可重构智能表面通信系统的离散相位误差分析

针对可重构智能表面(RIS)实际部署中理想连续相位难实现,造成的性能下降问题,提出一种包含离散相位误差的RIS辅助通信系统。基于三维统计型信道模型,推导该系统遍历容量的近似值表达式。对比理想连续相位的系统后,推导不同相位量化水平的容量损失。仿真验证了遍历容量近似值与蒙特卡罗仿真值能够匹配,同时表明使用一定精度(本文是3至4比特)的相位离散化方案足以逼近连续相位系统的遍历容量。这为RIS的低硬件成本和复杂度的实际应用提供了理论支撑。

计算全息检测离轴非球面的离散相位计算

为了设计检测离轴非球面的计算全息图(CGH),需要对采样点的相位进行计算。通过平移和旋转,将离轴非球面几何中心的法线作为检测光路光轴。在此基础上,采用光线追迹法,对离轴非球面上采样点的相位分布进行了研究,详细推导了离散相位的计算方法,给出了在3维空间坐标系中,离轴非球面上任意一采样点的相位计算公式,并通过计算、对比同一旋转对称非球面的相位分布对该算法进行了验证。结果表明该计算方法正确,且计算精度能够满足CGH的要求。

计算全息检测离轴非球面的离散相位拟合

为了计算补偿用计算全息图的刻线位置,需要对光线追迹得到的离散相位数据进行拟合。为此详细推导了均匀三次B样条和非均匀三次B样条的基函数,介绍了各自对应的曲面拟合方法。以一块抛物型离轴非球面数据为例,对其非对称的离散相位分布进行了三次B样条曲面拟合。拟合结果表明,三次B样条曲面拟合能使拟合面经过所有数据点,保证拟合精度,且得到的连续的相位补偿函数表达式结构简单(最高次数只有3次),还能根据实际情况优化采样点数量,控制计算量。

抗压制干扰的离散相位编码序列设计

压制干扰会淹没目标信号,使其无法被雷达检测,在强干扰下,雷达系统可能直接瘫痪。因此,研究对抗压制干扰的方法具有重要意义。为抑制压制干扰,可采用离散相位编码序列作为发射信号,以最小化发射信号距离旁瓣为准则,固定压制干扰信号经过匹配滤波器的输出水平和离散相位编码作为约束条件,构建优化问题模型;引入交替方向乘子法嵌套拟牛顿法(ADMM-BFGS)求解,并针对ADMM-BFGS算法计算复杂、耗时长的问题,提出一种交替方向乘子法嵌套类幂迭代法的复合算法ADMM-PMLI。仿真结果表明:相较于ADMM-BFGS,ADMM-PMLI可极大地减少计算时间,且两种算法都能保证雷达探测性能,并提升雷达对抗压制干扰的能力。

基于离散多项式相位变换和分数阶傅里叶变换的加速目标检测算法

本文提出了一种离散多项式相位变换(DPT)和分数阶傅里叶变换(FRFT)相结合的LFM检测方法.首先,分析了经典DPT算法中调频分辨率与互相关时延、积累脉冲长度以及积累性能之间的相互关系,指出时延较小的DPT算法与经典DPT算法相比,检测性能提高约3dB,但调频率估计误差大.其次,针对这一问题,提出在DPT基础上,利用FRFT进一步提高调频率估计精度,当输入信噪比大于-11dB时,在分数阶域引入一维牛顿迭代法可提高运算速度;最后,给出了算法复杂度和估计误差的理论分析并用实验结果验证了算法的有效性.

离散时间非线性最小相位系统的动态输出反馈镇定

研究了离散时间非线性最小相位系统的动态输出反馈镇定 .首先对离散时间非线性系统引入了逼近渐近稳定性的概念 .基于此概念 ,提出了一种动态补偿器设计的新方法 .主要结果是 ,如果一非线性系统的零动态是逼近渐近稳定的 ,则能用动态输出反馈镇定 .

全相位双正交离散Tchebichef变换图像编码与重构算法

为解决JPEG编码中量化表不易设计和低码率下重建图像的方块效应问题,结合Tchebichef函数系良好的数据逼近性能和全相位数字滤波器的零相位特性,构造了基于Tchebichef系统的全相位双正交变换(APBTT),提出了基于APBTT的低码率图像编码与重构算法。该编码算法采用均匀的量化间隔或预处理的变换矩阵对变换系数进行量化,简化并加速了图像编码过程。采用均值滤波器对重构图像块边界像素进行平滑处理可有效地消除图像的方块效应,无需复杂的图像后处理技术。APBTT的图像编码结果和编码速度方面要优于DCT-JPEG编码算法,特别适用于低码率图像压缩的应用场合。

双场量子密钥分发协议的相位离散化分析

在传统的双场量子密钥分发(TF-QKD)协议中,需要相干光源所添加的随机相位是连续的。然而在现实条件中,这样的假设经常无法满足,由此会降低协议的实际安全性。针对此问题提出了一种在测试模式和编码模式下具有随机相位离散化特征的TF-QKD协议,并使用了离散随机相位情况下的诱骗态方法进行分析。仿真结果表明,只需要少量的离散相位,随机相位离散化TF-QKD协议的密钥速率也可以超过密钥速率容量界,从而为TF-QKD协议的实际应用提供参考。

基于角度信息的1比特RIS波束赋形

智能超表面(Reconfigurable Intelligent Surface,RIS)技术是第六代移动通信网络(6th generation mobile networks,6G)的关键支撑技术之一,可显著增强信号强度和质量,减轻通信干扰,提升通信性能;相较于传统有源天线阵列,RIS硬件成本低,被动工作方式带来低功耗的特性。波束赋形技术是RIS辅助通信系统的关键技术之一,过去的研究主要集中在连续相位波束赋形上,解决典型的通信波束赋形目标,包括能量效率最大化、信噪比最大化以及传输速率最大化等。这些研究取得了显著的成果,为通信系统的性能提升做出了贡献。然而,在实际应用中,由于成本和硬件方面的限制,离散波束赋形设计更受青睐。现有的离散波束赋形方案难以保证最优性,且依赖于高开销的RIS级联信道估计。在这一背景下,本文提出了两种1比特RIS波束赋形方法,包括基于分割的最优波束赋形方法和基于贪婪策略的低复杂度波束赋形方法。这两种方法分别通过巧妙的分割和迭代优化,实现了只需角度信息即可生成指定方向高增益波束的目标。具体而言,基于分割的波束赋形方法通过复平面分割的方式,巧妙地设计各RIS单元的相位,可获得最优解;基于贪婪策略的波束赋形方法,通过对各RIS单元相位迭代优化的方式,寻找1比特相位配置,能够取得接近最优的性能且具有更低的复杂度。此外,随着RIS相位误差的增加,分割法相对于贪婪法略显优势。

多分量LFM干扰及动态环境下DBOC信号的捕获

针对双二进制偏移载波(double binary offset carrier,DBOC)信号在多分量线性调频(linear frequency modulation,LFM)干扰和动态环境下捕获算法缺乏的问题,提出布莱克曼窗预处理结合分数阶傅里叶变换(fractionalFouriertransform,FRFT)的干扰抑制算法以及离散多项式相位变换(discretepolynomial-phase transform,DPT)、部分匹配滤波器(partial matching filter,PMF)结合快速傅里叶变换(fast Fourier transform,FFT)加频谱校正的捕获算法。该算法首先对接收信号做布莱克曼窗预处理,抑制干扰谱线输出旁瓣,提高干扰汇聚的精确性;然后利用分级算法快速搜索信号的最优阶数,在保证精度量级的条件下减少了运算量;最后,在对应的最优阶数下做FRFT,结合干扰判断和轮询算法,逐个完成多分量LFM干扰的抑制。对干扰抑制后的信号首先利用定阶算法确定其动态阶数;然后通过DPT对动态信号做降阶处理,去除动态项;最后利用PMF-FFT加频谱校正完成DBOC信号的捕获。仿真结果表明,所提算法能够准确并完全地对三个LFM干扰分量进行逐个抑制,且抑制后的干扰分量不会对其他干扰分量的抑制造成影响。在检测概率达到1时,经过布莱克曼窗预处理后算法的信噪比比经过汉明窗预处理和经过凯塞窗预处理后算法的信噪比分别提升了4 dB和6.4 dB,比未经过预处理算法的信噪比提升了7.2 dB。此外,使用频谱校正可以突出捕获峰值,提高捕获精度。与未经频谱校正算法相比,经过频谱校正后算法的信噪比提升了1.6 dB,且能减少一定的捕获时间。

基于离散多项式变换的宽带线性调频信号波达方向估计

为了解决宽带信号处理的问题,研究了一种宽带线性调频(LFM)信号的波达方向(DOA)估计方法。该方法采用离散多项式变换(DPT)将宽带的LFM信号变换成窄带的,经过变换后,即变换为单个正弦信号和新的噪声。这样可将时变的方向向量转化为时不变的方向向量,再采用常规的窄带信号处理方法——多信号分类(MUSIC)算法,对信号的波达方向进行估计。理论分析和仿真结果表明,该方法能够精确地估计信号的波达方向;不仅计算量小,易于实现,而且估计性能好。

基于全相位IDCT滤波器的内插重采样分层编码技术

该文提出了一种基于全相位逆离散余弦变换(APIDCT)内插滤波器的重采样分层编码技术。全相位数字滤波器(APDF)是一种新型的线性相位滤波器。该文给出了APIDCT的设计方法,并通过比较几种APDF的性能,证明APIDCT在图像内插方面性能优异。在此内插方法基础上,结合重采样和自适应算术编码形成了分层图像编码技术,这种技术算法简单,适用于空间可分级编码。实验结果表明仅用其中3层,重建图像的峰值信噪比和压缩率就可达到略优于JPEG的效果,并且压缩率高时也不会出现块效应。

基于自适应采样序列长度的全相位DFT同期并网参数测量

光储微网是一种典型的微网结构,没有旋转调节系统,并网要求高,传统的准同期并网策略不足以满足其并网要求。考虑分布式电源的随机性和负荷波动性的特点,提出了自适应采样序列长度的全相位离散傅里叶变换(DFT)算法测量分布式电源和微网公共连接点(PCC)处电压信号的频率、幅值和相位作为同期并网参数。根据全相位DFT双谱线校正原理推导出基于汉宁窗的双窗全相位DFT的基波信号频率、幅值和相位的计算公式。通过仿真验证了算法在谐波含量丰富、基波频率随机波动,以及噪声干扰的环境下能够快速测量出PCC处两侧的电压参数,并依然具有较高的精度,适用于光储微网的同期并网的电压参数测量。

IRS-NOMA系统最大化系统吞吐量优化

在智能反射面辅助的上行非正交多址通信网络中,考虑到用户的位移会对智能反射面的服务效果带来影响,设计集中式和分布式两种智能反射面部署方案,并提出一种离散反射相位优化算法,运用半正定松弛法和高斯随机法,应用于这两种部署方案,以达到最大化系统吞吐量的目的。仿真结果表明,所设计的优化算法能有效提升系统的吞吐量性能,同时表明了分布式部署方案比集中式对用户的位移具有更高的包容度。

全相位相位差测量中的系统误差及其校正

分析了负频率分量对全相位离散傅里叶变换(all-phase discrete Fourier transform,apDFT)测量相位差的性能的影响,提出了迭代延时-补偿法来抑制负频率分量带来的系统误差,讨论了加窗对迭代延时-补偿法系统误差抑制性能的影响。当采用apDFT算法测量相位差时,负频率分量引起度量级的系统误差。迭代延时-补偿法与apDFT算法的结合,能够在离散傅里叶变换(discrete Fourier transform,DFT)运算点数为1 024时,将最大系统误差在全频段范围内降至0.01°量级,且DFT运算点数越大,抑制效果越好。对原始数据加余弦窗,能够进一步改善迭代延时-补偿法的系统误差抑制性能及容差性。

基于全相位谱分析的多频内插迭代频率估计器

为精确估计多频信号的各成分频率值,提出了基于全相位谱分析的内插迭代估计器。用全相位谱分析替代了传统FFT谱分析,从而减小了各成分之间的谱干扰;探究了全相位离散时间傅里叶变换谱的峰值谱附近的频偏估计机理;利用该机理设计出相应的内插迭代措施,从而增强了估计器的精度。仿真和实际数据分析表明:给定同样数目的多频观测样本,无论是无噪情况还是含噪情况,该估计器比Tsui估计器具有更高的估计精度,故具有较高的应用价值。

两类估计瞬时频率方法的比较

信号的瞬时频率(IF)经常被用来分析非平稳信号,文中在分析高斯白噪声污染的线性调频信号(LFM)的基础上,研究了离散相位差分估计法,平滑相位差分估计法,Wigner-Ville估计法和平滑Wigner-Ville估计法,并给出了它们各自的优缺点。

基于交替方向惩罚法的低精度量化MIMO雷达恒模波形设计方法

在MIMO雷达中配备大量有源天线单元可以获得优异的波束形成性能,但会导致系统能耗大、电路复杂及成本高等问题。采用低精度的DAC组件可有效克服上述问题,但现有基于无限精度DAC条件所设计的MIMO雷达波形往往难以直接适用于低精度DAC系统。为此,该文提出了一种离散相位约束下基于最小化积分副主瓣比的低精度量化MIMO雷达恒模波形设计方法。该方法首先采用丁克尔巴赫(Dinkelbach)算法将目标函数二次分数形式转换成减法形式,再利用交替方向惩罚法求解非凸恒模离散相位约束问题。最后通过数值仿真与其他方法进行对比,分析了所提方法的发射方向图与积分副主瓣比性能,验证了该方法的有效性。

一种新的直扩系统综合抗干扰技术

针对FFT-CME干扰抑制算法对以扫频干扰为典型的宽带非平稳干扰抑制效果有限的问题,提出一种新的直扩系统带内综合抗干扰算法.该算法基于DPT算法和牛顿迭代,并联合FFT-CME干扰抑制算法,实现了对窄带单音干扰、平稳宽带干扰、扫频干扰的有效抑制.仿真结果表明,综合抗干扰算法对干信比高达50dB的三种典型强干扰均可起到非常好的抑制效果.

线性调频-伪码调相复合信号的伪码盲估计新算法

针对线性调频-伪码调相复合信号的伪码估计问题,提出一种基于离散多项式相位变换和频谱搬移的伪码盲估计新算法。首先采用平方法消去伪码的相位突变,然后利用离散多项式相位变换估计调频斜率,利用估计的高精度调频斜率重构二阶指数项,对原复合信号进行解线调,再对解线调后的信号取实部从而可得正弦载波与伪码调相的复合信号,采用频谱搬移的方法可恢复出原伪码序列。仿真结果表明,该算法在信噪比大于等于3 dB时可正确估计出伪码,且性能随子脉冲个数的增加而改善,与FM-AM时频分析方法相比具有更好的估计效果。