信号处理杂志

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Signal Processing

  • 11-2406/TN 国内刊号
  • 1003-0530 国际刊号
  • 1.5 影响因子
  • 1-3个月下单 审稿周期
信号处理是中国电子学会主办的一本学术期刊,主要刊载该领域内的原创性研究论文、综述和评论等。杂志于1985年创刊,目前已被万方收录(中)、上海图书馆馆藏等知名数据库收录,是中国科学技术协会主管的国家重点学术期刊之一。信号处理在学术界享有很高的声誉和影响力,该期刊发表的文章具有较高的学术水平和实践价值,为读者提供更多的实践案例和行业信息,得到了广大读者的广泛关注和引用。
栏目设置:论文与技术报告、算法研究、综述、应用、短文与研究通讯等

信号处理 2019年第02期杂志 文档列表

信号处理杂志论文与技术报告
利用双天线相位差的ADS-B欺骗式干扰检测方法159-167

摘要:广播式自动相关监视技术(Automatic Dependent Surveillance-Broadcast,简称ADS-B)相比于传统监视系统具有定位精度高、更新速率快和设备成本低等优点,受到国际民航组织的大力推广。但由于其共享开放式的特点使得系统容易受到各种欺骗式干扰的影响,严重威胁空中交通安全。本文提出了一种利用双天线相位差进行欺骗式干扰检测的方法:对同一信源广播的一组位置消息,首先根据其广播内容计算一组表征目标相对于接收机方向变化的量;其次根据双天线之间的相位差计算一组同样表征此方向变化的量;最后通过两组变量的相关系数判别真实目标和欺骗干扰。此外,针对与空中真实目标ICAO(International Civil Aviation Organization,简称ICAO)地址相同的虚假ADS-B消息可能导致的误检测,我们也提出了信源一致性检测方法。本文方法不需要估计信号来向,对天线的幅相误差稳健,仿真实验和实测数据均验证了方法的有效性。

非均匀噪声背景下混合信号DOA估计算法168-175

摘要:针对非均匀噪声背景下非相关信源与相干信源并存时波达方向(DOA)估计问题,提出了基于迭代最小二乘和空间差分平滑的混合信号DOA估计算法。首先,该算法利用迭代最小二乘方法得到噪声协方差矩阵估计,然后对数据协方差矩阵进行“去噪”处理,利用子空间旋转不变技术实现非相关信源DOA估计;其次,基于空间差分法消除非相关信号并构造新矩阵进行前后向空间平滑,利用求根MUSIC算法估计相干信源DOA。相比于传统算法,该算法能估计更多的信源数,在低信噪比情况下DOA估计性能更优越。仿真实验结果验证了该算法的有效性。

基于机器学习的阵列层析SAR建筑物目标提取方法176-186

摘要:阵列层析SAR通过交轨向布置多个不同高度天线、方位向合成孔径和斜距向大带宽信号,具备三维成像能力,单次航过即可实现观测区域的三维点云获取。受限于阵元数目和基线长度,高程向分辨率较低,同时建筑物区域存在叠掩,在三维重建过程中提取建筑物目标特征效率较低。针对这个问题,该文提出了一种基于机器学习的建筑物目标识别和提取算法,通过基于多元线性回归的点云分割、基于梯度算子的边缘提取和基于聚类分析的建筑物分区重建,进行建筑物立面、顶面和地面的提取,能够得到较好的立面与地面相交的脚印信息,大大提高了特征提取效率。通过国内首次机载阵列层析SAR实验数据处理结果,验证了该方法的有效性。

信号处理杂志算法研究
线性调频航管雷达风电场杂波背景下目标检测187-199

摘要:传统动目标检测(Moving Target Detector,MTD)技术无法抑制具有频谱展宽特性的风电场杂波,可能导致目标检测概率下降和虚警率上升等问题。针对此问题,提出了一种线性调频航管雷达风电场杂波背景下的目标检测方法。该方法先进行风电场杂波抑制,再对杂波抑制后的数据基于MTD进行飞机目标检测。文中给出的风电场杂波抑制方法中,首先将传统谱中心补偿的风电场杂波抑制方法应用到线性调频体制雷达,针对此时存在的旁瓣抑制后的主瓣展宽问题,利用雷达参数信息优化恒虚警率(Constant False-Alarm Rate,CFAR)检测方法,再根据目标与杂波相对位置不同采用不同的方法抑制杂波。对于目标与杂波扩展主瓣在不同距离单元时,基于谱中心补偿及基于雷达参数的CFAR检测方法来检测并抑制风电场杂波;对于目标与杂波扩展主瓣在相同距离单元的情况,基于匹配追踪(Matching Pursuit,MP)算法抑制风电场杂波。仿真数据与实测数据实验结果表明该方法在保证有效检测目标的前提下能降低风电场杂波引起的虚警率。

中继辅助的干扰信道中总体MSE最小化的安全波束成形200-207

摘要:针对中继辅助的干扰信道中的通信安全问题,提出了一种基于均方误差的物理层安全编码,最大化窃听者与合法用户估计目标信号的均方误差之差。建立了中继辅助的干扰信道网络的窃听模型,并将物理层安全编码策略用最优化问题描述。将非凸的最优化问题变化为三个子凸优化问题,使其可以利用梯度下降法求解,并利用迭代算法,联合求解发射机、中继和收发机的最优编码矩阵。仿真实验表明,该算法能有效提高系统的安全性能。

采用改进型时频滤波的海杂波抑制方法208-216

摘要:海洋环境下,海杂波具有明显的非平稳、非高斯特性,海杂波谱中心频率不固定、谱宽较宽,严重影响了雷达对海面目标的检测。传统的频域滤波器难以对复杂多变的海杂波进行有效抑制。本文通过分析海杂波的时频谱频率变化特征,定量计算各距离单元时频谱的中心频率平滑度,提出了采用基于时频谱能量分布的改进型时频滤波方法进行海杂波抑制。通过对实测海杂波数据的杂波抑制效果进行分析,验证了该算法能够有效滤除海杂波信号和保护低速目标信号能量,提高目标信杂噪比,对提升雷达检测能力具有重要的作用。

针对动态用户的上行非正交多址接入技术217-224

摘要:为了增强非正交多址接入技术(NOMA,non-orthogonal multiple access)应用场景的广泛性,本文给出了一个针对动态用户的上行NOMA系统。在传统的NOMA系统中,基站将用户到基站间的具体距离反馈给用户。由于在本文的场景中用户是动态分布的,基站实时地反馈具体距离势必会使系统开销过大。为了减少系统开销,本文假定基站只向用户反馈距离的统计特性,用户在之后的信息传输中根据距离的统计特性确定发射功率。理论分析了动态用户的中断性能并推导出了中断概率的表达式。仿真验证了理论推导的正确性,表明了当用户的分布区域内外边界值相差不大时,利用距离的统计特性和利用具体距离确定发射功率可以获得几乎相同的中断性能。

时变信道下多小区多用户分布式大规模MIMO系统上行可达速率分析225-239

摘要:针对多小区多用户分布式大规模多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)上行系统,考虑移动环境下信道时变特性,并结合多小区导频污染和信道估计误差条件,分析这类因素对系统可达速率的性能影响。采用一阶高斯马尔科夫过程对时变信道进行建模,以时间相关性系数为时变信道参量描述信道系数随时间变化的快慢程度。当基站采用最大比合并(Maximum Ratio Combining,MRC)接收机时,利用Jensen不等式、随机矩阵理论和Gamma随机变量的各阶矩,推导得出了包含导频污染、信道估计误差和信道时变参量的可达速率解析表达式。基于此,分析得出在多小区分布式大规模MIMO系统中,时变信道参量只会影响系统的可达速率绝对值,而不会影响发射功率缩放律。更重要的是,当不考虑发射功率缩放时,随总天线数增加,可达速率将不受时变信道的影响,而只由导频污染所决定,这表明该系统对时变信道具有良好的鲁棒性。最后,利用蒙特卡洛数值仿真验证了所得出的结论的正确性和有效性。

基于改进人工蜂群算法的认知抗干扰智能决策技术研究240-249

摘要:在认知抗干扰系统中,智能决策是其核心,根据干扰环境,对系统的干扰抑制方式、频谱资源分配、调制编码方式和功率调整信息进行最优决策。人工蜂群算法(Artificial Bee Colony,ABC)相较于其他群体智能算法全局寻优速度更快,设置参数少、灵活,易与其他技术结合改进原算法,实用性更广泛,但ABC算法同样有其局限性,如局部搜索能力较弱、后期收敛速度慢等。针对复杂干扰环境下对离散参数的决策,本文设计了一种基于改进人工蜂群算法的认知抗干扰智能决策引擎,分析了引擎模型,根据系统效能设计了目标函数和染色体,阐述了决策实现步骤,优化了决策参数,提出了按基因组搜索的改进算法;通过对系统抗干扰性能的仿真,验证了与未采用智能决策的抗干扰系统相比,采用本文提出的智能决策引擎的认知抗干扰系统在干扰环境中不仅具有强抗干扰性能,而且在保证通信传输可靠性的前提下,具有较低的发射功率和高传输效率,与采用传统人工蜂群算法和遗传算法的决策引擎相比,基于改进人工蜂群算法的决策引擎平均收敛代数更少且最优解概率更高。

两层蜂窝网络中基于协作的能谱效优化250-257

摘要:针对由宏蜂窝-毫微蜂窝(Macrocell-picocell)构成的密集大规模两层蜂窝网络,提出了一种跨层协作(CTC)策略,推导了CoMP(Coordinated Multipoint)网络中的能谱效(ESE)闭合表达式。定量分析毫微基站密度以及协作门限对网络能谱效的影响,仿真结果表明,相比于现有的两层蜂窝网络无协作方法、两层蜂窝网络中基站互相都协作方法、以及单层蜂窝网络中距离用户最近两基站协作的方法,所提策略能有效降低跨层干扰,减少回传链路的数量,提高两层蜂窝网络的能谱效。

基于NOMA的D2D辅助中继系统性能分析与优化258-265

摘要:本文针对两阶段NOMA(Non-Orthogonal Multiple Access)-D2D(Device-to-Device)辅助中继场景提出了一种功率优化算法,推导分析了各用户的中断概率。构建了以最大化系统各态历经容量为目标的优化问题,由于一、二两阶段通信用户的差异性,重点优化了对提升系统容量起决定作用的第一阶段功率分配因子,分析证明了原优化问题存在极值点,并利用凸函数性质获得了优化的功率分配因子,并且进一步推导分析了各个用户的中断概率。仿真结果表明,理论推导的中断概率值与仿真结果完全一致,证明了推导的正确性,本文提出的功率优化算法能显著提高系统容量,且降低了中断概率。例如当SNR为35dB时,本文算法可以提高约17.6%的系统容量,而作为辅助中继用户的中断概率大约降低了81.3%。

Hartley变换OFDM调制的可见光通信研究266-274

摘要:针对正交频分复用(OFDM)可见光通信系统中存在高峰均功率比的问题,将预编码与迭代限幅滤波技术相结合应用于Hartley变换OFDM调制的可见光通信系统中,并对传统的采用FFT/IFFT限幅滤波的OFDM系统进行改进。根据建立的FHT的可见光OFDM系统模型,分别比较了不同方案下系统的频谱利用率、PAPR和误码率等性能,并分析了Hadamard矩阵和离散余弦变换预编码对PAPR的抑制作用以及FFT/IFFT、DCT/IDCT和FHT/IFHT三种不同变换方案的滤波性能。结果表明:FHT的可见光OFDM系统比FFT的OFDM系统的计算复杂度低、频谱利用率高;DCT预编码技术在克服系统PAPR及提升系统误码性能上更具优势;FHT/IFHT迭代限幅滤波的误码性能优于FFT/IFFT和DCT/IDCT。

多层异构网络第m阶用户级联方案275-284

摘要:由于异构网络(heterogeneous networks,HetNets)中的资源限制和负载不平衡等问题,传统的最佳用户级联(user association,UA)方案有时无法稳定接入。为此,本文研究了K层HetNets非最佳UA方案,并提出了一种第m阶平均偏置接收功率(averagebiasedreceivedpower,ABRP)UA方案,使得用户与第m个具有最强ABRP的基站(base station,BS)相级联。在所提出的方案中,将各层网络元素的位置建模为齐次泊松点过程(Poisson point process,PPP),借助随机几何和次序统计工具,研究了给定用户与第m个具有最强ABRP的BS相级联的UA概率以及相应的统计描述。研究结果表明,对于给定的第k层网络,当BS发送功率Pk或强度lk相对较小时,UA概率Amk(m>1)随Pk或lk的增大而增大;当Pk或lk相对较大时,UA概率Amk随之减小。同时,所提出的方案对HetNets设计具有重要指导意义。

引入斜距和高程预测的BLUE跟踪方法285-292

摘要:最佳线性无偏估计(BLUE:Best Linear Unbiased Estimation)算法用于目标跟踪时,受斜距、高程参量间的“共线”效应影响,对近程目标估计误差会增大甚至发散。针对此问题,在量测转换模型中引入斜距、高程预测,构建斜距、高程参量有偏估计,抑制“共线”效应。基于非线性参数误差最小准则推导斜距、高程估计的权值和偏置,建立基于非线性观测和状态预测融合估计的量测转换模型。基于该模型的BLUE算法能更精确的捕捉转换量测误差特性,以较小计算代价获得性能提升,数值仿真鲁棒性好,有很好应用前景。

信号处理杂志应用
民航陆空通话语音识别BiLSTM网络模型293-300

摘要:民航陆空通话对民航飞行安全十分重要,但因其通话模式有特殊的语法结构与发音方式,日常语音识别声学模型无法有效应用于民航陆空通话的语音处理问题。针对民航陆空通话的特殊语境,本文提出了基于双向长短时记忆网络(BiLSTM)的民航陆空通话语音识别方法。首先,提取民航陆空通话语音的FBANK特征作为输入,以时序链式连接(CTC)为目标函数,训练BiLSTM网络得到BiLSTM/CTC模型。然后,利用声学模型,语言模型与陆空通话词典实现民航陆空通话的语音识别,并结合数据增强与数据迁移对模型进行增强训练提高语音识别性能。实验结果表明本文提出的方法适用于民航陆空通话语音识别,并且数据增强模型可有效降低民航陆空通话语音识别的词错误率。

多用户分集与能量受限非可信中继系统遍历安全性能分析301-309

摘要:研究了一种能量受限的非可信中继与多用户分集技术相结合的两跳链路安全网络通信模型。为提升系统安全性能,本文采用混合时间-功率分配中继(time-power splitting-based relaying,TPSR)协议,并结合机会调度策略(opportunistic scheduling strategy,OSS)从多用户分集网络中选择一个最佳目的节点作为信息接收端。基于随机选择(random selection,RS)策略,该文中利用低复杂度的高斯Q函数分析系统的安全性能以及在协作中继上进行能量采集活动不中断的条件下推导了系统的遍历安全速率(ergodic secrecy rate,ESR)的近似闭合表达式。此外,将提出的OSS与RS通信方案下性能进行对比,证明本文所提出OSS更适用于分布式多用户选择网络。

集中式双非参量累积和的合作频谱感知技术310-316

摘要:针对认知无线电网络频谱感知的检测时延降低问题,提出了一种采用双非参量累积和的合作频谱感知方法。在单主用户认知网络中,本地认知用户执行非参量累积和算法,处理能量观测数据,以缩短检测时延,减少对主用户先验信息的需求,同时为了降低带宽开销,只向融合中心传输1比特的预判决结果。融合中心在噪声干扰下接收融合预判决结果,执行非参量累积和算法,累加判决统计量,对主用户信号是否存在进行最终判决。仿真结果表明,在10%的虚警概率下,相比于传统的非参量合作频谱感知算法,双非参量累积和算法具有较低的检测延迟。

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《信号处理》征稿简则-I0002

摘要:《信号处理》学报是由中国电子学会主办,信号处理专业委员会编辑出版的学术性刊物。1985年创刊,每月25日出版。