基于FrFT的欠采样LFM信号分离与参数估计

基于分数阶傅里叶变换，本文提出了一种欠采样条件下的宽带与窄带线性调频信号分离与参数估计方法。该方法先由延迟相乘和牛顿迭代算法估计信号的调频斜率，然后在分数阶傅立叶变换域进行滤波，实现信号分离。最后对欠采样信号解频率模糊，估计信号的初始频率。仿真表明了该方法分离宽带与窄带线性调频信号的可行性与分离后信号参数估计的有效性。     

基于变形FrFT和线性同余的光学图像加密算法

基于双随机相位编码光学图像加密系统,利用线性同余发生器（LCG）生成随机相位,结合变形分数傅里叶变换（AFrFT）,提出了一种改进的光学图像加密方法。方法的特点是：LCG函数的4个参数都可作为密钥;相比常规FrFT,变形FrFT的分数阶数目多1倍;算法密钥的数量从2重增加到8重,并且还有2个辅助密钥,大大提高了加密系统...     

微弱LFM信号的FrFT检测能力分析

基于分数阶傅里叶变换（FrFT）检测线性调频（LFM）信号广泛应用于雷达、通信、声呐和电子战领域,但缺乏对检测灵敏度的定量分析。为此,研究了FrFT对微弱LFM信号的检测能力。根据FrFT思想和二元假设检验理论,推导了检测概率和虚警概率的数学表达式。由于表达式是关于LFM信号频谱的函数,因此区分快变信号和慢变信号对LFM的频谱进行了合理近似。基于接收机工作特性曲线分析了FrFT检测LFM信号的灵敏度。仿真比较了FrFT与传统傅里叶变换（FT）对微弱LFM信号的检测能力,结果表明FrFT对LFM信号的检测灵敏度和信号累积能力均优于FT。     

基于共轭噪声组的宽带噪声雷达机动目标参数估计

宽带噪声雷达参数估计时通常会采用宽带互模糊函数的方法,但是在处理机动目标时这种方法需要在距离、速度及加速度3维搜索而导致运算量巨大,为此该文提出一种基于共轭噪声组的机动目标参数估计算法。该算法首先根据回波伸缩效应预设多路通道,每路通道截取固定长度的噪声组内信号进行混频,然后利用分数阶傅里叶变换(FrFT)估计混频信号的多普勒相位,根据相位信息构造补偿函数,并对补偿后的噪声组信号利用频域尺度相关(FSC)算法估计回波的时延,最后联立多普勒相位及时延信息获取目标的距离、速度和加速度。该算法避免了目标参数3维搜索的过程,无需时域重构回波信号,较宽带互模糊函数方法极大地降低了运算量,整个算法都可通过快速傅里叶变换(FFT)实现,便于系统实时处理。仿真结果验证了该算法的有效性及优势。     

基于离散分数阶傅里叶变换的二维跳频通信系统及性能分析

传统跳频(FH)通信技术具有抗干扰能力强、截获概率低等优点,广泛应用在军民领域。针对检测传统跳频的手段越来越成熟,信息易被截获的问题,该文借鉴正交频分复用(OFDM)系统框架,提出一种基于离散分数阶傅里叶变换(DFrFT)的时宽与起始频率跳变的分数阶跳频(FrFT-FH-VTFB)系统,设计了一种新的系统框架,实现信息隐蔽传输的同时,通过DFrFT的工程实现规避传统跳频工程应用中跳速受频率合成器限制的问题。该系统通过两组不同伪随机序列选取时宽与起始频率跳变的Chirp基信号,实现系统参数的多维变换,打破系统的周期特性。此外,建立了系统发送与接收两端数学模型,并在此基础上推导了系统在白噪声信道下的理论误码率。仿真结果表明,该文所设计的系统有较好的抗衰落性能;且功率谱淹没在噪声之下,时频域特征无明显周期特性,有较好的隐蔽性。     

Improved Fractional Fourier Transform Based Receiver for Spatial Multiplexed MIMO Antenna Systems

In this work the performance of a Fractional Fourier transform (FrFT) based Minimum Mean Squared Error receiver for MIMO systems with space time processing over Rayleigh faded channels is presented. The proposed receiver called Optimum FrFT based MIMO receiver (OFMR) shows improved performance outperforming the simple MMSE receiver in Rayleigh faded channel.

Discrete Transforms and Matrix Rotation Based Cancelable Face and Fingerprint Recognition for Biometric Security Applications

The security of information is necessary for the success of any system. So, there is a need to have a robust mechanism to ensure the verification of any person before allowing him to access the stored data. So, for purposes of increasing the security level and privacy of users against attacks, cancelable biometrics can be utilized. The principal objective of cancelable biometrics is to generate new distorted biometric templates to be stored in biometric databases instead of the original ones. This paper presents effective methods based on different discrete transforms, such as Discrete Fourier Transform (DFT), Fractional Fourier Transform (FrFT), Discrete Cosine Transform (DCT), and Discrete Wavelet Transform (DWT), in addition to matrix rotation to generate cancelable biometric templates, in order to meet revocability and prevent the restoration of the original templates from the generated cancelable ones. Rotated versions of the images are generated in either spatial or transform domains and added together to eliminate the ability to recover the original biometric templates. The cancelability performance is evaluated and tested through extensive simulation results for all proposed methods on a different face and fingerprint datasets. Low Equal Error Rate (EER) values with high AROC values reflect the efficiency of the proposed methods, especially those dependent on DCT and DFrFT. Moreover, a comparative study is performed to evaluate the proposed method with all transformations to select the best one from the security perspective. Furthermore, a comparative analysis is carried out to test the performance of the proposed schemes with the existing schemes. The obtained outcomes reveal the efficiency of the proposed cancelable biometric schemes by introducing an average AROC of 0.998, EER of 0.0023, FAR of 0.008, and FRR of 0.003.     

基于分数阶Fourier变换的并行组合扩频Chirp水声通信系统研究

Chirp信号具有较大的时宽带宽积,因此具有较强的抗多普勒扩展的能力,近年来在水下通信环境中得到广泛应用。但由于水声信道带宽非常有限,而Chirp信号又是一种宽带的信号,因此水下多载波Chirp系统中的的通信速率一般较低。利用Chirp信号在分数阶Fourier变换(Fractional Fourier Transform,FrFT)的最佳分数阶变换域的冲激特性,结合并行组合扩频(Parallel Combinatory Spread Spectrum,PCSS)技术,本文提出了一个基于FrFT的并行组合扩频Chirp水声通信系统。该系统的特点是:一方面充分利用Chirp信号的性质,在保证可靠性的同时,省去均衡环节,大大简化通信系统接收端结构;另一方面,通过并行组合多载波的选择方式有效提升了系统的速率,提高了系统的频带利用率。通过在计算机仿真和实验室水池实验验证了该系统的性能。     

分数阶傅里叶和压缩感知自适应抗频谱弥散干扰

频谱弥散(SMSP)干扰与线性调频雷达信号之间存在大量的时频域耦合,干扰效能突出。该文提出一种信息域的抗SMSP干扰的信号处理算法,根据SMSP干扰信号的形式与特点,通过自适应改变压缩感知的干扰基字典,同时匹配雷达信号与干扰信号的调频率,构建压缩感知求解模型并基于凸优化算法完成信号重构,最终实现干扰信号的识别及雷达信号的提取。该算法中冗余字典的构造采用了Pei型分数阶傅里叶快速分解方法,不需要反复对信号进行时频域解耦,并且迭代次数较少,运算效率较高。

     

脉冲噪声下基于压缩变换函数的LFM信号参数估计

针对现有线性调频(LFM)信号参数估计方法在脉冲噪声下性能退化甚至完全失效的问题,该文提出一种脉冲噪声下估计LFM信号参数的新方法。该文构造了一种新的压缩变换(CT)函数,分析了该函数在零点附近的近线性,推导了任意随机变量经该函数变换后的2阶矩有界,证明了函数变换前后LFM信号的初始频率和调频斜率信息不变。将经过函数变换后的信号进行分数阶傅里叶变换(FrFT),根据FrFT域中峰值坐标和信号参数的关系,寻找变换域中的峰值点,实现信号参数的估计。仿真实验表明,该方法可有效抑制脉冲噪声且能准确估计出信号的参数信息,实现简单,不需要噪声的先验信息,具有良好的稳健性。