MIMO-OFDM系统中时间-频率双选择性衰落信道的信道估计

数据的高速传输以及终端的高速移动，导致无线通信信道具有时间选择性与频率选择性两个特征，对MIMO-OFDM系统中基于导频的时间-频率双选择性衰落信道的信道估计问题进行了研究。首先，利用复指数基扩展信道模型来表示一个OFDM符号周期内双选择性衰落信道的变化；然后基于该复指数基扩展信道模型，提出了一种有效的MIMO-OFDM双选择性衰落信道的估计方法；最后在该估计算法的基础上，基于信道估计均方误差最小准则，对导频及其参数进行了优化设计，主要包括导频的个数、导频的插入位置以及导频的表达形式等，实验结果表明本文的算法在时间-频率双选择性衰落信道下具有很好的性能，并与理论分析结果相吻合。     

激光混沌同步及其在光纤保密通信中的应用

通过耦合激光混沌同步系统和光纤传输信道, 提出光纤混沌保密通信设想; 建立了半导体激光器激光混沌反馈同步系统, 导出了同步误差和解码公式; 模拟实现了波长1.31 μm分布反馈半导体激光器的两个激光混沌系统的同步, 其同步误差几乎为零; 分析了系统参数失配、同步暂态响应、噪声影响; 提出了增加反馈系数提高同步和抗干扰的方法. 分析了光纤中的群速度色散效应和自相位调制对激光混沌信号及其同步的影响, 发现群速度色散不仅会影响脉冲的形态, 而且会影响激光混沌同步及其解码, 限制光纤混沌通信的传输距离; 而自相位调制却并不影响脉冲的形态, 但产生的非线性相移却会影响激光混沌同步及其解码, 限制光纤混沌通信系统的传输距离, 并由此导出了光纤混沌通信中的最大光功率公式; 数值模拟了远程光纤混沌保密通信的振幅调制和参数调制的应用方法.     

GNSS星间链路测量与通信新方法研究

本文研究了GNSS星间链路测量与通信系统的关键技术.通过对标准型Walker24/3/2星座卫星的星间几何特性和空间参数的分析,设计了一种具有低跳数全网覆盖通信能力的星间固定链路拓扑结构,有效的减少了星间链路的数量,增强了系统的可实施性和可靠性.提出了一种新的时分双工方式和测量与通信一体化的信号体制,详细推导了新体制下采用双向扩频非相干信息帧测距与时间同步算法的计算公式、误差的模型和修正方法.理论分析与仿真结果表明本文所设计的GNSS星间链路测量与通信系统较现有的GPS系统具有更高的测距/时间同步精度、更高的测距效率、更有效的信道利用率和更大的数据传输率,而且不受星座构型的限制,既适用于MEO星座,也适用于未来MEO和GEO等混合星座,为新一代GNSS星间链路的建设提供了有力的技术支持.     

AWGN信道中载波频偏影响下的PCC-OFDM系统性能分析

载波频率偏差（CFO）会破坏正交频分复用（OFDM）系统中子载波间的正交性，从而产生子载波间干扰（ICI）．基于多项式抑制编码（PCC）的OFDM系统（PCC—OFDM）可以增强其对CFO的鲁棒性，从两方面分析AWGN信道中CFO对PCC—OFDM系统的性能影响：一是反应信号功率损失的平均信号功率与ICI功率之BB（CIR）或者平均的ICI功率；二是CFO影响下的系统SER和BER性能．首先给出了平均CIR和ICI功率闭式解的表达式．结果表明，CIR和ICI功率只取决于归一化频偏而与系统子载波数无关．其次，研究了CFO影响下PCC—OFDM系统在采用BPSK，QPSK，8-PSK和16-QAM调制符号时的SER性能及其采用Gray映射时的BER性能．利用Beaulieu序列的性质，SER和BER性能都可以根据ICI的特征函数精确地表达成无穷级数的和．     

MIMO-OFDM系统中基于变分Bayes EM算法的联合符号检测与鲁棒Kalman信道跟踪

基于变分Bayes期望最大化VBEM(variational Bsayes expectation maximization)算法和Turbo原理,提出了快时变信道条件下MIMO-OFDM系统中的联合符号检测与信道估计算法.在VBEM框架下,信号检测和信道估计分别由修正的列表球形译码算法和软输入Kalman算法完成,检测器和估计器分别考虑了信道和检测信号的估计误差协方差矩阵.当信道时变剧烈时,存在较大检测误差的数据在软输入Kalman算法中引入异常值(outliers),由于Kalman算法对于异常值的敏感性,系统会在错误传播的影响下出现误码平台.为削弱异常值的影响,利用鲁棒统计理论设计了VBEM框架下改进的鲁棒软输入Kalman算法,该算法能在出现异常值的条件下保持较好的信道跟踪能力.仿真结果表明:在快速时变多径信道条件下,文中设计的鲁棒VBEM算法优于传统的VBEM算法和EM算法.     

单步延迟无序量测滤波算法的最优性分析

不同的通信时间延迟和量测预处理时间，导致在实际的集中式多传感器融合跟踪系统中，常会出现多传感器量测数据不能按正常时序到达中心处理器的无序量测（OOSM）现象，中心处理器处理这类无序量测数据时将遇到负时间更新问题．针对单步延迟无序量测更新问题，从理论上分析了Bar-Shalom提出的A1算法的最优性，指出其最优性与过程噪声的离散化模型有关，证明A1算法在过程噪声直接离散化模型（DDM）下不是最优的，它仅是过程噪声连续离散化模型（DCM）下的最优滤波算法．提出了DDM条件下的一种改进算法，它能获得比A1算法更高的无序量测滤波精度．提出了一种与过程噪声离散化模型无关的最优无序量测滤波算法，此算法在两种过程噪声离散化模型下都能达到有序量测处理时的滤波精度．对两个新算法的滤波性能进行了理论分析，采用Monte Carlo计算机仿真实验比较了新算法和有序量测处理时的滤波结果，验证了新算法的有效性．     

混沌同步系统的频率特性和微弱信号检测

提出了混沌同步系统的频率特性概念，它可描述该类系统的频域性质，建议了一种测量自混沌同步系统频率特性的模型，获得了蔡和Ｌｏｒｅｎｚ混沌同步系统的频率特性曲线。理论分析和数值模拟结果表明这些系统具有多种特性的频带，提供了可以利用的不同频段，特别地，其些频段对噪声“淹没”微弱信号具有较强的检测能力。频率特性概念和频率特性曲线为深入认识混沌同步系统的信号处理功能和正确开发其中的信息资源提供了科学依据。     

差分空时块对角码

提出一种用于多入多出无线通信系统的新型差分空时编码——差分空时块对角码．利用这种编码所具有的块对角结构，能够设计出多种高性能差分空时块对角码，尤其适用于发射天线较多、传输速率较高的情况．在平坦衰落信道下，当传输速率高于1bps／Hz时，差分空时块对角码的性能优于传统的差分空时码，而且发射天线越多优势越明显；在频率选择性衰落信道下，采用此编码的多入多出正交频分复用系统能够同时获得很高的空间、时间和频率分集增益．由于具有特殊的正交结构，差分空时块对角码还具有简单的译码算法．另外，采用此编码还可以大幅度降低射频电路成本．     

三角片逼近其插值参数曲面的紧上界

在计算机辅助几何设计（CAGD）与计算机图形学中，常用细分的三角网格来逼近参数曲面．因此，一个首要的问题是确定逼近的精度．迄今为止已有许多文献对给定的一张V^2。连续的参数曲面片和顶点位于此曲面片上的任意一个三角形，给出了两者最大距离的界，但这些界的估计式或者结果太粗糙，或者表达式复杂，或者证明不严密．这里用一种简捷的新方法获得了曲面片与三角形的最大距离的紧上界，并给出了严格的证明，对CAGD具有重要的价值．     

论Lorenz混沌系统全局吸引集和正向不变集的新结果及对混沌控制与同步的应用

利用广义Lyapunov函数簇, 给出著名的Lorenz混沌系统全局吸引集和正向不变集估计的新方法和新结果, 较大地简化了俄罗斯学者Leonov所得的两个著名估计式的复杂证明, 且将估计式统一在一个公式之中, 新公式还可以派生出一系列其他的估计式, 然后, 利用集合论中交集的思想从这些估计式簇得出一个简便实用的、改进了的、Leonov公式型的新结果. 直接应用这些方法和结果可以断言全局吸引集之外不存在Lorenz系统的平衡位置、周期解、概周期运动、游荡回复运动和其他混沌吸引集. Lorenz蝴蝶型奇异吸引子只能位于全局吸引集之内. 然后, 再将这些结果运用到混沌控制上, 得到系统所有轨线全局指数跟踪任何一个周期解、镇定任何一个不稳定或仅为局部稳定的平衡位置的反馈控制方案, 给出两个Lorenz混沌系统全局指数同步的新结果. 文中所提出的新方法、新结果有望在保密通信的实际系统中得到应用.     

基于自适应抽样的超点检测算法

超点是在一个测量时间区间内链接了大量源IP（宿IF）的宿IP（源IF），实时超点检测对网络安全和管理具有重要意义．现有的算法不能控制内存空间的使用和超点的测量精度，论文提出了一个具有自适应抽样功能的超点实时检测算法．该算法采用流抽样保留技术以减少非超点的测量并提高超点的测量精度；设计一个数据流结构维护流记录，并统计补偿Hash映射中产生的冲突；提出一个基于不等概率的自适应策略以维护内存空间．采用实际网络数据将论文的算法和其他算法进行分析比较，实验和数学分析表明论文算法在资源可控性、测量精度等方面优于现有的其他算法．     

心脏血液耦合动力系统的混沌同步模型

建议了一种心脏血液耦合动力系统的混沌同步模型。由心脏自持弛张振动，血液在心脏内的流动动力学和窦房结自律性振动三部分相互耦合，建构成１个七维非线性动力系统，右心和左心两部分之间的协调运动用１个七维自混沌同步系统逼近。数值模拟实验表明，该模型具有混沌性态，其中代表心脏整合心肌细胞膜电位变量的时间波形与从正常人体记忆的某些导联的心电图（ＥＣＧ）在表象形态上相似，该模型在一定程度上可表征正常人体心脏的复杂     

泄水建筑物过流面掺气设施的空腔长度

泄水建筑物过流面掺气是一种有效的减蚀方法．在掺气设施设计中有许多因素需要考虑，其中之一是空腔长度，它对掺气减蚀效率起着重要作用，而决定空腔长度计算精度的一个主要参数就是水流出射角．本文分析了影响水流出射角的结构参数和水力学参数，通过引进权重系数提出了考虑上述参数影响的4个改进的出射角计算公式；根据6个工程12个掺气设施的68组试验资料，包括模型和原型实测资料，运用误差理论，对4个改进的计算公式进行了比较，推荐了出射角的计算公式；用本文推荐的公式计算的空腔长度，与当前流行的5种公式的计算结果相比，本文推荐的计算公式具有较高的精度．     

基于S1／2建模的稳健稀疏-低秩矩阵分解

为实现稳健的稀疏-低秩矩阵分解,本文首次引入矩阵的S1／2范数以诱导矩阵的低秩性来构建新模型,并在ADMM算法框架下设计了高效的交替阈值迭代算法．该算法采用增广Lagrange乘子技术,在迭代过程中交替更新低秩矩阵和稀疏矩阵．由于这两个矩阵的最优更新具有显式形式、算法整体的计算精度和时间代价得以控制．大量的数值模拟实验说明：相较于目前最好的不精确ALM算法,交替闽值迭代算法的迭代次数与时间代价大幅降低,对噪声更为稳健,分解出的低秩矩阵的秩与稀疏矩阵的稀疏度更接近于真实值．在对监控视频进行背景建模这一实际问题中,交替闽值迭代算法得到的背景矩阵更为低秩,更符合问题先验,且时间代价相较于不精确ALM算法降幅高达一个数量级,这说明新模型与算法能有效解决相关实际问题．     

随机线性连续时间系统基于采样数据的二次指标控制

讨论了随机线性连续时间(LCT)系统基于采样数据的二次指标最优控制问题. 涉及到了两类随机LCT系统. 一类是定常参数的, 另一类是具有Markov时变参数的. 分析了相应闭环系统的稳定性; 比较了基于状态采样值的采样二次指标控制和基于状态全过程的常规二次指标控制下的最优指标值; 证明了当采样时间ΔT间隔不大时, 两种控制的效果差别也不大, 误差的上界分别为O(ΔT²)和O(T).     

AM信号确认算法研究与仿真

通过分析短波段AM广播信号调制特性，定义了调制信号上下边带频谱相关系数和调制信号与包络检波信号频谱相关系数，并以语音检测相关参数作为辅助。由此提出一种对AM广播信号进行“身份验证”的信号确认算法。基于短波标准信道的仿真实验表明，所定义的两个参数对噪声和信道滤波鲁棒，该算法可直接应用于实际工程环境，具有重要应用价值。     

阵列误差有源校正算法及其改进

阵列互耦、幅相误差以及阵元位置误差的综合影响会严重影响MU-SIC算法的测向性能.为此,本文主要研究了由这3种误差引起的阵列误差校正问题.该文在已有的阵列误差校正算法(算法1)的基础上,给出了一种基于互耦矩阵稀疏性的阵列误差校正算法(算法2)和一种利用互耦矩阵特殊结构的阵列误差校正算法(算法3).虽然3种算法具有相同的计算模式和理论框架,但后2种算法因利用了互耦矩阵的更多性质,从而提高了参数估计精度,而对于均匀线阵和均匀圆阵而言,算法3的优势更加明显.另一方面,文中还将上述3种算法推广应用于校正源方位存在偏差的情况,它们在校正阵列误差的同时,还可以补偿校正源的方位偏差.最后,分别在校正源方位无偏差和有偏差这两种情况下,通过仿真实验分析和比较了3种校正算法的参数估计性能.大量仿真实验表明,若能尽可能多地利用互耦矩阵的特殊性质,将十分有利于提高阵列误差的校正精度.     

同时发生的颗粒凝并和沉积现象的Monte Carlo模拟

同时发生的颗粒凝并和沉积所导致的离散系统动力学演变过程数学上可由通用动力学方程描述. Monte Carlo算法是求解通用动力学方程的一类重要方法. 然而, 常体积法由于模拟颗粒数目的波动而存在着计算代价和计算精度无法协调的矛盾, 常数目法由于计算区域的不断收缩或扩展而难以工程实际应用和科学定量分析, 且这些Monte Carlo算法均依赖于子系统概念而大大限制了其扩展性和应用范围. 发展一种多重Monte Carlo算法求解同时考虑凝并和沉积的通用动力学方程. 该算法引入加权虚拟颗粒的概念, 基于时间驱动, 在颗粒尺度分布时间演变过程中同步保持恒定的虚拟颗粒数目和稳定的计算区域体积, 这使得MMC算法具有考虑边界条件、颗粒尺度分布空间扩散、甚至颗粒-流体动力学的可扩展性. 利用多重Monte Carlo算法对几种特殊工况进行数值模拟, 结果与理论分析解符合很好, 表明该算法具备较高且稳定的计算精度和较低的计算代价, 这是由于虚拟颗粒数目稳定且较少的缘故. 最后分析了该算法的误差源以及相对误差.     

卫星位置误差条件下基于约束Taylor级数迭代的地面目标定位理论性能分析

基于卫星平台的地球表面目标定位系统受到卫星位置误差的影响较大,为此,该文在卫星位置存在误差的条件下,系统给出一种推导约束Taylor级数迭代公式及其理论定位性能的数学分析框架.为了便于讨论,文中以时差观测量为范例,并在三种情形下分别推导各种用于地面目标辐射源定位的约束Taylor级数迭代公式及其相应的理论定位性能,并将该理论性能与三种情形下的约束Cram′er-Rao界进行定量比较,从而得到若干定量结论.文中讨论的三种情形包括:(I)没有卫星位置误差且没有校正源的情况;(II)卫星位置存在误差且没有校正源的情况;(III)卫星位置存在误差且存在校正源(位置精确已知)的情况.最后,文中设计若干基于时差的卫星定位实验场景用以验证算法推导和理论分析的有效性.     

基于平均增益模型的连续型(1+1)进化算法计算时间复杂性分析

连续型进化算法的计算时间复杂性分析是进化计算理论研究的一项公开难题,目前相关研究成果较少.针对连续型(1+1)EA,基于适应值差函数提出了平均增益模型及其分析方法,给出了平均计算时间的计算理论,为算法的计算时间复杂性分析提供了依据.在此基础上,研究还选取了学术界关注的球形函数作为研究对象,分别推导了变异步长满足标准正态分布和均匀分布的连续型(1+1)EA在优化球形函数时的平均增益,并估算出了它们的平均计算时间.理论分析说明:1)两种算法的计算时间复杂性都是指数级的;2)在给定相同精度和初始适应值差的前提下,采用均匀分布变异算子的算法其寻优速度优于采用标准正态分布变异算子的算法.进一步地,通过数值实验对理论分析结果进行了验证,结果表明平均增益模型分析是有效的.