稀疏度自适应分段正交匹配追踪算法改进

在基于压缩感知的信号重构问题中,有一类常见情况——未知信号稀疏度。针对此类情况,提出稀疏度自适应分段正交匹配追踪(SparsityAdaptiveStagewiseOrthogonalMatchingPursuit,SAStOMP)算法,该算法将自适应思想、变步长迭代思想与分段正交思想相结合,在未知信号稀疏度的情况下,自适应地选择支撑集原子的个数,最终实现信号的精确重构。仿真结果表明,针对长度为256位的原始信号,该算法重建效果优于正交匹配追踪算法、正则化正交匹配追踪算法和分段正交匹配追踪算法等。     

步长自适应的前向后向匹配追踪算法

稀疏度自适应的匹配追踪算法(SAMP)是基于压缩感知理论的信号重建经典算法。针对稀疏度未知的信号重建,提出步长自适应的前向后向匹配追踪(AFBMP)算法,AFBMP算法在稀疏度自适应匹配追踪算法的框架下,前向搜索过程中采用对数型自适应变化的步长选择匹配原子,然后通过后向策略修正前向阶段造成的错误,删除支撑集中的部分错误原子,最终实现信号的精确逼近。实验表明AFBMP算法比SAMP算法能够更加高效地重建稀疏度未知的信号。     

基于空时压缩感知算法的蜂窝流量预测

针对蜂窝网络中,基站发射功率不能有效根据小区内峰值流量实时调整而造成蜂窝网络能量浪费这一问题,提出一种基于阈值控制的正则化正交匹配追踪（BT-ROMP）蜂窝流量预测算法。该算法利用小区内用户行为在时间与空间上的周期平稳变化特性,构建蜂窝流量块稀疏模型;利用阈值有效筛选出正则化漏掉的次优原子,扩大原子候选集,达到减少算法迭代次数与提高重构精度的目的。仿真结果表明,本文算法较正则化正交匹配追踪算法（ROMP）,算法预测精度平均提高0.01。     

基于限制等距性质阈值机制的匹配追踪算法

为提高贪婪算法重构精度,提出带有回溯机制的基于限制等距性质阈值匹配追踪算法（restricted isometry proper‐tity‐based threshold mechanism MP ,RIPTMP）。每次迭代包含原子添加和原子删减两个步骤,在原子添加步骤中,根据RIP和残差能量条件添加原子;在原子删减步骤中,分析 RIP和残差条件,找出可能错误原子,原子选择过程是自适应的。实验结果表明,在一定条件下,该算法重构精度高于正交匹配追踪算法（orthogonal matching pursuit ,OMP）、子空间匹配算法（subspace pursuit ,SP）、基追踪算法（basis pursuit ,BP）和前向后向追踪算法（forward‐backward pursuit , FBP）等算法。     

一种新的跳频信号重构算法

为解决跳频信号压缩感知重构中稀疏度未知和稀疏字典规模庞大的问题,提出了一种基于多峰值匹配的压缩感知重构算法。该算法借鉴传统匹配追踪类算法结构,采用多峰值匹配原则进行原子选择,通过一次迭代确定候选集,然后利用回溯思想对候选集进行二次筛选获得支撑集,实现了跳频信号的精确重构。仿真结果表明,该算法重构性能与传统正交匹配追踪算法相近,同时重构速度大大提高。     

改进的压缩采样匹配追踪算法

针对压缩采样匹配追踪( CoSaMP)算法重构精度相对较差的问题,为了提高算法的重构性能,提出了一种基于伪逆处理改进的压缩采样匹配追踪( MCoSaMP)算法。首先,在迭代前,对观测矩阵进行伪逆处理,以此来降低原子间的相干性,从而提高原子选择的准确性;然后,结合正交匹配追踪算法( OMP),将OMP算法迭代K次后的原子和残差作为CoSaMP算法的输入;最后,每次迭代后,通过判断残差是否小于预设阈值来决定算法是否终止。实验结果表明,无论是对一维高斯随机信号还是二维图像信号,MCoSaMP算法的重构效果优于CoSaMP算法,能够在观测值相对较少的情况下,实现信号的精确重构。     

基于梯度追踪的MIMO-OFDM稀疏信道估计算法

现有的压缩感知MIMO-OFDM信道估计方法多采用正交匹配追踪算法及其改进的算法。针对该类算法重构大规模的数据存在计算复杂度高、存储量大等问题,提出了基于梯度追踪算法的MIMO-OFDM 稀疏信道估计方法。梯度追踪算法采用最速下降法对目标函数解最优解,即每步迭代时计算目标函数的搜索方向和搜索步长,并以此选择原子得到每次迭代重构值的最优解。本文使用梯度追踪算法对信道进行估计,并与传统的最小二乘估计算法、正交匹配追踪算法的性能和计算复杂度进行比较。仿真结果表明,梯度追踪算法能够保证较好的估计效果,减少了导频开销,降低了运算复杂度,提高了重构效率。     

改进GOMP算法在心电信号去噪中的研究与应用

心电信号的采集、传输在医学研究心脏性疾病具有重要意义,利用稀疏分解方法对其进行去噪仍存在诸多问题。针对广义正交匹配追踪(Generalized Orthogonal Matching Pursuit,GOMP)算法选择字典原子时在残差取值最小的非最优性,以及在稀疏信号过程中选择过多原子导致的重构精度问题,提出一种新的优化算法。通过增加阈值的方式来根据噪声干扰程度不同实现迭代次数的变化。利用Jaccard系数相似性来替换GOMP算法中内积余弦算法准测,优化了字典矩阵与残差匹配原子的方式。实验结果表明,改进GOMP算法明显提高了信噪比,且均方根误差最低,在时效性上达到最优。     

基于OMMP算法的OFDM系统信道估计

针对基于压缩感知的信道估计中常用的正交匹配追踪算法(OMP),为提高算法效率提出一种其改进型算法———正交多重匹配追踪(OMMP)。该算法相比较于OMP算法通过在每次迭代中选择多个最匹配原子,达到更快速收敛的目的。通过实验仿真两种算法在不同信道径数下的估计性能和运行时间发现,在信道径数较大的情况下,OMMP算法的估计性能与OMP算法相当,且效率更高。由此可见OMMP算法有着一定的实际应用价值。     

原子簇快速匹配追踪算法

针对稀疏表示中匹配追踪算法计算复杂度过大的问题,提出了基于冗余字典原子相关性的匹配追踪算法.该算法利用相邻迭代过程中匹配原子的相关性对冗余字典进行簇化,得到M个多原子集合(原子簇);每次迭代过程中利用LVQ神经网络的快速学习能力从原子簇中选取目标簇;最后在目标簇中选取匹配信号结构的若干原子进行信号的稀疏逼近.实验采用一维稀疏信号进行仿真,结果表明与匹配追踪算法相比,其逼近性能相近,同时稀疏分解速度大大提高.     

EVD算法在踝臂指数测量中的应用

踝臂指数测量的关键是上、下肢收缩压值的精确测量,由于脚踝部位有多条动脉血管,一些动脉血管在加压袖带较高压力下也不能被完全阻断,导致下肢收缩压测量出现误差。本文用一维采样数据构建延迟矢量,由这些延迟矢量组成一个内嵌式矩阵,在此基础上对此内嵌式矩阵进行盲信号分离。仿真和实验表明,应用该方法可以分离出脚踝处包含收缩压信息的动脉血管的波动信号,解决了踝臂指数下肢收缩压测量的难点。     

基于DSP+FPGA的LFMCW雷达测距信号处理系统设计

为解决计算量大的高精度线性调频连续波(LFMCW)雷达测距信号处理算法难以在线验证的问题,提出一种基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)双核架构的雷达测距信号处理系统方案,并完成了软硬件设计和测距算法嵌入.设计方案以DSP为信号处理核心,FPGA为外围设备控制核心.采用C语言实现了基于相位匹配法的LFMCW雷达测距算法在DSP中的嵌入,采用VHDL语言实现FPGA功能模块.在线测距实验结果表明:各功能模块工作正常,基于相位匹配法的测距算法精度高.     

压缩感知在传感器节点信息采集中的应用

随着无线传感器网络的快速发展,海量数据的处理、存储与传输给传统的以高速ADC和存储通信设备带来了巨大的压力.由于传感器节点采集的感知数据具有时间相关性,本文提出基于压缩感知理论的采样压缩方法,其打破了传统奈奎斯特采样定理的限制,在前端只需远低于奈奎斯特采样频率采样信号就可以完成对原始信号的精确重构,并构造了基于压缩感知的模拟信息转换器(AIC)模型.最后通过以Matlab为平台进行实验仿真,结果表明:该模型可以用较少的观测值即可精确重构稀疏信号,并且其重构精度与观测数M、稀疏度K有关.     

压缩感知中测量矩阵构造综述

压缩感知测量矩阵构造方式多样并不断发展,为梳理现有研究成果,掌握测量矩阵发展动态,对压缩感知测量矩阵构造进行系统介绍。首先,针对传统信号采集理论存在的信息冗余问题,阐述了压缩感知理论在信号采集过程中资源利用率高、存储空间小的优势;其次,以压缩感知理论框架为基础,从测量矩阵构造原则、测量矩阵产生方法、测量矩阵结构设计、测量矩阵优化方法四个方面,对压缩感知测量矩阵构造进行分析,讨论了测量矩阵构造过程中不同原则、结构、方法的优势;最后,在总结现有研究成果的基础上,对测量矩阵的发展方向进行了展望。     

基于DSP+FPGA实现MPEG-2 TS流解复用的系统设计

为了保证MPEG-2 TS流解复用的质量,提出了一种基于DSP和FPGA共同实现MPEG-2 TS流解复用的设计方案。该系统实时处理,包含软件和硬件两个部分。试验证明,该设计能使DSP时钟稳定地工作在160M,即使图像处理速率高达80Mbps时也能够很好的保证图像的质量,达到了预期的设计目的。     

Morphologically constrained ICA for extracting weak temporally correlated signals

Recently the constrained ICA (cICA) algorithm has been widely applied to many applications. But a crucial problem to the algorithm is how to design a reference signal in advance, which should be closely related to the desired source signal. If the desired source signal is very weak in mixed signals and there is no enough a priori information about it, the reference signal is difficult to design. With some detailed discussions on the cICA algorithm, the paper proposes a second-order statistics based approach to reliably find suitable reference signals for weak temporally correlated source signals. Simulations on synthetic data and real-world data have shown its validity and usefulness.     

大规模MIMO通信中基于Jacobi预迭代的改进Gauss-Seide算法

在大规模MIMO系统中,现有的高斯-赛德尔（Gauss-Seide,GS）算法相较于最小均方误差（Minimum mean-square error,MMSE）算法,GS的复杂度较低,但其检测性能相比而言较差。本文提出一种适用于大规模MIMO系统上行链路检测的基于雅克比预迭代改进的高斯-赛德尔（Jacobi-improved Gauss-Seide,JA-IGS）检测算法,该算法首先通过引入雅可比（Jacobi,JA）预迭代器来优化迭代初始解,然后对传统的GS进行线性优化,在增加较低复杂度情况下,检测性能和收敛速度有明显提升。仿真结果表明,与传统GS和JA检测算法相比,该算法具有较低的误码率（Bit error ratio,BER）和较高的计算效率。     

基于声传感器线性阵列的气流速度估计算法

研究了一种基于声传感器线性阵列的新型气流速度测量方法.通过引入大气声学中的有效声速概念,建立了稳定气流作用下各阵元的接收模型,由此建立了声传感器线性阵列的近场输出模型.根据子空间正交原理,提出了一种基于多重信号分类(MUSIC)的气流速度估计(MUSIC-AVE)算法,此算法可实现对气流速度的高精度估计.为了降低计算复杂度,进一步提出了一种快速的气流速度估计(FAVE)算法,此算法虽然在估计精度上不如MUSIC-AVE算法,但无需谱搜索,具有更强的实时性.推导了气流速度估计的克拉美-罗界(CRB)表达式.仿真实验验证了提出算法的有效性.     

网页去重的改进算法

针对网页内容相似重复的特点,提出了一种改进算法对网页进行去重处理。该方法能够有效地对网页进行去重,并能对网页信息进行冗余识别处理。实验结果表明,与原有网页去重算法相比,该算法的执行效果提高了14.3%,对网页去重有了很明显的改善。     

基于免疫匹配追踪的语音稀疏分解算法

针对标准匹配追踪(MP)算法在寻找最佳原子时计算量大的问题,提出一种基于免疫匹配追踪(IA-MP)的语音稀疏分解算法。该算法采用免疫克隆优化机制搜索最佳原子,利用抗体的种群规模控制冗余字典的大小,选择实数交叉与非均匀变异方法保证字典的完备性。仿真实验结果表明,与标准MP算法和遗传匹配算法相比,IA-MP算法可明显降低匹配追踪的计算量,算法性能较稳定,利用该算法分解后的稀疏信号具有较高的重构精度。