Донайквистова выборка и оценка параметров сигналов широкополосной ЛЧМ на основе дробного преобразования Фурье

Автор(и)

  • Нингфей Донг Университет Яньтайя, China
  • Джанксин Ванг Нанкинский университет науки и технологий, China

DOI:

https://doi.org/10.20535/S0021347018080010

Ключові слова:

сжатие дискретизации, дробное преобразование Фурье, линейная частотная модуляция, ЛЧМ, оценка параметров

Анотація

В последние годы большинство методов донайквистовой (sub-Nyquist) выборки и оценки параметров сигналов линейной частотной модуляции (ЛЧМ) основываются на теории сжатого распознавания CS (compressed sensing). Однако вычислительная сложность почти всех таких алгоритмов CS реконструкции высокая, что делает их трудными для аппаратной реализации. В данной статье предложена новая схема донайквистовой выборки ЛЧМ сигналов и метод оценки параметров малой сложности. Некогерентная выборка в теории CS внедряется в систему донайквистовской выборки, но, ни один алгоритм CS реконструкции не используется для оценки параметров. На основе накопления энергии ЛЧМ сигнала в пределах области определения дробного преобразования Фурье FRFT (fractional Fourier transform) скорость изменения частоты и центральная частота могут быть оценены с помощью линейных операций. Следовательно, предложенный метод оценки может быть легко реализован по сравнению с другими методами оценки на основе CS. Результаты имитационного моделирования подтверждают эффективность и точность метода.

Посилання

Donoho, D. L. “Compressed sensing,” IEEE Trans. Inf. Theory, Vol. 52, No. 4, P. 1289-1306, Apr. 2006. DOI: https://doi.org/10.1109/TIT.2006.871582.

Candes, E. J.; Wakin, M. B. “An introduction to compressive sampling,” IEEE Signal Processing Mag., Vol. 25, No. 2, P. 21-30, Mar. 2008. DOI: https://doi.org/10.1109/MSP.2007.914731.

Davenport, M. A.; Boufounos, P. T.; Wakin, M. B.; Baraniuk, Richard G. “Signal processing with compressive measurements,” IEEE J. Selected Topics Signal Processing, Vol. 4, No. 2, P. 445-460, Apr. 2010. DOI: https://doi.org/10.1109/JSTSP.2009.2039178.

Song, Zha; Peiguo, Liu; Jijun, Huang, “Parameter estimation of LFM signal via compressive sensing,” Proc. of IET Int. Radar Conf., 14-16 Apr. 2013, Xi’an, China. IEEE, 2013, pp. 1-5. DOI: https://doi.org/10.1049/cp.2013.0315.

Joneidi, M.; Zaeemzadeh, A.; Rezaeifar, S.; Abavisani, Mahdi; Rahnavard, Nazanin. “LFM signal detection and estimation based on sparse representation,” Proc. of 49th Annual Conf. on Information Sciences and Systems, 18-20 Mar. 2015, Baltimore, MD, USA. IEEE, 2015, pp. 1-5. DOI: https://doi.org/10.1109/CISS.2015.7086856.

Yang, Z.; Cheng, W. Z. “DOA estimation of LFM signals based on compressed sensing,” Application Research Computers, Vol. 26, No. 12, P. 4642-4644, Dec. 2009. DOI: http://doi.org/0.3969/j.issn.1001-3695.2009.12.067.

Liu, Bing; Fu, Ping; Xu, Cong; Gai, Jian-xin. “Parameter estimation of LFM signal with compressive measurements,” J. Convergence Inf. Technol., Vol. 6, No. 3, P. 303-310, Mar. 2011. DOI: http://doi.org/10.4156/jcit.vol6.issue3.35.

Wang, K.; Ye, W.; Lao, G.; Wang, Y. “Fast algorithm on parameter estimation of wideband LFM signal based on down-chirp and CS,” Proc. of IEEE Int. Conf. on Signal Processing, Communications and Computing, 5-8 Aug. 2014, Guilin, China. IEEE, 2014, pp. 133-136. DOI: https://doi.org/10.1109/ICSPCC.2014.6986168.

Yan, H.; Dong, C.; Zhao, G. “Parameter estimation of LFM signal based on compressed sensing,” Chinese J. Radio Science, Vol. 30, No. 3, P. 449-456, June 2015. DOI: http://doi.org/10.13443/j.cjors.2014070103.

Tropp, J. A.; Laska, J. N.; Duarte, M. F.; Romberg, Justin K.; Baraniuk, Richard G. “Beyond Nyquist: Efficient sampling of sparse bandlimited signals,” IEEE Trans. Inf. Theory, Vol. 56, No. 1, P. 520-544, Jan. 2010. DOI: https://doi.org/10.1109/TIT.2009.2034811.

Almeida, L. B. “The fractional Fourier transform and time-frequency representations,” IEEE Trans. Signal Processing, Vol. 42, No. 11, P. 3084-3091, Nov. 1994. DOI: https://doi.org/10.1109/78.330368.

Pei, S.-C.; Ding, J.-J. “Closed-form discrete fractional and affine Fourier transforms,” IEEE Trans. Signal Processing, Vol. 48, No. 5, P. 1338-1353, May 2000. DOI: https://doi.org/10.1109/78.839981.

Fang, B.; Huang, G.; Gao, J. “Sub-Nyquist sampling and reconstruction model of LFM signals based on blind compressed sensing in FRFT domain,” Circuits, Systems, and Signal Processing, Vol. 34, No. 2, P. 419-439, Feb. 2015. DOI: https://doi.org/10.1007/s00034-014-9859-5.

Wang, H.; Qi, L.; Zhang, F.; Zheng, N. “Parameters estimation of the LFM signal based on the optimum seeking method and fractional Fourier transform,” Proc. of Int. Conf. on Transportation, Mechanical, and Electrical Engineering, 16-18 Dec. 2011, Changchun, China. IEEE, 2011, pp. 2331-2334. DOI: https://doi.org/10.1109/TMEE.2011.6199687.

Pei, S.-C.; Yeh, M.-H.; Tseng, C.-C. “Discrete fractional Fourier transform based on orthogonal projections,” IEEE Trans. Signal Processing, Vol. 47, No. 5, P. 1335-1348, May 1999. DOI: https://doi.org/10.1109/78.757221.

Rabah, H.; Amira, A.; Mohanty, B. K.; Almaadeed, S.; Meher, P. K. “FPGA implementation of orthogonal matching pursuit for compressive sensing reconstruction,” IEEE Trans. Very Large Scale Integration (VLSI) Systems, Vol. 23, No. 10, P. 2209-2220, Oct. 2015. DOI: https://doi.org/10.1109/TVLSI.2014.2358716.

Chen, Z.; Hou, X.; Gong, C.; Qian, X. “Compressive sensing reconstruction for compressible signal based on projection replacement,” Multimedia Tools and Applications, Vol. 75, No. 5, P. 2565-2578, Mar. 2016. DOI: https://doi.org/10.1007/s11042-015-2578-5.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-08-27

Як цитувати

Донг, Н., & Ванг, Д. (2018). Донайквистова выборка и оценка параметров сигналов широкополосной ЛЧМ на основе дробного преобразования Фурье. Вісті вищих учбових закладів. Радіоелектроніка, 61(8), 431–441. https://doi.org/10.20535/S0021347018080010

Номер

Том 61 № 8 (2018)

Розділ

Оригінальні статті

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника

Издатель журнала Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника (сокр. "Известия вузов. Радиоэлектроника"), Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт", учитывает, что доступ автора к его статье является важным как для самого автора, так и для спонсоров его исследований. Мы представлены в базе издателей SHERPA/RoMEO как зеленый издатель (green publisher), что позволяет автору выполнять самоархивирование своей статьи. Однако важно, чтобы каждая из сторон четко понимала свои права. Просьба более детально ознакомиться с Политикой самоархивирования нашего журнала.

Политика оплаченного открытого доступа POA (paid open access), принятая в журнале, позволяет автору выполнить все необходимые требования по открытому доступу к своей статье, которые выдвигаются институтом, правительством или фондом при выделении финансирования. Просьба более детально ознакомиться с политикой оплаченного открытого доступа нашего журнала (см. отдельно).

Варианты доступа к статье:

1. Статья в открытом доступе POA (paid open access)

В этом случае права автора определяются лицензией CC BY (Creative Commons Attribution).

2. Статья с последующим доступом по подписке

В этом случае права автора определяются авторским договором, приведенным далее.

  • Автор (каждый соавтор) уступает Издателю журнала «Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника» НТУУ «КПИ» на срок действия авторского права эксклюзивные права на материалы статьи, в том числе право на публикацию данной статьи издательством Аллертон Пресс, США (Allerton Press) на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems». Передача авторского права охватывает исключительное право на воспроизведение и распространение статьи, включая оттиски, переводы, фото воспроизведения, микроформы, электронные формы (он- и оффлайн), или любые иные подобные формы воспроизведения, а также право издателя на сублицензирование третьим лицам по своему усмотрению без дополнительных консультаций с автором. При этом журнал придерживается Политики конфиденциальности.
  • Передача прав включает право на обработку формы представления материалов с помощью компьютерных программам и систем (баз данных) для их использования и воспроизводства, публикации и распространения в электронном формате и внедрения в системы поиска (базы данных).
  • Воспроизведение, размещение, передача или иное распространение или использование материалов, содержащихся в статье должно сопровождаться ссылкой на Журнал и упоминанием Издателя, а именно: название статьи, имя автора (соавторов), название журнала, номер тома, номер выпуска, копирайт авторов и издателя "© Национальный технический университет Украины "Киевский политехнический институт"; © автор(ы)".
  • Автор (каждый соавтор) материалов сохраняет все права собственника материалов, включая патентные права на любые процессы, способы или методы и др., а также права на товарные знаки.
  • Издатель разрешает автору (каждому соавтору) материалов следующее:
  1. Право пользоваться печатными или электронными вариантами материалов статьи в форме и содержании, принятыми Издателем для публикации в Журнале. Подробнее см. политики Оплаченного открытого доступа, подписки и самоархивирования.
  2. Право бесплатно копировать или передавать коллегам копию напечатанной статьи целиком или частично для их личного или профессионального использования, для продвижения академических или научных исследований или для учебного процесса или других информационных целей, не связанных с коммерческими целями.
  3. Право использовать материалы из опубликованной статьи в написанной автором (соавторами) книге, монографии, учебнике, учебном пособии и других научных и научно-популярных изданиях.
  4. Право использовать отдельные рисунки или таблицы и отрывки текста из материалов в собственных целях обучения или для включения их в другую работу, которая печатается (в печатном или электронном формате) третьей стороной, или для представления в электронном формате во внутренние компьютерные сети или на внешние сайты автора (соавторов).
  • Автор (соавторы) соглашаются, что каждая копия материалов или любая ее часть, распространенная или размещенная ими в печатном или электронном формате, будет содержать указание на авторское право, предусмотренное в Журнале и полную ссылку на Журнал Издателя.
  • Автор (соавторы) гарантирует, что материалы являются оригинальной работой и представлены впервые на рассмотрение только в этом Журнале и ранее не публиковались. Если материалы написаны совместно с соавторами, автор гарантирует, что проинформировал их относительно условий публикации материалов и получил их подписи или письменное разрешение подписываться от их имени.
  • Если в материалы включаются отрывки из работ или имеются указания на работы, которые охраняются авторским правом и принадлежат третьей стороне, то автору необходимо получить разрешение владельца авторских прав на использование таких материалов в первом случае и сделать ссылку на первоисточник во втором.
  • Автор гарантирует, что материалы не содержат клеветнических высказываний и не посягают на права (включая без ограничений авторское право, права на патент или торговую марку) других лиц и не содержат материалы или инструкции, которые могут причинить вред или ущерб третьим лицам. Автор (каждый соавтор) гарантирует, что их публикация не приведет к разглашению секретных или конфиденциальных сведений (включая государственную тайну). Подтверждением этого является Экспертное заключение (см. перечень документов в Правила для авторов).
  • Издатель обязуется опубликовать материалы в случае получения статьей положительного решения редколлегии о публикации на основании внешнего рецензирования (см. Политика рецензирования).
  • В случае публикации статьи на английском языке в журнале «Radioelectronics and Communications Systems» (Издатель: Аллертон Пресс, США, распространитель Springer) автору (соавторам) выплачивается гонорар после выхода последнего номера журнала года, в котором опубликована данная статья.
  • Документ Согласие на публикацию, который подают русскоязычные авторы при подаче статьи в редакцию, является краткой формой данного договора, в котором изложены все ключевые моменты настоящего договора и наличие которого подтверждает согласие автора (соавторов) с ним. Аналогичным документом для англоязычных авторов является Copyright Transfer Agreement (CTA), предоставляемый издательством Allerton Press.
  • Настоящий Договор вступает в силу в момент принятия статьи к публикации. Если материалы не принимаются к публикации или до публикации в журнале автор (авторы) отозвал работу, настоящий Договор не приобретает (теряет) силу.