基于FPGA的BAN认证算法硬件实现

针对智能传感节点采集的隐私生理信息在人体局域网(body area network, BAN)通信过程中存在的安全隐患问题,结合BAN的IEEE 802.15.6标准,提出一种将挑战/应答(challenge/response)的身份认证机制应用到BAN的认证中的设计方案,该方案使用HMAC-SHA256算法。采用硬件描述语言Verilog和流水线(pipeline)设计思想对该算法进行硬件实现。在Quartus II集成开发环境下,以Altera公司的Cyclone IV系列ED2-115开发板作为硬件平台完成了设计综合,并使用Modelsim软件进行功能仿真,验证了算法的正确性。实测结果显示,该方案满足BAN系统功耗和资源消耗的设计要求,可应用于BAN的身份认证设计。     

基于形态学和提升小波的心电信号去噪方法研究

心电信号是一种典型的微弱信号,含有大量噪声,还具有强烈的非线性和非平稳性.针对传统小波计算量大,很难同时将心电信号中高频和低频噪声去除的问题,提出一种结合形态学与提升小波阈值去噪的算法,通过形态学滤波器去除信号的低频噪声,提升小波阈值去噪法去除信号中的高频噪声.经过对MIT-BIH心律失常数据库中的心电信号进行仿真,结果表明,结合形态学算法与提升小波去噪算法的去噪方法,能同时有效去除信号中的低频和高频噪声,提高了心电信号的质量.     

基于802.15.6的分组检测算法设计与仿真

针对BAN(body area network)系统传输数据分组具有突发性的特点,设计了一种基于数字匹配滤波器和自适应门限判决的分组检测方法.根据数字匹配滤波器的原理和BAN调制信号的特点分析获得了相关峰值的计算方法,采用自适应门限判决的方法对相关峰值进行判决实现分组检测,并利用Matlab对算法性能进行了仿真.仿真结果表明,采用的分组检测算法在一定频偏范围内均具有较高的检测概率.     

基于差分阈值与模板匹配的心电R波提取算法

心电信号(electrocardiogram,ECG)是人体最重要的体征信号之一,R波是心电信号中最明显的特征参数.R波的正确提取是计算心率、分析心率变异性等其他参数的基础.以一阶差分为基础,结合模板匹配算法,在匹配的过程中采用阈值比较和匹配系数的心电R波检测方法,提高了R波检测的准确率.实验表明,该算法能够快速准确地检测心电信号数据中R波特征值.     

一种连续无创血压监测头带的研究

目前大多数无创血压测量采用的是袖带示波测量法,仪器携带不方便;通过气泵对袖带进行充放气,测量周期长,不能够对人体血压进行连续地测量,考虑研制穿戴式血压测量头带,对人体血压进行无创连续测量.采用高分辨率心电采集芯片ADS1292R采集头部微弱心电信号(electrocardiogram,ECG),同时使用反射式光电传感器在眉骨处采集时间上严格同步的光电容积脉搏波信号(photoplethysmography,PPG).分别定位ECG和PPG的特征点,计算PPG信号传播延迟(pulse wave transit time,PWTT),并和同一时刻血压值进行相关性分析以及回归分析,建立血压测量模型,即可根据PWTT求得血压.对试验者进行实验表明,采用该便携式无创血压检测装置与传统无创血压测量法对比,误差维持在5％以内.该检测头带信号采集均在头部完成,穿戴方便,功耗低,舒适性强,是一种可行的便携无创连续血压监测装置;同时可将检测结果通过蓝牙实时传至用户手机或PDA装置显示并存储,完成长时间动态血压监护.     

新型心电信号检测带通滤波器的设计

提出了一种新型的用于心电信号检测的带通滤波器.心电信号是常见的生物电信号,低频达到0.1 Hz,高频分量超过100 Hz,其检测电路中需要一个0.1-100 Hz的带通滤波器.由于0.1 Hz的低截止频率和片上电容、电阻值的限制,采用传统滤波器设计方法很难达到设计要求.为寻找结构简单而性能达标的滤波器结构,引入了电流舵技术,用低通滤波器和高通滤波器串联的方式,使用不超过10 kΩ的电阻和不超过6 pF的电容就可以实现低达0.026 7 Hz的截止频率.该滤波器在SMIC 0.18 μm工艺下进行设计与仿真,经过仿真验证,该滤波器在1.8V工作电源的情况下获得了0.026 7-202 Hz的通频带,低于168 μV的输入参考噪声;0.1-100 Hz频带内相移小于±30°,带内波动小于1 dB,滤波器整体功耗为311 nW.该滤波器结构简单,所需电阻电容值小,具有低噪声、低功耗的特点.     

高公平性的OFDMA自适应资源分配方案

针对基于速率自适应准则的正交频分多址自适应资源分配中系统容量和用户公平性的不兼容性问题,提出一种高公平性的自适应资源分配方案.该方案通过基于高公平性的子载波分配算法和基于模拟退火的人工蜂群算法的功率分配实现.在子载波分配算法中,通过引入比例因子a,将子载波分为两部分,首先选取a N个子载波分配给速率比例低的用户,以保证用户间的高公平性;然后将剩余子载波分配给信道增益最高的用户,且每个用户最多只能分配一个子载波,以提高系统容量.在功率分配中,利用基于模拟退火的改进人工蜂群算法实现在所有用户之间的功率寻优,以此获得更大的系统容量.仿真结果表明:所提出的方案不仅保证了用户之间的高公平性,而且有效增加了系统容量,证明了该算法的有效性.     

基于EAST改进的任意方向场景文本检测

高效和准确的场景文本(efficient and accuracy scene text,EAST)检测算法速度快且结构简单,但是由于文本结构的特殊性,导致在检测中尺寸较小的文本会被遗漏,而较长的文本则完整性较差.针对EAST算法存在的问题提出一种新的自然场景文本检测模型.该方法利用自动架构搜索的特征金字塔网络(neural architecture search feature pyramid network,NAS-FPN)设计搜索空间,覆盖所有可能的跨尺度连接提取自然场景图像特征.针对输出层进行修改,一方面通过广义交并比(generalized intersection over union,GIOU)作为指标提升边界框的回归效果;另一方面通过对损失函数进行修改解决类别失衡问题.输出场景图像中任意方向的文本区域检测框.该方法在ICDAR2013和ICDAR2015数据集上都取得了较好的检测结果,与其他文本检测方法相比,检测效果也得到了明显提升.     

基于深度学习的MIMO系统联合优化

自动编码器神经网络可将通信系统重新构建为端到端的任务,从而实现整个系统的联合优化。针对基于深度学习的2用户与4用户多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)系统联合优化问题,提出将自动编码器运用到系统中,将整个通信系统的发射端和接收端视为自动编码器的编码和译码部分,利用交叉熵损失加权和函数进行训练学习,从而获得优化的系统模型,并进一步分析得出每个用户的误比特率及所有用户的平均误比特率。实验结果表明,基于自动编码器所构建的MIMO通信系统相比于传统的通信系统具有更优的系统性能。     

基于完备循环差集的大围长Type-Ⅱ QC-LDPC码的构造

针对当前type-Ⅱ准循环低密度奇偶校验(quasi-cyclic low-density parity-check, QC-LDPC)码的校验矩阵中存在权重为2的循环矩阵(weight-2 circulant matrices, W2CM)导致Tanner图更容易产生短环,从而影响迭代译码收敛性的问题,基于完备循环差集(cyclic difference sets, CDS)提出了一种围长为8的type-Ⅱ QC-LDPC码的新颖构造方法。该方法构造的校验矩阵由权重为0的零矩阵、权重为1的循环置换矩阵和W2CM组成,保留了type-Ⅱ QC-LDPC码的具有更高最小距离上界的优点,改善了码的纠错性能;且Tanner图中无4、6环的出现,译码时具有较快的收敛速度。仿真结果表明:所构造的围长为8的type-Ⅱ QC-LDPC码在加性高斯白噪声信道下采用和积算法迭代译码时具有较好的纠错性能且无错误平层现象。