针对传统谱分析仪不具有实时谱检测功能且非平稳瞬态信号分析能力不足的问题,提出一种实时谱分析方法并利用FPGA(field-programmable gate array)平台硬件实现。该方法采用长度逼近平稳信号的观察窗、多相滤波器组、线性调频Z变换(chirp Z transform,CZT)频谱细化算法和谱分析算法实现信号实时谱分析。根据系统时延分析和用户输入参数对FPGA各模块时钟频率与运算参数进行配置。仿真结果表明,该方法克服了传统基于快速傅里叶变换(fast fourier transform,FFT)算法全景谱分析和短时傅里叶变换时频相互制约的缺陷;对于平稳信号频率测量误差小于0.6%和功率误差小于4.5%,系统最大时延小于37μs;对于长度为32.768μs的非平稳信号最大时间测量误差和频率测量误差分别为0.836μs和94 k Hz。该设计除有22.558μs的初始计算延时外,对连续数据处理具有实时性能。
为提高传统压缩感知(CS)恢复算法的抗噪性能,结合观测矩阵优化和自适应观测的思想,提出一种自适应压缩感知(ACS)算法。该算法将观测能量全部分配在由传统CS恢复算法估计的支撑位置,由于估计支撑集中包含支撑位置,这样可有效提高观测信噪比(SNR);再从优化观测矩阵的角度推导出最优的新观测向量,即其非零部分设计为Gram矩阵的特征向量。仿真结果表明,随着观测数增大,Gram矩阵非对角元素的能量增速小于传统CS算法,并且分别在观测次数、稀疏度和SNR相同的条件下,所提算法的重构归一化均方误差低于传统CS恢复算法10 d B以上,低于典型的贝叶斯方法 5 d B以上。分析表明,所提自适应观测机制可有效提高传统CS恢复算法的能量利用效率和抗噪性能。
针对单载波频分多址接入(single carrier frequency division multiple access,SC-FDMA)系统在在多用户的情况下依然存在较高峰均比(peak to average power ratio,PAPR)问题,提出采用正交频分多址接入(orthogonal frequency di-vision m...
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针对单载波频分多址接入(single carrier frequency division multiple access,SC-FDMA)系统在在多用户的情况下依然存在较高峰均比(peak to average power ratio,PAPR)问题,提出采用正交频分多址接入(orthogonal frequency di-vision multiple access,OFDMA)系统中的μ律压扩和指数压扩2种非线性压扩方法来降低SC-FDMA系统的PAPR。仿真结果表明,这两种压扩方案能有效地降低SC-FDMA系统的PAPR,并且指数压扩方案比律压扩方案能更有效地降低系统的PAPR。同时,对信号的压扩变化将影响到系统的误码率(bit error ratio,BER):当信噪比条件较差时,两种压扩变化均改善了SC-FDMA系统的BER;但是随着信噪比的提高,使用这两种压扩方案会带来系统的BER性能损失。
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