超奈奎斯特相干光传输系统载波频偏估计算法

提出一种基于训练序列相位差+调频Z变换（CZT）的两级频偏估计算法。该方案采用设计的时域训练序列块并结合块内和块间多次平均平滑噪声影响,以较低开销实现频偏的稳定粗估计,并进一步基于第一级频偏粗估计设定第二级CZT估计范围,以较低计算复杂度完成最终高精度频偏估计。三载波128 GBaud偏振复用十六进制正交幅度调制（PM-16QAM）超奈奎斯特（FTN）波分复用（WDM）系统的仿真结果表明,加速因子为0.95、0.90、0.85时,所提算法训练开销仅为1.56%,即可实现-8～8 GHz范围内的稳定频偏估计,残余频偏分别为2、2.5、3 MHz左右。与估计精度基本相当的传统盲四次方FFT频偏估计算法相比,所提算法的总体计算复杂度显著降低,约为传统算法的8%。     

基于卡尔曼滤波的低复杂度去混响算法*

在电话会议、智能音箱等应用场景下,传声器往往处在声源的远场。混响信号的存在会掩蔽后续到达的直达声信号,降低传声器接收信号的语音质量,以及语音识别系统的准确识别率。多通道线性预测算法是一种经典的盲去混响算法,但该算法往往具有较高的计算复杂度。本文提出了一种简化的卡尔曼滤波更新算法,通过对角化卡尔曼滤波器状态向量误差协方差矩阵,降低了自适应多通道线性预测去混响算法的复杂度。通过与现有分块对角简化算法对比发现,本文提出的简化算法在保证语音质量的同时,进一步降低了原卡尔曼滤波算法的复杂度。     

基于感兴趣区域的低复杂度多描述编码方法

针对在不可靠网络中传输包含感兴趣区域图像的问题,提出了一种低复杂度、高效、鲁棒的编码方法.该编码方法建立在多路径网络传输结构的基础上,采用多描述编码思想,把图像信息分成几个描述;为了保护感兴趣区域,在每个描述中对这部分区域增加冗余度,并分别通过不同的路径传输.该编码方法实现了信号传输鲁棒性和编码效率的调节控制,并与各种高性能的图像或视频压缩技术相兼容.实验表明,该方法在提高图像在网络上传输鲁棒性的同时,也能有效地保护感兴趣区域,重建图像的感兴趣区域及背景区域的信噪比指标都有了明显的提高.     

电子稳像的分层位平面全局运动估计算法

提出一种分层位平面匹配的快速全局运动估计算法.算法充分利用多分辨率思想,在每一层选用不同位平面进行匹配以找到运动矢量|利用层内块运动的空间相关性和层间矢量传递性,来自适应地选择搜索起始点|同时设定阈值,对运动矢量满足准确度的子块,直接结束搜索|将所得到的各子块的运动矢量作为集合,根据其统计规律,找到出现概率最大的样本作为正确的全局运动矢量.实验表明,该算法计算速度快,且与块匹配全搜索相比,其误差小于半个像素,能够达到快速准确进行全局运动估计的能力.     

小快拍高分辨目标方位估计算法 GMUSIC的性能分析*

针对水下运动阵列在运动过程中进行方位估计时存在快拍不足的问题,研究了基于随机矩阵理论的MUSIC改进算法GMUSIC,该方法通过Stieltjes变换建立起统计协方差矩阵真实特征值、特征向量与样本协方差矩阵之间在逼近域中的关联,以修正样本协方差特征分解的结果,进而实现小快拍方位估计。仿真与试验表明:GMUSIC算法可以更好地分辨相邻目标,且需要的快拍数较MUSIC算法要少;在低信噪比情况下,GMUSIC算法方位估计均方根误差远小于MUSIC算法,估计成功概率远大于MUSIC算法。因此,GMUSIC算法适用于解决水声目标的小快拍方位估计问题。     

低复杂度的光空时网格编码

根据光通信的特点,提出一种基于脉冲位置调制(PPM)的低复杂度光空时网格码。该方案在发射端利用延迟分集思想,建立了信号在时间和空间上的关联性。在接收端采用反馈干扰抵消算法(FICA),并对消除干扰后的信号进行最大似然判决来完成译码。该方案以牺牲发射分集的性能来换取译码复杂度的降低,从而降低了对系统计算能力的要求。以天线数为2和3为例,分析了该算法与Viterbi译码算法的计算复杂度。仿真结果表明,当分集增益相同时,相对于采用Viterbi译码算法的系统,所提方案的译码复杂度分别降低了93.75%和95.84%,而其误码性能的恶化仅为3dB和4.77dB。     

高分辨目标方位估计算法──递增阶数多参数估计的理论与实验研究

本文内容分理论研究和实验研究两部分。首先,对高分辨目标方位估计算法IMP提出了两种改善其收敛速度的方法。利用这两种改进方法,可将原算法的收敛速度提高一倍。计算机仿真验证了改进方法的有效性。其次,针对该算法进行了水池实验研究,实验分析结果显示,IMP算法能够有效地分辨和估计非等功率的两个相干信号源。     

一种低复杂度的稳健自适应波束形成

稳健自适应波束形成可以解决经典自适应波束形成在非理想条件下(如存在方位失配、阵元位置误差、非平面波传播等)性能下降的问题,因而受到广泛关注,但目前多数稳健自适应波束形成方法计算复杂度高,在高信噪比时性能下降。为此,研究提出了一种分别重构干扰协方差矩阵和噪声协方差矩阵的低复杂度的稳健自适应波束形成方法,以减小计算量,提高稳健性。仿真实验表明,该算法能获得近似最优的输出信干噪比和更好的稳健性。     

低复杂度的MIMO声呐协方差矩阵重构方法*

多输入多输出声纳在对目标进行测向时会产生复杂的运算量,从而降低算法的测向效率。针对这一问题,提出了一种基于降维变换方法的低复杂度协方差矩阵重构方法。该方法能够抑制噪声,提高目标侧向性能。首先利用降维变换方法对接收信号进行波束形成,获得低维度的协方差矩阵,再对矩阵进行Toeplitz处理,抑制矩阵的相干性。所得到的新的协方差矩阵,通过特征分解获得噪声子空间和信号子空间,利用MUSIC方法进行测向。为了进一步降低运算复杂度,利用阵型所满足的旋转不变性,可以采用ESPRIT算法对目标进行波达方向估计。理论分析和实验结果表明,该方法有效降低了运算复杂度,提高了算法的测向性能。在有限快拍数的情况下,与传统测向方法相比,具有运算速度快,目标分辨力强的特点。     

参量阵扬声器低复杂度单边带调制技术

调制技术决定了参量阵扬声器的性能。递归单边带调制由于失真小,所需带宽低等优点,被参量阵扬声器广泛采用。然而在递归单边带调制方法中,采样频率通常为超声载波的数倍,导致均衡滤波和希尔伯特滤波所需计算量较大。本文提出了一种新的参量阵扬声器调制技术。均衡滤波和希尔伯特滤波均在较低采样频率下进行;再通过升采样技术完成信号调制。实验表明,该方法可以在不降低系统性能情况下,减小实现所需计算量。     

有限长正方形柱导体电容值的一个新的计算法

自由空间孤立导体的电容的计算新近受到了重视,因为这个计算是多电极系统的电极间互电容计算的第一步。本文提出采用混合的外接及内接曲面的方法来求得待计算导体电容的上限及下限,这个方法用在特殊截面同轴线特性阻抗的问题上收到了较好的效果。 试取图1中所示的有限长正方柱的自由空间的电容问题。文献[2]中已出现用外接及内接旋转长椭球曲面给出的此电容值粗的下限及上限。显然,如以一同长度的内接圆柱体的电容作为这个正方形柱的电容的下限,即可得到一个较大的下限。计算指出,如     

基于奇异值分解的矩阵低秩近似量子算法

在大数据时代,高效的数据处理至关重要,量子计算具有平行计算能力,为方便处理数据提供了新的解决途径.本文提出了一个基于奇异值分解的矩阵低秩近似量子算法,复杂度为O [log(pq)].在核磁共振量子计算系统完成了算法的原理演示,选择一个8 × 8维的图像矩阵,实现共振跃迁算法的哈密顿量H的时间演化,用量子态层析法分别读出密度矩阵的不同成分,对密度矩阵进行重构,保真度为99.84%,在误差范围内验证了本文提出的矩阵低秩近似量子算法的正确性.而通过奇异值分解计算低秩矩阵的经典算法的复杂度是O[poly(pq)],量子算法与经典算法相比,实现了指数加速.     

快速收敛的低复杂度稀疏水声信道估计方法*

针对水声信道的稀疏特性,本文基于集员L1范数约束比例调节仿射投影算法,在不增加稳态误差的前提下,首先采用一种鲁棒集员滤波思想,通过设定动态误差门限加速算法收敛速度;另外针对其矩阵计算复杂度高问题,利用历史的比例调节矩阵优化信道更新方程,使得某些过程矩阵可通过递归方法更新,从矩阵运算角度降低了计算复杂度。湖试和海试数据处理结果表明,面对弱时变和强时变信道时,此方法相对已有稀疏水声信道估计方法略微降低稳态误差的同时具有更快的收敛速度,并从矩阵运算和迭代次数两个方面降低了计算复杂度。     

基于纹理特征的图像复杂度研究

为了更好地描述图像内部的复杂程度,建立图像复杂度与各指标之间的数学模型是研究图像复杂度最关键的一步。首先从图像纹理出发,试图建立图像复杂度与各指标之间定量、精确的数学关系描述。针对目前图像复杂度与各衡量指标之间没有明确的数学关系的特点,文中采用灰度共生矩阵对纹理的主要特征参数进行分析,提出了基于BP神经网络的图像复杂度评价方法,建立了图像复杂度与各个指标之间非线性的数学评价模型。通过大量的图片对神经网络进行训练学习,得到各指标的权重值。验证结果表明,所建评价模型能够真实地反映图像内部的复杂程度,获得的实验结果与人类视觉感知的结果基本一致。对于将BP神经网络应用于图像复杂度的研究具有一定的参考价值。     

基于复杂度的针刺脑电信号特征提取

为探究针灸刺激对大脑活动产生的影响,文章设计了4种针刺频率针刺右腿足三里穴获取脑电的实验.首次采用排序递归图和关联维数方法提取针刺脑电信号的复杂度参数来反映针刺大脑的功能状态,并基于这些方法研究了针刺作用对大脑功能区域的影响以及不同针刺频率与脑电复杂度的相关性.发现针刺时脑电的复杂度高于针刺前,尤以频率为100次/min的针刺影响最为明显;从FP2, F7, T3导联脑电中提取的确定性指标(DET)可作为区分针刺状态与针刺前状态的一种特征参数. 关键词： 针灸 脑电 排序递归图 关联维数     

无线视频传感阵列低复杂度多视点视频编码方案

基于网络中心节点的运动矢量外推技术,提出了一种无线视频传感阵列的低复杂度多视点视频编码方法。该方法考虑到密集型视频传感阵列各视点间通信复杂、布线繁重、且位于各相机节点内的编码器由于计算能力、功耗等限制难以完成复杂的编码过程等特点,利用运动矢量外推逼近技术将大量的运动估计运算从视频编码端移到了网络中心节点,使得新编解码框架下编码器的运动估计的计算复杂度只有传统全搜索运动估计运算的0.3%,降低了系统传感阵列编码端功耗。实验结果表明,该方法的率失真性能比H.264-I帧高出4 dB以上,接近H.264-P帧编码,优于基于Wyner-Ziv理论的分布式多视点视频编码方法。     

基于图像压缩算法的计算复杂度的讨论

多级树集合分裂算法是一种简单有效的嵌入式零树编码算法,但它需要多次重复运算,复杂程度高,降低了编码效率.针对该算法的不足,提出了一种改进的多级树集合分裂算法,在相同的小波变换条件下,通过增加零树深度,减少了表示位置信息的系数,提高了表示有效系数的信息,该算法改变了原来的扫描顺序,便于并行处理.实验表明在压缩性能相同的情况下,提高了编码效率.     

低复杂度的盲源分离和去混响联合优化方法

提出了一种低复杂度的基于加权预测误差(WPE)的独立低秩矩阵分析(ILRMA)方法。与现有的WPE-ILRMA方法把预测矩阵当成一个整体来处理不同,所提方法将预测矩阵展开来推导代价函数,利用不同声源的混合滤波器和分离滤波器之间的正交性简化代价函数的优化过程,进而以更低的计算复杂度对混合信号去混响。通过利用解耦预测矩阵和分离滤波器之间的关系,所提方法将维数较大的矩阵求逆转化为维数较小的矩阵求逆,从而取得了比WPE-ILMRA方法更低的计算复杂度。在最大似然框架下推导了所提方法的代价函数,并采用坐标梯度下降算法来估计参数。实验结果表明,所提方法能以更低的计算复杂度和更高的稳定性取得与WPE-ILRMA方法相似的分离性能。     

水声通信低复杂度最大似然联合均衡译码方法

现有Turbo均衡采用迭代联合均衡译码结构,这一迭代过程在信噪比高于某一门限后才能产生正向的迭代增益,当信道码间干扰较为严重或者采用高阶调制方式时,该信噪比门限较高;同时,现有Turbo均衡的性能还受限于其交织器长度,故当码块长度较短时,其性能并不理想。针对以上问题,提出了一种基于Spinal码的联合均衡译码方法。首先,该方法采用非迭代的最大似然联合均衡译码结构,有效避免了Turbo均衡迭代结构所带来的信噪比门限高问题;其次,该方法采用信息混合能力更强的Spinal码,有助于提高码块长度受限时的误码率性能;最后,该方法利用Spinal码可以有效增加相似信息序列间汉明距离的特点,将联合均衡译码时间复杂度降低为仅随信息序列长度与信道响应长度呈线性增长,解决了本方法难以实际应用于实时水声通信的难题。在抚仙湖湖试中,同样实现速率为3.34kbps数据通信,该方法的误码率优于Turbo均衡方法两个数量级以上。时变水声信道下的仿真以及湖试结果表明,该方法在码长受限的情况下仍在复杂水声信道中表现出更好性能,其所需的最低输入信噪比显著低于现有Turbo均衡方法。