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2012年34卷5期

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论文
基于压缩感知的下视三维SAR成像新方法
李学仕, 孙光才, 徐刚, 邢孟道, 梁毅
2012, 34(5): 1017-1023. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01003
[摘要](2171) [PDF 394KB](1051)
摘要:
下视3维合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)可对平台正下方目标进行3维重构,具有广阔的应用前景。为有效减少线阵天线所需阵元数,该文提出了一种基于稀疏阵列的下视3维SAR成像方法。为了抑制稀疏阵列导致的栅瓣效应,该方法结合压缩感知(Compressed Sensing, CS)理论,实现对下方3维目标的成像。分析了稀疏阵列配置对稀疏信号处理的影响以及3维成像采用稀疏信号处理的可行性。最后通过仿真实验验证了该文分析的正确性及算法的有效性。
基于鲁棒Capon波束形成的探地雷达成像算法
周琳, 黄春琳, 粟毅
2012, 34(5): 1024-1029. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01195
[摘要](1903) [PDF 309KB](789)
摘要:
传统的探地雷达(Ground Penetrating Radar, GPR)成像算法属于非自适应方法,其成像结果中存在较强的旁瓣和杂波干扰,而自适应方法具有很强的干扰抑制能力。该文利用鲁棒Capon波束形成(Robust Capon Beamforming, RCB)理论,提出了一种自适应的基于RCB的GPR成像算法,不仅考虑了GPR工作场景下电磁波折射现象,同时研究了适用于GPR成像的协方差矩阵构造方法。所提算法可大幅降低成像结果中旁瓣和杂波能量,并在一定程度上提高成像分辨率,实测数据的实验结果证明了算法的有效性。
基于邻域均方连续差分的SAR图像边缘提取算法
傅兴玉, 尤红建, 付琨
2012, 34(5): 1030-1037. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00920
[摘要](1860) [PDF 516KB](914)
摘要:
该文提出了一种基于邻域均值连续差分平方和(均方连续差分)的SAR图像边缘提取算法。首先,将像素邻域滑动窗口分成多个互不重叠的子区域,采用邻域均值差分平方和作为边缘强度的衡量因子,从理论上证明了该算子可以消除区域亮度对边缘强度估计的影响,具有恒定虚警率的特性,同时较好地估计边缘方向。然后,根据边缘走向对边缘强度图像进行边缘细化,消除真实边缘附近的虚假边缘,并提出一种基于平均强度变化率的自适应双阈值连接方法提取SAR图像中边缘。仿真和实测SAR图像的实验结果表明,该文提出的算子在SAR图像的边缘检测中表现出较好的性能,具有较高检测率和边缘定位精度,边缘线段的连续性保持也较好。
基于混合迭代滤波的SAR图像相干斑抑制
朱磊, 水鹏朗, 程冬
2012, 34(5): 1038-1044. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00938
[摘要](1871) [PDF 480KB](796)
摘要:
该文将变窗Lee滤波与自蛇扩散结合,提出了一种抑制SAR图像相干斑噪声的混合迭代滤波新算法,并给出了SAR图像噪声方差的一种有效估计方法。该算法首先估计SAR图像局部统计参量,进而通过改进的变窗Lee滤波对SAR图像进行平滑去噪,接着利用自蛇扩散去除Lee滤波难以平滑的孤立点噪声与边缘噪声。在Lee滤波与自蛇扩散的混合迭代中,Lee滤波的窗尺度随迭代次数的增加而增大,从而在保护SAR图像边缘细节的同时,同质区得到更好平滑。实验结果表明,与已有多种抑斑算法相比,该文算法在SAR图像抑斑与边缘保护方面均获得了更好的性能。
探地雷达对两层介质中目标的快速后向投影成像方法
雷文太, 曾胜, 赵健, 柳建新
2012, 34(5): 1045-1050. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01120
[摘要](1702) [PDF 393KB](574)
摘要:
运用探地雷达对分层介质中的目标进行探测时,时域后向投影算法是一种常用的成像方法。但大运算量和低成像分辨力一直是该算法难以实用化的瓶颈问题。该文提出一种实用的高分辨快速后向投影成像方法。首先提出了基于1维搜索或求解一元四次方程的传播时延快速计算方法。其次,设计了一种对时延曲线上散射回波进行处理的加权因子以提高成像质量。运用所提的成像算法对仿真数据进行了处理,获得了高分辨的成像结果,验证了该算法的有效性和快速运算能力。
状态空间法在超宽带雷达动目标速度及距离像估计中的应用
杨利民, 苏卫民, 顾红, 耿润潼, 邵欣
2012, 34(5): 1051-1056. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00986
[摘要](1834) [PDF 296KB](628)
摘要:
该文通过状态空间(State-Space, SS)法高分辨估计超宽带(Ultra-Wide Band, UWB)雷达运动目标径向速度及其距离像。首先,结合具有伸缩的UWB雷达回波模型获得散射体频域冲激响应,以构建SS所需的Hankel矩阵。其次,利用SS估计UWB雷达高速运动目标径向速度及距离像。进一步,分别推导了上述估计参数的克拉美-罗下界(Cramr-Rao Lower Bound, CRLB)。SS法不但能获得目标高分辨距离像,而且较好地规避了多普勒随信号带宽内频率变化,即多普勒色散对径向速度估计的影响。该方法亦具有良好的噪声抑制能力。此外,其只需目标频域冲激响应,并未涉及具体发射波形,因此未受发射信号形式的限制,这不同于利用小波变换估计相关参数的方法。仿真实验验证了该方法的可行及有效性。
基于多方位分辨率图像的低频SAR地面运动目标检测方法
范崇祎, 黄晓涛
2012, 34(5): 1057-1064. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00991
[摘要](1848) [PDF 410KB](641)
摘要:
该文利用多方位分辨率图像,提出了一种适用于低频SAR的运动目标检测算法。首先分析了多方位分辨率图像上静止和运动目标像的变化特点。通过计算方位向3 dB宽度、距离模糊数和归一化能量,发现了散焦像的变化规律。其次,基于该特点,提出了一种低频SAR图像中运动目标的检测方法。该方法克服了传统方法搜索量大、信噪比要求高的缺点,能够迅速检测出图像中的运动目标,且速度检测范围大,具有较好的实用性。最后,利用仿真和实测数据证明了文中理论分析的正确性和所提方法的可行性。
利用自动识别系统信息进行高频地波雷达天线阵校正
田文龙, 李高鹏, 许荣庆
2012, 34(5): 1065-1069. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01010
[摘要](1562) [PDF 276KB](683)
摘要:
该文提出了一种利用自动识别系统(AIS)信息进行高频地波雷达天线阵校正的方法。该方法使用高信噪比的舰船目标回波信号和目标的AIS信息解算天线阵的相位误差和增益误差。该方法的校正精度高于使用非合作目标回波的盲校正算法,同时无需部署专用信标机,并可以实现随时校正。使用高频地波雷达实测数据以及相应的AIS数据对新方法的性能进行了检验,其结果证明了新方法的优势。
调频步进频雷达中距离起点误差分析
孙林, 田卫明, 曾涛
2012, 34(5): 1070-1075. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00944
[摘要](1605) [PDF 270KB](623)
摘要:
调频步进频雷达通过宽带合成实现距离向高分辨,合成过程中精确的距离采样起点是保证合成性能的重要因素。该文指出了距离起点误差会在宽带合成信号中引入阶梯相位,从线性系统单位冲激响应的角度证明了该阶梯相位会导致宽带合成信号脉冲压缩后产生栅瓣,并就误差对栅瓣的包络、高度、分布情况和主瓣偏移的影响进行了定量分析。
基于自适应Bilateral滤波的SAR图像相干斑抑制
李光廷, 禹卫东
2012, 34(5): 1076-1081. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00921
[摘要](1682) [PDF 384KB](862)
摘要:
SAR图像的相干斑抑制一直是SAR图像预处理的关键步骤。Bilateral滤波器是一类可以同时利用像素间的空间相似性与灰度相似性进行图像去噪的算法。针对直接用Bilateral滤波器进行相干斑抑制时存在空间方差系数选择困难及灰度相似性模型不合理的问题,该文提出一种自适应Bilateral滤波算法,该算法根据图像的局域变差系数自动调整空间方差系数,利用SAR图像的似然概率函数代替高斯函数来进行灰度相似性度量。理论分析及实验表明,提出方法较相关算法有更强的噪声平滑能力和更好的细节保持能力。
基于块Hankel矩阵构造的双基地MIMO雷达相干多目标定位
郑志东, 王珽, 张剑云, 李小波
2012, 34(5): 1082-1087. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00896
[摘要](2111) [PDF 295KB](726)
摘要:
该文提出了一种相干多目标情况下双基地MIMO雷达的收发角度估计方法。利用接收协方差矩阵中的元素构造块Hankel矩阵,该矩阵的秩等于目标的总个数,而与目标源的相干性无关,并通过奇异值分解获取信号子空间,最后运用ESPRIT算法估计出目标的发射角和接收角。仿真结果表明:本文算法能有效地估计出相干目标的收发角,且实现自动配对;相对于2维空间平滑算法,在低信噪比和低快拍数情况下,具有更好的估计性能。
低距离旁瓣稀疏频谱波形相位编码设计
庄珊娜, 贺亚鹏, 朱晓华
2012, 34(5): 1088-1095. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00973
[摘要](1943) [PDF 463KB](717)
摘要:
雷达系统可通过发射稀疏频谱波形(Sparse Frequency Waveform, SFW)克服同频窄带干扰问题,然而SFW通常具有较高的距离旁瓣,降低了弱小目标的检测性能。针对该问题,该文提出一种设计低距离旁瓣SFW的相位编码方法。该方法以联合最小化波形功率谱密度均方差和距离旁瓣为准则建立目标函数,并提出一种基于快速傅里叶变换的循环迭代算法(Cycle Iterative Algorithm, CIA)求解目标函数获得最优相位编码波形。随后将该方法扩展至多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output, MIMO)雷达,设计一组具有良好自/互相关特性SFW的相位编码。该方法沿着使目标函数非递增的方向搜索,且无需求解共轭梯度,计算复杂度低,可快速设计并更新发射波形。仿真结果验证了该方法的有效性与灵活性。
一种基于有源定标器的电离层对星载SAR定标影响校正方法
李亮, 洪峻, 明峰, 梁维斌
2012, 34(5): 1096-1101. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00978
[摘要](1498) [PDF 307KB](546)
摘要:
针对电离层对低频星载合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar, SAR)定标的影响,该文提出一种基于有源定标器的电离层对星载SAR定标影响校正方法,主要针对由电离层群延时导致的距离向位置偏移和由电离层色散效应引起的脉冲展宽所导致的分辨率下降进行了分析,利用SAR内外定标相结合的方法,精确测量出电离层引起的脉冲时间宽度变化量,利用测量结果对电离层的影响进行校正。给出校正前后以及无电离层影响的有源定标器距离向成像仿真结果,结果表明通过校正可以很大程度上改善有源定标器距离向点目标图像质量,提高了定标测量精度,验证了校正方法的正确性。
一种两级机载MIMO雷达空时自适应处理方法
杨晓超, 刘宏伟, 王勇, 纠博
2012, 34(5): 1102-1108. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00992
[摘要](1898) [PDF 281KB](609)
摘要:
机载MIMO雷达可联合利用时间自由度、发射和接收空间自由度抑制杂波,但只能利用接收空间自由度抑制有源干扰。基于此特点,该文提出一种机载MIMO雷达的两级空时自适应处理方法抑制杂波和干扰。第1级处理中只利用部分空间接收自由度进行干扰抑制,同时实现降维处理;第2级通过匹配滤波获得发射空间自由度,并联合剩余接收空间自由度和时域自由度,进行空时联合自适应处理抑制杂波。该方法通过分级处理既有效利用了MIMO雷达的发射自由度进行杂波抑制,又同时大大减低了计算量和样本需求。理论分析表明存在强干扰时,两级处理的理论性能可以逼近全维处理的最优性能。仿真实验表明了该算法的有效性。
利用双窗口检测和粒子滤波提取高分辨率SAR图像道路中心点
程江华, 关永峰, 库锡树, 孙即祥
2012, 34(5): 1109-1114. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01062
[摘要](1785) [PDF 403KB](616)
摘要:
各种干扰、阻塞以及遮挡的存在使得高分辨率合成孔径雷达图像道路提取异常困难。该文提出一种局部检测和全局跟踪相结合的道路中心点提取方法。在局部检测时,设定内外双窗口,外窗口根据护栏、绿化带等干扰物与道路的边缘呈现一致的方向性,采用非线性结构张量获取该区域内的道路方向;内窗口根据方向结果调整转向,搜索道路区域,进而确定道路的宽度及中心点。在全局跟踪阶段,为克服路上阻塞及路旁建筑物遮挡造成跟踪频繁失败的影响,采用粒子滤波器变步长跟踪的策略。使用1 m机载高分辨率SAR图像进行实验,结果证明该方法的有效性。
子空间重构的一类自适应波束形成算法
杨志伟, 贺顺, 廖桂生, 刘楠
2012, 34(5): 1115-1119. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00883
[摘要](1636) [PDF 268KB](699)
摘要:
针对多维阵列的全维自适应波束形成算法运算量大和小样本条件下性能下降问题,该文提出采用子空间重构技术的自适应波束形成算法(SRC-BF)。该方法利用多维域的全维阵列数据可分维构造的特点,首先在训练样本集上估计分维阵列数据的信号子空间;然后基于张量积性质重构全维信号子空间并自适应剔除交叉项;最后采用子空间投影算法计算自适应加权矢量。理论分析和仿真结果表明该方法具有较低的运算复杂度,能有效提高自适应波束形成算法在小样本条件下的输出信干噪比。
迭代对角加载采样矩阵求逆鲁棒自适应波束形成
金伟, 贾维敏, 姚敏立
2012, 34(5): 1120-1125. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01036
[摘要](1938) [PDF 248KB](889)
摘要:
为有效克服导向矢量大失配误差对自适应波束形成器的影响,该文提出了一种迭代对角加载采样矩阵求逆鲁棒自适应波束形成算法。该算法对传统对角加载算法进行了迭代运算,基于Capon波束形成器的最优权矢量与假定导向矢量的基本关系,将每一步得到的权矢量,对应反解出一个比导向矢量假定值更为准确的导向矢量,并替代假定值,最终逼近真实的期望信号导向矢量。提出的方法在迭代过程中只需一步递推,无需对导向矢量建立不确定集,避免了在每步迭代中运用拉格朗日数值法或凸优化法,且明显提高了波束形成器的输出信干噪比。仿真结果验证了算法的正确性和有效性。
基于二阶锥优化方法的MIMO阵列发射方向图设计
高伟, 黄建国, 徐振华, 张群飞
2012, 34(5): 1126-1130. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01051
[摘要](1502) [PDF 262KB](713)
摘要:
由于MIMO 阵列发射方向图通常是由期望方向图优化出信号协方差矩阵来实现,其方法运算量大且算法性能依赖参数选取等。该文提出利用基于二阶锥优化(second-order cone programs)方法的主瓣宽度约束条件下最低旁瓣波束形成构造出一组较低旁瓣的基波束,在集中式MIMO阵列的任意发射方向图可以由一组基波束合成的基础上,应用线性规划方法快速求解出构成发射方向图的基波束的比例系数。该方法设计的方向图具有更低的旁瓣和更加平滑的主瓣指向,仿真结果证实了方法的有效性。
一种分布式多点协同波束成形和用户调度算法
何世文, 黄永明, 杨绿溪
2012, 34(5): 1131-1136. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00925
[摘要](1984) [PDF 304KB](689)
摘要:
为了高效实现多点协同下行链路的协同传输,该文基于最大化最小信干噪比准则提出了一种单层迭代分布式协同波束成形算法,并且证明了该算法的全局收敛性;利用该算法中优化波束的特征,进而提出了一种分布式协同用户调度算法。仿真结果表明,所提分布式协同波束成形和用户调度算法可获得明显优于已有算法的最小信干噪比性能,且只需要很少量的基站间信息交互。
基于自适应多特征融合的均值迁移红外目标跟踪
刘晴, 唐林波, 赵保军, 刘嘉骏, 翟威龙
2012, 34(5): 1137-1141. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01077
[摘要](1961) [PDF 327KB](1031)
摘要:
针对采用单一特征跟踪鲁棒性不高的问题,该文提出一种自适应多特征融合均值迁移红外目标跟踪算法。为了增强对目标的表征能力,对局部均值对比度算法进行改进,利用局部均值对比度和灰度特征表征目标。在特征融合中引入特征不确定度量方法,自适应调整不同特征对跟踪结果的贡献,有效地提高均值迁移算法的鲁棒性。为了进一步提高对尺度变化目标的跟踪性能,采取尺度算子更新跟踪窗的大小。实验结果表明,该算法提取的目标特征具有较强的鲁棒性,能实现复杂场景下的目标跟踪。
改进的TV-Stokes图像修复模型及其算法
许建楼, 冯象初, 郝岩
2012, 34(5): 1142-1147. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01011
[摘要](1631) [PDF 327KB](768)
摘要:
该文在研究图像修复的基础上,提出了一种改进的TV-Stokes图像修复模型。通过分析新模型的性质,给出一种高效且快速的数值算法。由于新模型耦合了两个变量,因此新算法首先采用交替迭代策略化原问题为两个去耦的次问题,然后再对两个次问题分别利用对偶方法和分裂Bregman方法进行数值求解。实验结果表明该文所提出的算法不但修复图像的效果较好,而且修复的速度较快。
基于双尺度动态贝叶斯网络及多信息融合的步态识别
杨旗, 薛定宇
2012, 34(5): 1148-1153. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01012
[摘要](1668) [PDF 276KB](671)
摘要:
步态识别在生物识别中研究日益增多。目前对步态的识别研究大都是考虑单一条件下步态的识别率,但在穿外套、背包等混合条件下识别率较低,该文分析了人体行走时步态的时序特征,提出一种4层的双尺度多信息融合的动态贝叶斯网络。模型中每个时间片都为整体信息即大尺度信息和局部细节信息即小尺度信息的融合。此模型能很好地表达步态的时序特性,即步态行走时人体姿态,运动幅度等特征的节奏性变化。实验结果表明该方法有较高的识别率,能有机地融合步态的整体信息及局部细节信息,并且在有轮廓噪声及信息缺失的情况下有较好的鲁棒性,大大降低了外套及背包对步态识别的影响。
一种基于随机化视觉词典组和查询扩展的目标检索方法
赵永威, 李弼程, 彭天强, 高毫林
2012, 34(5): 1154-1161. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00887
[摘要](1647) [PDF 400KB](1026)
摘要:
在目标检索领域,当前主流的解决方案是视觉词典法(Bag of Visual Words, BoVW),然而,传统的BoVW方法具有时间效率低、内存消耗大以及视觉单词同义性和歧义性的问题。针对以上问题,该文提出了一种基于随机化视觉词典组和查询扩展的目标检索方法。首先,该方法采用精确欧氏位置敏感哈希(Exact Euclidean Locality Sensitive Hashing, E2LSH)对训练图像库的局部特征点进行聚类,生成一组支持动态扩充的随机化视觉词典组;然后,基于这组词典构建视觉词汇分布直方图和索引文件;最后,引入一种查询扩展策略完成目标检索。实验结果表明,与传统方法相比,该文方法有效地增强了目标对象的可区分性,能够较大地提高目标检索精度,同时,对大规模数据库有较好的适用性。
基于密度权期望最大与分裂合并策略的线状模式挖掘
王力, 吴成东, 陈东岳
2012, 34(5): 1162-1167. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01014
[摘要](1746) [PDF 387KB](507)
摘要:
该文针对非线性数据集中线状模式的挖掘问题,提出一种基于密度权期望最大(EM)与分裂合并策略的回归算法。算法基于有限混合模型思想,使用点向式方程定义线状模式表示,将网格密度作为调节权值引入EM过程,有效降低了回归落入局部极值的可能性。同时,引入分裂合并策略,使得算法能够解决连通性问题,并且即使在挖掘数设置与本质线状模式数不相符时也能获得正确结果。实验结果表明,算法对挖掘数设置不敏感,能够正确挖掘出噪声环境下数据集的线状模式。
同源多码流直接序列扩频信号性能分析
董红飞, 张尔扬
2012, 34(5): 1168-1173. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00718
[摘要](1653) [PDF 239KB](543)
摘要:
新一代GPS系统加入了二相偏移载波(BOC)调制信号。相对GPS传统PSK-R信号,BOC信号具有更多的高频分量,在抗干扰性能、码跟踪精度、频谱利用和给定带宽条件下的多信号复用诸方面获得改善和提高。该文分析提出,GPS传统C/A码和P(Y)码信号做为整体时具有与BOC信号相似的特性。该文将其推广到一般化同源多码流信号,分析表明,可以将同源多码流信号作为新信号形式联合处理,以在白噪声和人为干扰具主导作用环境提高码跟踪性能。该文得出两种经典信号谱型条件下,以信号参数表示的码跟踪误差改善的表达式并给出了实现3 dB码跟踪性能改善的参数数值。
基于二元二值序列构造四元低相关区序列集
李玉博, 许成谦, 李刚
2012, 34(5): 1174-1178. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00980
[摘要](1475) [PDF 187KB](609)
摘要:
该文基于长度为N=ML+r的具有理想二值自相关特性的二元序列,构造了一类四元低相关区序列集。得到的序列集参数如相关区长度和序列数目等在一定范围内可以灵活设定。当r0可以同时构造出多个具有相同参数的四元低相关区序列集。当r=0时得到的低相关区序列集中序列数目接近甚至达到理论界限。该文方法可以为准同步CDMA扩频通信系统提供更多的低相关区序列。
一种基于对称性的双向双二进制卷积Turbo码译码结构研究
詹明, 周亮
2012, 34(5): 1179-1184. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00982
[摘要](1601) [PDF 292KB](635)
摘要:
该文提出了一种基于对称性的双向并行译码方案,用于提高802.16 m标准中双二进制卷积Turbo码(DB CTC)的译码速度。定义了分支度量矩阵以降低译码计算复杂度,定义了前向、后向因子矩阵,推导了前、后向度量递归计算中的对称性,并将其应用于前向、后向度量及后验概率对数似然比的双向并行计算中。构造了采用该方案的DB CTC译码器结构图,详细分析了迭代过程。以计算复杂度,存储空间,译码速度为指标考察了方案的性能,并给出了译码性能仿真曲线。分析表明,该双向并行的译码方法较常规方法提高了一倍的译码速度,而没有增加计算复杂度和存储空间。
基于新型随机度分布的压缩喷泉码
陈月云, 刘伟
2012, 34(5): 1185-1190. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01360
[摘要](1563) [PDF 283KB](928)
摘要:
该文提出二进制指数随机度分布(Binary Exponential Random Degree Distribution, BERDD)函数,用BERDD函数生成度时提高了度1生成的概率,同时降低度1断层出现的概率,提高了迭代效率。进一步,为解决喷泉码需要传输带宽大的问题,提出基于码本压缩的传输方式。仿真表明BERDD分布较二进制指数度分布及稳健孤子度分布更能有效提高译码效率,在瑞利衰落信道条件下,基于码本压缩喷泉码传输方法能有效降低编码占用信道带宽。
改进的Turbo类编码的近似码字错误率公式
戴利云, 杨鸿文, 尧文元
2012, 34(5): 1191-1195. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00998
[摘要](2120) [PDF 280KB](576)
摘要:
针对Turbo类编码,该文提出了一种改进的近似码字错误率公式。该近似公式可以简单地表示成高斯Q函数的形式,它包含信噪比、判决域平方半径的数学期望和方差等参数。仿真观察表明,对于AWGN信道,当码字错误率高于平台时,所提近似公式与蒙特卡罗仿真的误差小于0.05 dB。鉴于近似公式中的两个有关判决域半径的参数需要通过仿真测量获得,该文还分析了统计误差的影响。结论认为,用几百个半径样本估计近似公式中的参数,即可使得相同码字错误率下信噪比的相对误差小于0.05 dB。
异步V-BLAST中基于功率扩展的迭代并行干扰消除
莫韬甫, 邵士海, 刘田, 唐友喜
2012, 34(5): 1196-1201. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01024
[摘要](1682) [PDF 306KB](501)
摘要:
在平坦瑞利衰落信道下,异步V-BLAST系统中,现有检测算法随信噪比提高误码率性能改善缓慢。为此,该文提出一种基于预处理矩阵的迭代检测算法:在发射端,通过预处理矩阵将发射信号扩展到整个数据帧上,以获取空时分集度;在接收端,采用低复杂的迭代并行干扰消除方法,由于在迭代过程中干扰重建基于预处理矩阵,所以上次迭代的检测误差被扩展,降低了迭代过程中的误差传播。仿真验证了所提方法的有效性,在8发4收场景下,误码率为10-3时,与现有串行干扰消除方法相比,带来了约7 dB信噪比增益。
基于网络编码的无线多播速率选择机制
蒋友辉, 卢汉成, 洪佩琳, 薛开平
2012, 34(5): 1202-1207. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00995
[摘要](3376) [PDF 259KB](754)
摘要:
在无线多播通信系统中,每个接收节点与源节点(例如基站)之间的信道状态不相同。因此,过高或者过低的多播速率都会导致较大的传输延迟。而且,信道状态随节点运动而变化,仅仅基于当前信道状态信息(CSI)和接收节点已接收数据状态信息(DSI)的多播速率选择机制无法达到最优性能。该文根据节点CSI和DSI提出了一种基于信道预测多播速率选择算法(MDCP)来最小化传输延迟,并结合网络编码提高数据重传效率。仿真结果表明,与基于最差信道状态节点的多播速率选择算法和没有信道预测的基于最大延迟节点的多播速率选择算法相比,MDCP能够获得10%-20%延迟增益。
基于可靠次用户信息的协作频谱感知算法研究
岳文静, 陈志, 郑宝玉, 王磊
2012, 34(5): 1208-1213. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00919
[摘要](1749) [PDF 273KB](695)
摘要:
对认知无线电系统最基本要求之一就是次用户必须有能力以高的精确率来确定主用户是否存在。而以前对认知无线电频谱感知的研究表明:在实际认知网络中次用户之间的相互协作可以提高其频谱检测性能。然而,对于协作频谱感知而言,随着协作次用户数目的增加,势必会增大用于传输本地检测结果到融合中心的专用控制信道带宽,从而增加系统开销。该文在控制信道带宽有限的约束条件下,提出一种通过考虑可靠次用户信息的协作频谱感知算法来进一步改善频谱检测的性能。该算法的基本思想:只有具有可靠的本地检测结果的次用户才发送自己的检测结果到融合中心,否则,该次用户不发送任何信息。同时,对提出的该算法在理论上进行了推导,通过仿真结果表明:在控制信道带宽受限的约束下,相比于传统的或门协作频谱感知算法,提出的算法能够大大改善对主用户的检测性能。
OFDM/OQAM系统自适应波形设计及多址接入系统
胡苏, 武刚, 李少谦
2012, 34(5): 1214-1219. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00953
[摘要](1936) [PDF 307KB](1050)
摘要:
基于传统正交频分复用技术的OFDMA多址接入技术仍然存在循环前缀-正交频分复用(CP-OFDM)技术的固有缺陷,即循环前缀的添加降低了系统频谱利用率,多普勒频移对传统OFDMA系统产生较强的子载波间干扰,且对相邻频带的其他无线传输系统引入较强的相邻信道干扰。该文主要讨论基于扩展高斯函数的正交频分复用系统自适应波形设计,通过信道散射函数选择合适的扩展因子参数,获取更高的频谱利用率和抑制符号间干扰和子载波间干扰。最后该文将自适应波形设计的思想扩展至基于扩展高斯函数的多址接入系统,使每个用户能够根据信道条件选择合适的成形滤波器函数,进而使多址接入系统达到全局最优化。仿真结果验证了该文方法的有效性。
非对称信道下双向中继网络中最大化和速率的波束成形设计
成文婧, 王欣, 马东堂, 魏急波
2012, 34(5): 1220-1225. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00748
[摘要](1686) [PDF 290KB](523)
摘要:
双向中继网络的波束成形设计大都基于对称信道的假设。该文考虑非对称信道的情况,通过合理设计波束成形因子,使得系统在中继总功率约束下,其和速率最大化。为解决此非凸的最优化问题,首先提出了一种基于分支定界(branch-and-bound)思想的优化算法,并证明了该算法可获得全局最优解。然后提出了一种次优算法,该算法假设次优解为两个已知向量的线性组合,因而求解次优解只需优化两个实数系数,具有较低的复杂度。仿真表明,分支定界算法性能优于现有其他算法;次优算法相对于分支定界算法有一定的性能损失,但是在节点数较小或中继节点平均功率较低时,次优算法优于其他现有算法。
支持多时隙业务的MTS-Clos网络结构及其建模分析
孙倩, 许都
2012, 34(5): 1226-1230. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00744
[摘要](1518) [PDF 259KB](677)
摘要:
多级Clos网络是一种典型的可扩展交叉互连结构,在数据通信和计算机并行网络中有着广泛应用。基于传统三级Clos网络C(m, n, r)的理论分析表明,当满足m2n-1时该网络是严格无阻塞的。该文针对多时隙业务,利用可快速实现时隙交叉的单级交换模块,构建了一种新型的MTS-Clos交换网络结构C(m, n, r)(Multiple Time Slot Clos network)。利用时隙交叉能力,该结构在保留原有网络特性的同时可提供更为理想的交换性能。采用随机分析模型,对该结构的阻塞率进行了理论分析,结果表明当中间级规模m=n+k, k是一个很小的非负整数,网络即达到无阻塞。对该结构的数值仿真有同样的结论。因此,该结构及分析结果对下一代大容量交换设备的设计,具有良好的参考价值。
面向可重构服务承载网的分域混合承载组调度研究
张博, 汪斌强, 袁博
2012, 34(5): 1231-1238. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00914
[摘要](1461) [PDF 350KB](592)
摘要:
传统网络技术体系,网络是封闭的、刚性的,无法满足未来网络大量差异化业务的规模化应用,由此提出了面向服务提供的柔性网络技术体系,该体系将传统网络中的用户业务、网络服务和网络基础设施中的紧耦合关系转变为松耦合关系,通过资源分割构建可重构服务承载网实现对业务的服务质量保证。该文分析了服务承载网映射到交换结构的需求,提出分域调度的思想。通过选择关闭部分交叉节点的方法建立了crossbar交换结构分域模型,实现了分域调度的端口分离。提出了支持可重构服务承载网构建的混合承载组调度(HCGS)算法,推导了承载组内SDRR(Smoothed Deficit Round Robin)调度、单个域内基于时间戳的输入端口调度和交叉节点输出端口调度算法,证明了HCGS具有良好的时延性能和最坏公平指数(WFI)公平性。仿真结果表明:在均匀分布的泊松业务源条件下,分域HCGS算法具有更优的时延性能,可保证业务带宽的公平性。在diagonal非均匀允许流量条件下,该算法的吞吐量可达100%。
基于网络编码的延迟容忍移动传感器网络低时延广播传输机制
杨奎武, 郭渊博, 马骏, 郑康锋
2012, 34(5): 1239-1245. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00977
[摘要](1699) [PDF 303KB](714)
摘要:
针对延迟容忍移动传感器网络(Delay Tolerant Mobile Sensor Networks, DTMSN)提出一种基于网络编码的广播传输机制 (Netcoding-based Broadcast Transmission scheme, NBT)。NBT中,基站(Base Station, BS)将原始数据分批进行传输,每个批次包含的原始数据包的数量一定;BS将同一批次数据包以单播方式传输给不同传感器节点时采用的编码向量互不相关,传感器节点之间采用泛洪的机制交换彼此缺少的编码数据包。由于BS对原始数据包进行了编码,因此传感器节点具有相同编码数据包的可能性大大降低,从而减小了节点间的数据相关度,有效降低了广播时延。在随机路点移动模型(Random WayPoint, RWP)下的仿真结果表明,与目前广播时延最小的泛洪机制相比,NBT能够在通信开销基本相同的情况下有效降低广播传输时延。
SDRAM在大视场TDICCD空间相机中的应用
李进, 金龙旭, 李国宁, 张宇
2012, 34(5): 1246-1251. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00906
[摘要](1441) [PDF 320KB](534)
摘要:
该文针对大视场空间相机中需要缓存的图像数据量大的问题,对高速大容量存储器SDRAM控制技术进行了研究。首先,说明了大视场空间相机中图像数据缓存的需要,根据CCD图像数据和图像缓存工作特点,提出了基于行使能和刷新操作驱动和基于仲裁策略的SDRAM控制器。然后,为了提高图像数据缓存可靠性,针对缓存小数据量场合,提出了(6,8)纠错算法,针对缓存大数据场合提出了RS(143,127)和RS(142,126)码纠错算法。最后,在XX-X空间多光谱相机样机的成像系统上进行了试验验证。实验结果表明:两种控制器工作频率能够达到131 MHz,正常工作时,行使能驱动控制器存取速度达到127.08 MBps,仲裁策略控制器存取速度达到139.788 MBps,两种纠错算法在507 B/row内可以纠正32 b错误。基本满足空间相机中的稳定可靠、高效率的缓存图像数据要求。
忆阻器网络等效分析电路及其特性研究
何宝祥, 包伯成
2012, 34(5): 1252-1256. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00875
[摘要](1959) [PDF 303KB](1316)
摘要:
随着忆阻器理论研究的不断深入和圆满实现,加上其独特的物理性质,其应用前景将非常乐观。该文提出了忆阻器有P型和N型两种,对其物理性质进行了分析研究,得出了它们具有对偶特征。基于此,忆阻器间可以通过适当的连接和参数选择,对外呈现出线性特性,而各自仍具备忆阻器的固有属性。同时,给出了忆阻器及其串并联的一种等效分析电路拓扑结构,仿真结果表明,该方法有效、结论正确,从而为忆阻器的理论和应用研究,特别是忆阻器网路的构建开辟了新途径。
用于氨氮检测的三维微纳氨气传感芯片及系统研究
卞贺明, 边超, 佟建华, 孙楫舟, 张虹, 韩泾鸿, 夏善红
2012, 34(5): 1257-1262. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00934
[摘要](1526) [PDF 352KB](662)
摘要:
该文设计并制备了一种多层微结构的安培型氨气三维微纳传感芯片,并构建了以此微传感芯片为敏感单元的氨氮检测系统,探索了使用安培型氨气微传感器检测氨氮的方法。该微传感芯片采用微纳加工工艺制备,使用聚合物键合工艺在较低温度下实现了微传感器多层结构的封装。使用纳米铱作为传感器的敏感材料,其具有良好的电催化氧化能力,可使传感器具有较高的灵敏度。对Ag/AgCl微参比电极的稳定性进行了考察。使用自行设计的氨氮检测系统对氨氮样品进行检测,对微传感器的时间响应特性、浓度响应特性、重复性及选择性进行了测试和分析。实验结果表明,在0.5~10 mg/L的测试范围内,检测电流与氨氮浓度保持良好的线性,灵敏度为1.62 A/(mg/L),线性相关系数为0.995,重复性偏差为5.73%。同时,传感器显示出良好的选择性。
研究简报
主动声呐混响抑制的空时相三维处理方法
艾锐峰, 蔡志明, 幸高翔
2012, 34(5): 1263-1267. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.01146
[摘要](1842) [PDF 292KB](616)
摘要:
针对主动声呐的混响抑制问题,该文将空时2维的处理方法扩展到空、时、相3个维度。该方法通过3个子阵的相位匹配,利用信号相位对信号方位的依从性,从波束域、多普勒域和相位域上分离混响与目标。区别于空时自适应处理(STAP)方法,它不需要知道信号与混响的统计特性,不用进行混响协方差矩阵的估计,从而对混响的非平稳性具有更好的适应性。仿真数据及试验数据的分析证明,该方法较之传统方法能够从更低信混比中检测出目标。
在GTEM小室中测试UHF RFID标签的Delta RCS
刘晓阳, 李书芳, 邢曙光, 洪卫军
2012, 34(5): 1268-1270. doi: 10.3724/SP.J.1146.2011.00930
[摘要](2152) [PDF 206KB](1062)
摘要:
该文提出了一种使用吉赫兹横电磁波传输(GTEM)小室进行被动式超高频射频识别(UHF RFID)标签Delta Radar Cross Section (RCS)测试的方法。通过理论分析RFID标签工作时的等效电路及其散射特性,推导出GTEM小室中和自由空间中UHF RFID标签Delta RCS测试的等效性。并通过GTEM小室和全电波暗室的对比实验,验证了使用GTEM小室进行UHF RFID标签Delta RCS测试的可行性及实用性。

1979年创刊 月刊

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主管单位:中国科学院

主办单位:中国科学院电子学研究所
国家自然科学基金委员会信息科学部

主  编:吴一戎

ISSN 1009-5896  CN 11-4494/TN

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