α稳定分布噪声环境中循环平稳信号线性滤波与参数估计方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61362027
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    43.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0111.信号理论与信号处理
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Time difference of arrival (TDOA) and differential Doppler shift or frequency difference of arrival (FDOA) estimation are central topics of signal processing for decades due to their applications to the problem of locating a signal source in communication, radar, and sonar systems, and to military reconnaissance and many walks of life. In order to overcome the degradation problem of the conventional cyclic correlation matched filter (CCMF) in the presence of α stable distribution impulsive noise, by exploiting the cyclostationarity property of signals with fractional lower order cyclic statistics, a new fractional lower order cyclic correlation matched filtering method based on the max-output signal-to-noise ratio criterion is derived. Furthermore, the implementation of the fractional lower order cyclic correlation matched filter is demonstrated. For time delay estimation in the presence of multipath propagation and impulsive noise, we attempt to remove any restriction on the number of multipaths. Using the idea of multipath cancellation and multipath equalization respectively, two classes of fractional lower order cyclic algorithms are developed to determine the TDOA when the discriminable multipath time delay and the indiscriminate multipath time delay are taken into account. Performance analysis and computer simulations of these two classes methods, as well as comparison with other conventional cyclic TDOA estimation methods, are given. It is shown that the conventional fractional lower order cyclic TDOA and,-or FDOA estimation algorithms will degenerate when the cycle frequency error of the signal of interest is present. An improvement is then made to the TDOA and,-or FDOA estimation methods to alleviate the problem. Theoretical analysis of the influence of cycle frequency error on the conventional cyclic methods are given, and the new cycle frequency error correction algorithms are developed. With the use of the cycle frequency error correction effectively, the impact of cycle frequency error is reduced, and the effectiveness and robustness of the new methods can be improved. The study and complement of this project provide a useful technical support for the cyclic filtering methods and the signal selective TDOA/FDOA estimation algorithms.
针对α稳定分布噪声中循环平稳信号线性滤波和时延与多普勒频移估计方法存在的缺点和局限性,本项目以分数低阶循环统计量为研究工具进行研究。充分挖掘分数低阶循环统计量对脉冲噪声、高斯噪声和干扰的抑制能力,研究分数低阶循环相关匹配滤波器的设计和实现方法。在深入研究无限信道特别是射频信号、噪声和多径传播特性的基础上,研究新型的分数低阶循环高精度多径时延估计方法,解决多径效应对循环时延估计方法性能的影响。系统研究循环频率误差对时延与多普勒频移估计方法的影响,研究α稳定分布噪声中高精度循环频率估计技术,研究发展有效抑制循环频率误差的参数估计方法,得到性能更为优良且适用范围更宽的分数低阶循环时延与多普勒频移估计新方法,从而改善算法的估计精度和稳健性。本项目的研究成果对于提高稳定分布噪声环境中循环平稳信号的检测精度和时延与多普勒频移估计方法的性能具有一定的意义。

结项摘要

时间延迟和多普勒频移估计是目标跟踪和定位中的重要技术手段,在通信、雷达、声呐、导航等系统中应用广泛。通信、雷达、声呐等系统中使用的许多调制信号都具有循环平稳特性,利用信号的循环平稳特性开发高性能的信号处理方法在国内外受到了广泛重视。大量研究表明,雷达、声纳和无线通信系统的实际噪声中含有大量脉冲成分,这类噪声更适合用α稳定分布模型来表示。我们针对α稳定分布噪声中循环平稳信号的线性滤波和时延、多普勒频移估计等问题进行了深入研究。首先,研究了循环平稳信号的线性滤波问题,提出了基于分数低阶统计量的自适应滤波和分数低阶循环匹配滤波方法。循环频率是循环平稳信号处理方法应用的一个关键因素,针对这一问题本项目研究了基于分数低阶循环统计量的载频估计方法,提高了脉冲噪声中AM信号和PSK信号的载频估计精度。重点研究了基于M次方谱和功率谱的QPSK信号载频估计方法,以及基于小波变换法和延迟相乘法的QPSK信号码率估计方法。在此基础上,提出了基于四次方谱载频估计的DSP实现方法。针对时延与多普勒估计问题,提出了不需要估计权系数的多循环频率时延估计方法,提出了广义分数低阶循环时延估计方法和广义分数低阶循环模糊函数,有效的提高了循环平稳信号参数估计性能。研究了脉冲噪声下多径时延估计方法,提出了能够适应不同噪声的高分辨率广义EM和广义WR多径时延估计方法。针对脉冲噪声和相干循环平稳信号的波达方向估计问题开展研究,提出了两类能够抑制脉冲噪声和相干信号的DOA估计方法。此外,在MIMO系统的预编码和信道估计方面开展研究工作,取得了较好的成果。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(13)
专利数量(2)
MRT precoding in downlink multi-user MIMO systems
下行多用户MIMO系统中的MRT预编码
  • DOI:
    10.1186/s13638-016-0738-6
  • 发表时间:
    2016-10
  • 期刊:
    MRT precoding in downlink multi-user MIMO systems
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张颖慧;高静;刘洋
  • 通讯作者:
    刘洋
Carrier Frequency Estimation with Cyclostationary Signals in Impulsive Noise
脉冲噪声中循环平稳信号的载波频率估计
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    International Journal of Signal Processing, Image Processing and Pattern Recognition
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yang Liu;Yong Tie;Shun Na;Shenglong Tan
  • 通讯作者:
    Shenglong Tan
Joint estimation of time difference of arrival and frequency difference of arrival for cyclostationary signals under impulsive noise
脉冲噪声下循环平稳信号到达时间差和到达频率差联合估计
  • DOI:
    10.1016/j.dsp.2015.08.013
  • 发表时间:
    2015-11-01
  • 期刊:
    DIGITAL SIGNAL PROCESSING
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Liu, Yang;Qiu, Tianshuang;Li, Jingchun
  • 通讯作者:
    Li, Jingchun

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
    刘志庆
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    2020
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘洋;王林;刘黎;王政;张宇;刘艳;邵秀丽;姜南哲;金政伟;焦洪桥
  • 通讯作者:
    焦洪桥

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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