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数据采集与处理

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CSTPCD

Journal of Data Acquisition & Processing
本刊是中国科协主管，由中国电子学会、中国仪器仪表学会所属信号处理学会，中国仪器仪表学会、中国物理学会所属微弱信号检测学会和南京航空航天大学联合主办，南京航空航天大学出版，向国内外公开发行的技术刊物。主要反映信号处理、测试工程和计算机应用的科技成果，为中文核心期刊，中国科技论文统计周期刊，中国科学引文数据库(CSCD)中文核心期刊统计源，并被美国Ei Page One数据库、俄罗斯《文摘杂志》、《中国电子科技文摘》、《中国无线电电子学文摘》、《计算机网用文摘》、《中国导弹与航天文摘》等多种国内外著名检索刊物列为统计源。并是“中国国防科技中文期刊文献数据库”和“中国学术期刊(光盘版)”的成员。
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  • 发文量：3155
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  • 创刊时间：
  • 国内刊号/CN：32-1367/TN
    国际刊号/ISSN：1004-9037
  • 发行周期：双月刊
    邮发代号：28-235
  • 主管单位：中国科学技术协会
    主办单位：中国电子学会 中国仪器仪表学会信号处理学会　中国仪器仪表学会中国物理学会微弱信号检测学会　南京航空航天大学
数据采集与处理-联系信息
  • 主编：贲德
  • 电话：025-84892742
  • 邮箱：sjcj@nuaa.edu.cn
  • 地址：南京市御道街29号
  • 邮编：210016
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  • 摘要：针对轻微含噪的音频信号,本文提出了一种基于替代数据检测的非线性分析方法.该方法首先假设音频信号来自于线性高斯随机过程,并利用基于随机相位的傅里叶变换法生成多组替代数据,然后分别计算原始数据和替代数据的样本峰度,最终根据假设检验方法判断原始音频中是否包含非线性成分.实验测试中分别对不同信噪比下音调型器乐演奏信号进行了分析.结果表明,相比于传统基于最大Lyapunov指数的非线性分析方法,本文所提方法在含噪情况下能更准确地检测到音频信号的非线性成分.
  • 摘要：鉴于卷积非负矩阵分解在语音增强算法中的成功应用,进一步考虑语音信号在时频域的稀疏性,提出了稀疏卷积非负矩阵分解(Sparse convolutive nonnegative matrix factorization,SCNMF)的语音增强算法.该算法包括训练和增强两个阶段.训练阶段通过SCNMF算法分别对纯净语音和噪声的频谱进行训练,得到纯净语音和噪声字典,并将其作为增强阶段的先验信息.增强阶段首先通过SCNMF算法对带噪语音的频谱进行分解,然后利用纯净语音和噪声联合字典以及相应的迭代公式对语音编码矩阵进行估计,重构增强语音.通过实验仿真分析了稀疏因子对增强语音质量的影响.实验结果表明,在非平稳噪声和低信噪比条件下,本文算法增强效果均优于多带谱减、非负矩阵分解和卷积非负矩阵分解等传统的算法.
  • 摘要：频率不变波束形成器(Frequency-invariant beamformer,FIB)在宽带声信号的无失真采集和处理中具有重要应用.基于空间响应变化函数的最小二乘方法是近年来FIB设计中的代表性方法,本文研究表明该方法的性能受频率不变波束形成(Finite impulse response,FIR)滤波器抽头长度的影响,增大抽头的长度可有效提高FIB设计的性能.但随滤波器抽头长度的增大,波束形成器的实现复杂度亦变大.针对这一问题,本文提出了一种基于FIR滤波器抽头稀疏化的最小二乘FIB设计方法,利用信号稀疏表示理论中的迭代加权l1范数优化实现了低复杂度最小二乘FIB设计,并通过设计实例验证了所提方法的有效性.
  • 摘要：针对传统最小均方误差(Least mean square error,LMS)和最小二乘准则(Recursive least squares,RLS)的神经网络语音水印的局限性,提出了基于短时能量和最小相对均方误差(Least relative mean square error,LRMS)准则的神经网络语音水印算法.首先在首帧语音中嵌入同步序列,然后求出每帧的短时能量并对大于设定阈值的语音帧进行小波变换,最后利用以LRMS准则构建的神经网络实现水印的嵌入和提取.通过合理设定短时能量阈值,实现了水印容量和鲁棒性的平衡,而采用Levenberg-Ma rguardt (LM)算法迅速地让网络收敛.理论分析和实验结果表明,与文献[8]相比,本文提出的神经网络方案收敛速度更快,对于噪声、低通滤波、重采样和重量化等攻击有更强的鲁棒性,性能平均提高了5％.
  • 摘要：针对现有基于字典学习的增强算法依赖先验信息的问题,基于矩阵的稀疏低秩分解提出一种无监督的单通道语音增强算法.该算法首先通过稀疏低秩分解将带噪语音的幅度谱分解为低秩、稀疏和噪声3部分,然后通过对低秩部分进行自学习构建出噪声字典,最后利用所得噪声字典和乘性迭代准则于低秩和稀疏部分中分离出纯净语音.相较于其他基于字典学习的语音增强算法,本文所提算法无需语音或噪声的先验信息,因而更加方便和实用.实验结果显示,本文算法能够在保留语音谐波结构的同时有效抑制噪声,增强效果明显优于鲁棒主成分分析和多带谱减法.
  • 摘要：针对Hilbert-Huang变换方法在语音处理过程中存在模态混叠问题,本文提出了基于小波包分解的语音时频分析方法.首先对含噪语音进行小波包分解,对各分量分别进行经验模态分解,并运用相关系数阈值准则对固有模态函数进行筛选;然后建立语音信号的Hilbert谱和瞬时能量谱;最后将基于小波包分解的Hilbert-Huang变换瞬时能量谱方法应用于含噪语音的端点检测.实验结果表明:与传统广义维数以及谱熵算法相比,本文方法具有更好的准确性、稳定性和自适应性,能够有效描述语音信号非线性非平稳的时频特性.
  • 摘要：随着无线终端数目的急剧增加以及无线网络的开放性,无线通信的安全问题面临着严重的挑战.与传统加密方法不同,无线通信物理层安全方法从信息论的角度出发,旨在实现无条件安全.本文回顾了Shannon建立的无线通信物理层安全模型,并着重回顾了由Wyner引导的无密钥安全和由Maurer引导的基于无线信道密钥的两大物理层安全分支的发展.其中前者通过波束形成或人工噪声的方法增加合法信道和窃听信道之间的差距;后者则利用无线信道的特性,将其作为产生密钥的天然随机源.在第五代移动通信方式下,物理层安全可以实现轻量级的加解密技术,解决传统加解密延时过长的问题.然而虽然物理层安全的理论研究已日趋成熟,该领域在实际应用中仍有很多问题亟待解决.
  • 摘要：为克服传统正交小波变换盲均衡算法(Wavelet transform constant modulus blind equalization algorithm,WTCMA)收敛速度慢、均方误差大、易于陷入局部极小值的缺点,提出了一种基于DNA遗传优化的正交小波常模盲均衡算法(Wavelet transform constant modulus blind equalization algorithm based on the optimization of DNA genetic algorithm,DNA-GA-WTCMA).该算法采用基于DNA核苷酸链的编码方式表示问题的可能解,并且对编码后的DNA链采用新型的交叉操作和变异操作来寻找DNA种群中的最优个体,然后将得到的最优个体进行解码,把解码后得到的权向量作为均衡器的最优权向量,以避免WTCMA出现局部收敛并提高收敛速度.仿真实验表明,与基于遗传优化的正交小波变换常模盲均衡算法(Wavelet transform constant modulus blind equalization algorithm based on the optimization of genetic algorithm,GA-WTCMA)相比,该算法可以获得更快的收敛速度和更低的均方误差.
  • 摘要：上行多用户多输入多输出(Multiple input multiple output,MIMO)通信系统必须抑制用户间的共信道干扰,提出了一种基于最大信号干扰噪声比准则的线性干扰抑制算法,并且给出了存在信道估计误差时的改进算法.该算法与块对角化(Block diagonalization,BD)算法相比考虑了噪声的影响,性能有较大的提升.然后为了对抗非理想信道状态信息对系统造成的不利影响,将Alamouti空时编码用于多用户MIMO系统中以提高分集增益,并提出了一种线性处理方法.最后针对存在远近效应时算法的局限性,提出了一种分组优化算法,以保证各用户均能达到所期望的容量.仿真结果表明本文所提算法具有优异的性能.
  • 摘要：常规波束形成主瓣随频率和指向变化,为了实现频率方向二维主瓣恒定,本文基于约束优化的方法,提出了一种宽带频率方向不变恒定主瓣波束形成算法,并将之应用到宽带信号到达角(Direction of arrival,DOA)估计中.首先在参考频率上约束方向不变主瓣恒定,然后在不同指向上约束频率不变主瓣恒定,并将约束问题表示为标准的二阶锥规划形式,运用SeDuMi求解最优权向量.仿真实验表明,本文提出的算法能够实现不同频率不同指向上波束主瓣恒定,与频率不变波束相比,采用频率方向不变波束的DOA估计方法降低了信噪比分辨门限,提高了估计精度.
  • 摘要：为了使其载波同步系统在低信噪比下能获得运算复杂度和同步精度的双重最佳性能,本文提出了一种新的频率和相位联合估计算法,该算法在FFT运算的基础上,进一步对谱线进行三角多项式插值运算,并通过求解最大值,获得精确的频率和相位估计;通过设计算法的实现方案,减小了运算量.仿真表明,该算法估计误差逼近克拉美罗界(Cramer Rao bound,CRB),且具有很低的信噪比门限;与Rife、Quinn相比,算法的复杂度与其基本相当,但估计精度显著提高;与三线幅度法相比,算法的运算量仅约为其一半,且性能更好;与迭代类载波估计算法相比,虽然精度基本相当,但运算量和处理延迟要显著减小.
  • 摘要：首先讨论了求解延迟型m序列的线性组合关系的代数算法,通过对主m序列状态与延迟m序列之间线性关系的分析,提出用二元域线性方程组求解延迟m序列线性组合关系的新算法,并将其运用到N-CDMA移动通信系统用户掩码的分配设计中.该方法解决了大延迟长m序列的线性组合的求解难题,工程计算量大幅度简化.
  • 摘要：针对实时无线通信对短纠删码的需求,提出一种短码长LT码与传统纠错码的级联方案.在综合考虑算法复杂度与纠错性能的情况下,选取RS码和卷积码的级联(Reed solomon convolution coding,RS-CC码)以构造等效删除信道,并采用实时性高的短LT码实现纠删功能.设计了一种适合短LT码的译码算法,同时给出了编码度分布的选取方法.仿真结果表明,与已有短喷泉码相比,文中短LT码成功译码时所需编码冗余更少,应用到级联方案后的数据传输可靠性明显提高.
  • 摘要：提出了一种针对时变信道的全新半盲均衡算法.时变信道由经典的复指数基展开模型描述,相应地,算法基于该模型专用的时变线性均衡器设计.盲均衡算法由联合独立分量分析和软判决引导的代价函数构建,并采用牛顿迭代的方式工作,以更好消除码间干扰.除此之外,复指数基展开模型的特殊结构经充分利用大大简化了牛顿迭代计算.有限的训练符号用于初始化均衡器系数和判断迭代是否继续.与现有的时变信道处理算法相比,本文算法较好地兼顾了均衡效果和信道利用率,具有均衡效果好,抗噪声能力强等优点.仿真验证了算法的有效性.
  • 摘要：数字喷泉码和网络编码都是提高网络传输效率的有效技术方法,两者有机结合形成的网络喷泉码具有重要的理论意义和应用价值.本文首先对数字喷泉码的最新研究进展进行了综述,分别介绍了几类常见的数字喷泉码的相关研究工作;其次对当前网络喷泉码的研究现状进行了系统的总结,重点介绍了同构网络喷泉码、异构网络喷泉码和无线网络喷泉码的相关理论及其最新研究成果,并分析了研究中存在的问题;最后对网络喷泉码的相关理论及其应用的发展趋势进行了分析和展望.
  • 摘要：为了减少非视距(Non-light of sight,NLOS)误差对基于到达时间(Time of arrival,TOA)的无线定位系统性能的影响,本文提出一种采用接收信号强度(Received signal strength,RSS)与TOA测量值相结合的方法对含有NLOS误差的TOA测量值进行检测并修正.在视距(Light of sight,LOS)传播的TOA与RSS之间关系已知的前提下,利用定位基站得到的TOA与RSS测量值,计算TOA测量值中含有NLOS误差的可能性,并对TOA测量值进行修正.该方法在不增加通信次数的情况下,大大提高了定位精度.最后在一个无线定位系统上实现了该算法,并进行了对比实验.实验结果表明,该算法不需对多次定位结果进行统计,即可有效降低NLOS误差对系统性能的影响,适用于对功耗要求苛刻的场合.
  • 摘要：针对共形阵列天线多波束方向图综合问题,提出一种基于最大方向性系数方法得到初始非劣解的多目标粒子群算法,求解满足多个期望波束和低副瓣要求的Pareto最优解.算法首先采用多目标分解策略,由多个单波束最优解的加权线性组合得到近最优解的非劣解.然后结合该非劣解,基于粒子空间和目标空间同时约束的局部搜寻策略,使用多目标粒子群算法优化多个波束,并降低副瓣.仿真结果表明,该算法有效地实现了卫星共形阵列天线的多波束形成和低副瓣,且能快速得到Pareto最优解分布.
  • 摘要：针对高斯滤波最小频移键控(Gaussian minimum shift keying,GMSK)混合信号的混合位置估计问题,提出了一种基于参数估计与混合位置估计的迭代算法.混合信号混合部位和未混合部位在幅度和频率上存在明显差异,通过混合部位信号过零点和极值点得到混合的信号和幅度估计后,可以对采样点是否混合进行判断,同时混合起点对应着相对时延,当混合信号的相对时延较大时,利用未混合部位信号来进行迭代时,其估计精度更高.对混合起点估计的克拉美罗界进行了推导,仿真表明,本文算法估计精度高,所需的数据量小,适用于突发通信,且对参数变化不敏感,具有较强的鲁棒性,在高信噪比下混合位置估计精度接近克拉美罗界.
  • 摘要：在有限反馈多入多出系统中,传统的多用户调度算法考虑了系统的和速率,但忽视了各用户的服务质量需求,尤其是速率下限需求.该文提出了一种改进算法,综合考虑系统的和速率与各用户的速率下限需求,不满足速率下限需求的用户暂不进行通信.仿真结果表明,改进算法的系统和速率会有所降低,但在信噪比较低时与传统算法的和速率差距很小,而随着信噪比增加和速率差距趋于稳定;同时,由于系统不再受到不满足速率下限需求用户的干扰,其误码性能会有较大提高.因此,该算法实现了系统和速率与通信用户性能的较好折衷.
  • 摘要：为了解决无线定位精度与复杂测距之间的矛盾,提出一种基于接收信号强度比较的非测距定位算法,接收信号强度比较(Received signal strength compare,RSSC)定位算法.为了满足认知无线电网络中主用户的非合作特性,RSSC算法不需要主用户与认知用户合作.通过比较认知用户所测量到的接收信号强度,逐步确定主用户所在的区域,取区域的质心作为主用户的位置估计.根据认知用户密度、用户密度和信噪比3种参数,对RSSC算法的性能进行了分析.实验结果表明,RSSC算法与其他非测距定位算法相比,能够明显提高定位精度.
  • 摘要：提出了一种适用于短突发信号的低复杂度基于FFT的信道盲辨识算法.算法基于最小C-R(Minimum cross-relation,MCR)算法只需最小冗余度信息可求解出信道向量的特性,通过将其建立的线性方程经过FFT变换后再求解信道向量,并结合算法中矩阵Fy的秩信息提出了一种快速阶数估计算法.仿真表明,该算法克服了传统辨识算法对于短突发观测数据下性能不佳的缺点,降低了原有基于FFT的信道盲辨识算法的复杂度,同时提升其对阶数的鲁棒性.
  • 摘要：针对大规模MIMO通信系统研究了一种基于码本的有限反馈大规模3D MIMO多用户传输方法,给出一种基于水平和垂直方向码字直积的3D MIMO码书设计方案,并提出了两种垂直码本设计方法,且在合理的调度方案下,对所设计的码本进行了仿真分析.仿真表明本文所提的三维码本相对于二维码本以及传统的三维DFT直积码本,提高了系统频谱利用率和吞吐量性能.
  • 摘要：在回信号的假设条件下,传统的线性波束形成技术仅仅利用了天线阵列观测矢量的协方差矩阵.然而,现代通信领域中的很多人工调制信号具有非圆特性,观测矢量不仅存在协方差矩阵,还存在伪协方差矩阵.宽线性波束形成技术是针对非回信号环境提出的一类新技术,该类技术通过构造一个包含天线阵列观测矢量及其共轭的扩展观测矢量,建立有利于特定方向信号接收的目标函数及约束,推导出相应的扩展权重矢量.同传统线性波束形成技术相比,宽线性波束形成技术对非回信号的接收性能有了明显提升.本文介绍了回信号和非回信号定义,给出了阵列模型并介绍了最小方差无畸变响应波束形成,对各种宽线性波束形成算法进行了综述,并对宽线性波束形成技术的下一步研究方向进行了展望.
  • 摘要：基于多维标度(Multidimensional scaling,MDS)的定位算法,利用移动站与多个基站两两节点间距离的相关性对移动站进行定位,其高稳健性近年来已被证实.但是其性能有限,即使在测量噪声很小的情况下MDS算法也无法达到克拉美罗下界.本文提出了一种新颖的基于到达时间(Time of arrival,TOA)定位方法的复数MDS方法.不同于经典多维标度算法,这种算法并不需要对标度生成矩阵进行奇异值分解,而是对本文定义的一个复数距离矩阵进行奇异值分解获得更多信息从而得到更好的性能.本文对该算法进行了计算机仿真,并与另外几种定位方法做出比较.
  • 摘要：基于时频混叠信号的循环平稳特性,计算其循环谱并用形态学滤波的思想提取含有载频与码元信息的截面的谱峰,而后进行搜索从而实现估计.解决了参数配对的问题,并且由形态学滤波在提取谱线时有效降低背景色噪声.同时探究了多径与多普勒频移信道下该算法对估计精度的影响.经仿真验证,该算法能实现BPSK与8QAM任意混合后的载频与码元速率估计,具有抗噪声性能好、精确度高等优点.
  • 摘要：协作频谱检测技术可以有效解决认知无线网络本地检测存在的信道衰落、隐藏终端等问题.本文研究了加权协作频谱检测技术,提出一种基于可信度的协作频谱检测算法.每个感知节点基于最大最小值特征值检测完成本地频谱检测,并与融合中心的全局检测结果进行比较,估计各自感知节点的频谱检测可信度;融合中心利用切尾平均法计算参与频谱协作检测的可信度门限,并选择可信度大于门限的感知节点参与协作频谱检测.该算法有效降低了认知网络协作检测的复杂性,提高了频谱检测性能,在噪声波动环境下具有良好的鲁棒性.仿真结果表明,算法频谱检测性能要优于其他加权算法1～3 dB,节省系统开销43.75％左右.
  • 摘要：主要研究中继协作波束成形和基站端线性均衡向量的联合优化设计问题.考虑在上行多用户中继网络中,每个用户可以独立地通过分布式的中继节点向多天线基站发送信号.针对以上模型,本文提出了两种有关联但是不同的设计方法.在第一种方法中,力求在每一个信干噪比不小于一定阈值的情况下,最小化所有中继节点总的传输功率;在第二种方法中,考虑在中继节点满足一定功率约束的情况下,使最小的信干噪比最大化.通过数学转换发现,最优化的基站端线性均衡向量是由中继加权向量唯一确定并可以写成闭式解的形式,这样便可以把多变量优化问题转化为单变量优化问题,进而利用schur补和半正定松弛等,将原问题转化成可以用凸优化方法直接解决的问题,仿真结果表明与已有方法相比,本文方法性能更佳.
  • 摘要：研究了多输入多输出(Multiple-input multiple-output,MIMO)阵列中高效的到达角(Direction-of-arrival,DOA)估计方法.传播算子(Propagator method,PM)算法是一种低复杂度的算法,因为它不需要对互相关矩阵进行特征值分解,也无需要对接收数据进行奇异值分解.因此本文提出了MIMO阵列中一种基于PM和降维变换的DOA估计方法.该算法在无需谱峰搜索的情况下获得了较好的估计性能.相比于传统的PM算法,本文提出的算法复杂度更低,并且估计性能更好.此外,本文推导了该算法的估计误差以及克拉美罗界,仿真结果验证了该算法的有效性.
  • 摘要：针对正交频分多址接入(Orthogonal frequency division multiple access,OFDMA)系统中多业务资源调度问题,提出了一种基于服务质量(Quality of service,QoS)的最小性能保证的资源机会调度算法.以系统总吞吐量优化为目标,根据业务的QoS参量设计子载波调度参数,并利用图论中最大加权双向匹配问题的求解算法,在各业务间公平分配子载波资源,保证了各业务的QoS要求.仿真结果表明,所提算法在保证各业务的最低速率要求的前提下有效地提高了系统总吞吐量性能.
  • 摘要：机载气象雷达是商业飞机强制安装的机载电子设备,可以称得上是“双眼”,它对于保障飞行安全具有举足轻重的作用.目前,机载气象雷达关键技术尚掌握在国外生产厂商手中.本文从机载气象雷达系统和机载气象雷达涉及的信号处理技术(包括降水目标检测、湍流检测和低空风切变检测、地杂波抑制等)两个方面论述了机载气象雷达的发展历程,指出了其中的关键技术和尚待解决的问题.最后,本文针对下一代具有增强型检测能力的机载气象雷达系统及其相关技术进行了评述.

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