传输系统的接收性能,而低复杂度算法则在保证算法性能的前提下使运算量得到有效控制。

基于迭代合并的多端口网络低压电力线信道建模研究

电力线信道建模是实现复杂电力线网络下可靠通信最重要的步骤之一。传统的电力线信道建模方法是基于端到端的电力线信道,而低压配电网实际是一个具有多端口的网络,各个端口之间的信道响应由于信道路径的相关因而具有关联性。目前的信道模型缺乏对整个网络不同端口信道响应的研究,忽略了电力线信道与无线信道在物理特性上不同之处。文章提出多端口网络环境下电力线建模的新方法,理论分析电力线信道多端口之间相关性问题,研究基于多端口网络信道冲击响应建模方法的理论基础,建立多端口子电路网络分解方法的理论模型,所提出基于迭代的信道响应合并方法能够有效解决复杂低压电力线拓扑环境下的信道建模问题,为分析电力线载波信道空间相关性并在电力线上实现多输入多输出(MIMO)技术提供理论依据。

一种短波信道的分数间隔迭代均衡合并算法

针对低信噪比短波信号难以有效接收的问题，本文提出了一种分数间隔迭代均衡合并算法，该算法在各接收支路分别进行分数间隔线性均衡，然后根据最大比准则分集合并。通过各支路均衡器与译码器之间的软信息迭代交换，不断消除各支路的码间串扰，从而提升接收机性能。基于外信息传递的性能分析和计算机仿真表明，如果定时点为最佳采样点，那么分数、符号间隔迭代均衡合并算法性能随着迭代次数增加而趋于一致；如果定时点存在误差，那么分数间隔迭代均衡合并算法明显优于符号间隔算法。

时空联合的短波分数间隔迭代均衡合并算法

针对快速时变衰落低信噪比短波信号的接收问题,本文提出了时空联合的分数间隔迭代均衡合并算法。该算法基于最小均方误差准则,在线性均衡器中同时完成信道均衡、分集合并以及定时误差的补偿。通过均衡器与译码器之间迭代交换软信息,从而不断更新均衡器的系数,提升接收机性能。为了降低均衡的复杂度,提出无性能损失的低复杂度算法。性能分析和误码仿真验证表明,相比时空联合的符号间隔算法,所提算法在定时误差时提升性能约3dB,有效补偿定时误差;相比时空分级的分数间隔算法,所提算法在低信噪比区间(0~2dB)提升性能约0.15dB。

短波的多天线迭代信道估计与均衡合并算法

针对短波信道快速时变，信号受严重符号间干扰的问题，提出多天线迭代信道估计与均衡合并算法和该算法的性能分析方法，该算法利用译码器反馈的软信息估计各支路的信道响应和噪声方差，使得信道估计的结果随着迭代次数的增加而更加准确，与此同时，更加准确的信道响应和噪声方差进一步提升均衡合并和译码的准确度，从而整体上提升多天线接收处理的性能。误码仿真证明，所提算法相比单天线算法性能提升约5dB，相比已知信道的算法性能差距缩小到约0．3dB；实际信号处理结果证明，所提算法相比单天线算法在一定程度上提升了帧校验通过数。

基于一种改进CORDIC算法的MATH处理器设计与优化

在精密的电机数控领域中,对三角函数运算的硬件架构性能指标日渐严格。针对传统CORDIR算法求解三角运算时存在迭代次数多、迭代周期长、输入角度范围小等局限性,提出了对其进行角度预处理、镜像迭代、角度补偿、区间换算以及合并迭代结构等优化,并最终完成高精度计算三角函数的MATH处理器设计。在硬件实现上,本处理器在输入角度及坐标范围得到明显优化,计算速率显著倍增,且精度完全满足设计标准,适配于高精度电机驱动等应用领域。

低时延CORDIC算法设计与ASIC实现

传统流水线CORDIC(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)算法精度不高,输出延时较大,并且需要依靠剩余角度计算进行旋转方向的判断,占用较大的资源。针对以上问题,本文采用角度二极化重编码方法消除剩余角度计算,通过折叠角度区间将角度映射于区间[0,π/4]。结合查找表以及合并迭代技术,减少角度计算的迭代次数和硬件单元,降低输出时延,只需要3个周期就能完成CORDIC计算。使用结果重映射方法完成正弦和余弦的全象限实现。寄存器资源消耗为传统算法的35.37%,输出时延减少85%。基于180nm CMOS工艺,完成CORDIC算法的ASIC实现。正弦和余弦的平均绝对误差分别为2.5472×10^(-6)、1.9396×10^(-6),相比较于传统CORDIC算法,精度提升一个数量级。

高精度低消耗CORDIC算法设计

针对CORDIC算法存在硬件资源消耗大、输出精度低等问题,提出一种基于区间合并迭代的改进CORDIC算法.算法在两段式CORDIC算法的基础上,采用区间合并迭代来完成第二阶段的合并迭代运算.针对合并迭代中移位运算产生的截位误差,区间合并迭代通过减少数据移位的大小和次数来减少在合并迭代过程中产生的数据误差和资源消耗.仿真结果表明,改进CORDIC算法不仅保留了两段式算法在低时延上的良好特性,在寄存器消耗上也相比基本算法减少36.8%,相比三段式和两段式算法分别减少14.8%和9.5%.当给定16 bit的输出位宽时,改进算法的平均误差相比基本算法降低37.0%,相比三段式和两段式算法分别降低19.4%和24.5%,因此更适用于高速、高精度、低消耗的现代数字通信.

高精度低时延CORDIC算法

针对目前流水线型坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法存在输出精度较低、输出时延较长的问题,提出一种基于移位相加结构的CORDIC算法。此算法首先对[0,π4)内的输入角度采用角度二极化重编码技术,将角度二进制编码转化为1和-1编码,然后使用移位相加结构替代查找表,同时通过合并迭代结构合并旋转迭代,减少迭代单元级数和迭代次数,降低硬件资源的消耗,建立小容量正余弦值ROM表,降低接近于π2时部分输入角度的运算误差,最后结合角度区间映射手段保证算法运算范围覆盖整个圆周[0,2π)。在Xilinx公司KC705评估套件上进行算法验证与仿真,结果表明:在输出位宽都设定为16位的条件下,运算结果的绝对误差和相对误差相比流水线型CORDIC算法分别降低了46.7%,83.5%,该算法只需6个时钟周期即可输出计算结果,输出时延减少了60.0%。设计的CORDIC算法具有输出精度高、输出时延短的优势,适用于实时、高精度的现代通信系统。

融合多层级迭代合并的超像素分割方法

针对传统图像分割方法不能同时兼顾分割精度、分割效率及分割指向性的问题,提出了一种融合多层级迭代合并的超像素分割方法。首先使用简单线性迭代聚类对图像进行初始分割并对已分割图像内的超像素进行分组,然后计算各组内超像素之间的色差,设定合并阈值,最后对低于阈值的超像素进行多层级迭代合并。实验结果表明,该方法能够更加精准和高效地从图像背景中分割出目标,有效抑制了图像过分割,可以满足公安实际应用场景在实时性和鲁棒性上的要求。

低时延CORDIC算法计算平方根电路设计研究

开平方运算广泛应用于数值分析、调制解调、图像处理等领域,而应用坐标旋转数字计算(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)进行平方根运算是一种新应用.基本CORDIC算法精度必须用迭代次数作保证,而较多的迭代次数会导致时延过大等问题,通过运用建立查找表、单向旋转、合并迭代和免除补偿因子等手段,提出一种能够免去大部分迭代运算的改进CORDIC算法用于平方根计算.相较于基本算法计算平方根,该改进算法使用了一半的时钟周期便能得到输出结果,大大减少了输出时延,而且可以达到较高的计算精度,更加适合实时性要求高的应用场合.

基于三步旋转坐标旋转数字计算机算法的直接数字频率综合器实现

提出基于三步旋转机制的高精度低时延坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法.该算法通过对输入角度进行二极化重编码来免除剩余旋转角度的运算,利用三步旋转机制对迭代次数进行压缩,结合合并迭代技术进一步减少迭代次数,降低输出时延.以16位输出位宽为例,对三步旋转CORDIC算法和流水线迭代式算法进行实现,仿真结果表明:三步旋转CORDIC算法与流水线迭代式算法相比,改善了输出精度,输入到输出的时延降低了75%,硬件开销下降了29.2%.基于三步旋转CORDIC算法,实现了相位累加器位宽为24的直接数字频率综合器(DDFS);使用加法树结构对多输入加法器进行优化,以提高电路工作频率.仿真结果表明,该算法的最大幅度误差为8.24×10^-6,输出时延为38.5 ns.

复杂海地背景下的舰船目标检测

提出一种新的基于纹理特征相似度的图像区域分割方法——迭代合并-扩张法。通过对各区域直方图的相似性比较,来确定不同区域纹理特征的相似性,把纹理特征相似性权值作为区域一致性度量,迭代合并相似区域完成图像的初始分割,再通过区域扩张来解决小区域纹理特征的不稳定性问题,完成图像中水域与陆地的精确分割。最后利用形态学对比度法在水域中进行目标检测。试验结果表明,此方法能很好地实现复杂海地背景下的舰船目标检测。

高精度双向同步旋转CORDIC算法设计与实现

针对精密电机数控领域中16位位宽的坐标旋转数字计算机(coordinate rotation digital computer,CORDTC)算法存在输出时延长、运算精度低、稳定性差等问题,提出高精度双向同步旋转CORDIC算法,通过角度预处理和区间折叠扩大收敛区间,迭代过程中采用双向同步旋转与误差均衡来提升算法的精度以及健壮性,最后根据区间结果进行还原输出.结果表明:在硬件实现上,相比传统算法,本算法的运算精度分别提高了76.3%,最大输出时延降低了71.4%,具有高精度、低延时以及稳定等优点.

利用卷积神经网络进行绝缘子自动定位

提出一种基于二值化赋范梯度特征和卷积神经网络的航空影像绝缘子自动定位方法。首先利用二值化赋范梯度分类器提取绝缘子候选窗口,而后利用卷积神经网络算法进行精细识别,获得包含绝缘子目标的窗口集,最后对高重叠度窗口集进行加权迭代合并得到最终绝缘子定位结果。采用广东电网大型无人机实际线路巡检获取的可见光影像对自动定位算法进行验证,实验结果表明,在复杂背景下绝缘子整体回调率为90.5%,定位精度为92%,证明该方法能够对复杂背景下可见光影像中的绝缘子进行有效识别定位,且算法通用性较强,可适应不同背景的可见光影像。