1 重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065
2 信号与信息处理重庆市重点实验室，重庆 400065
为了提高传统随机并行梯度下降 (Stochastic Parallel Gradient Descent, SPGD) 算法校正波前畸变的性能，提出了一种基于AdaBelief优化器的新型SPGD优化算法。该算法将深度学习中AdaBelief优化器的一阶动量和二阶动量集成到SPGD算法中以提高算法的收敛速度，并使得算法能够自适应地调整增益系数。 此外，对实际增益系数进行自适应动态裁剪以避免因实际增益系数出现极端值而造成的震荡。仿真结果表明：在37单元变形镜 (Deformable Mirror, DM)下，新型SPGD优化算法能够对不同湍流强度下的波前畸变实现有效校正，不同波前畸变经过校正后的斯特列尔比(Strehl ratio, SR)分别提升至0.83、0.47和0.31。此外，该算法在不同湍流强度下的SR仅仅需要149、229和230次迭代达到阈值，与传统SPGD算法及其他优化算法相比有更快的收敛速度，且在稳定性和参数调节方面也具有一定的优越性。
自适应光学 大气湍流 波前畸变 随机并行梯度下降算法 adaptive optics atmospheric turbulence wavefront distortion stochastic parallel gradient descent algorithm 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210697
1 重庆邮电大学 通信与信息工程学院，重庆 400065
2 信号与信息处理重庆市重点实验室，重庆 400065
为了改善传统随机并行梯度下降(Stochastic Parallel Gradient Descent, SPGD)算法收敛速度慢且容易陷入局部极值的问题，提出了一种元启发式随机并行梯度下降(Meta-Heuristic SPGD, MHSPGD)算法。该算法将SPGD算法和元启发式算法的开发与探索两步结合，首先利用SPGD算法的梯度下降搜索得到局部最优解，然后进行邻域搜索得到局部最优区域以外的可能最优解，通过所有解性能指标的比较来确定新的迭代起点。随着搜索范围的自适应扩展，该算法能够避免陷入局部极值并趋向收敛于全局最优。同时，为了避免重复搜索，建立了记忆表来记录迭代过程中产生的次最优解。搭建了无波前探测器自适应光学系统模型，运用所提算法对不同湍流强度下的波前畸变进行了仿真校正，并针对不同Zernike阶数的像差进行了仿真实验。在三种湍流强度下，MHSPGD算法所能达到的斯特列尔比(Strehl Ratio, SR)分别为0.7621、0.6554、0.3749，相比于SPGD算法分别提升了0.1%、2%和18.6%。此外，当畸变中含有较多高阶成分时，文中所提优化算法相比传统的SPGD算法，SR收敛到0.6所需的迭代次数减少了约47%，且SR收敛极限值也提升了约9.4%。结果表明：与三种主流优化算法相比，MHSPGD在保持较快收敛速度的同时，能够在各种湍流强度下达到更高的收敛极限，有效地解决了算法的局部收敛问题。
自适应光学 波前畸变校正 随机并行梯度下降算法 元启发式算法 adaptive optics wavefront distortion correction stochastic parallel gradient descent algorithm meta-heuristic algorithm 红外与激光工程
2022, 51(7): 20210759
重庆邮电大学 信号与信息处理重庆市重点实验室，重庆400065
采用IQ（正交）双路参考信号实现数字LIA（锁定放大器）的微弱正弦信号的检测，利用稀疏分解将原子库的原子对作为参考信号，利用MP（匹配追踪）算法来搜索过完备原子库的最优原子对，并通过该原子对判断最佳相位角，从而合成最优原子。由该最优原子可以估计得到输入有用信号，从而检测估计出输入信号中的有用正弦信号。与单路数字LIA相比，该方法计算效率更高，计算速度亦成倍提高，且继承了单路数字LIA的优点。
微弱信号检测 锁定放大器 稀疏分解 匹配追踪算法 weak signal detection LIA sparse decomposition MP algorithm
重庆邮电大学 信号与信息处理重庆市重点实验室， 重庆 400065
针对多径衰落信道下BOC(二进制偏移载波)信号的捕获问题，通过对多径衰落信道建模，运用目前较优越的捕获算法对各信道下的捕获性能进行比较。结合莱斯因子K、多径径数L以及多径延迟，分析了多径衰落信道对BOC信号捕获产生的影响。理论分析和仿真结果表明，K值越大，捕获函数峰值越大，捕获性能越好；L值越小，出现副峰越少，捕获性能越好。
BOC信号 捕获 多径衰落信道 莱斯因子 多径径数 BOC signal acquisition multipath fading channel Rice factor multipath routing number
重庆邮电大学 信号与信息处理重庆市重点实验室， 重庆 400065
针对低信噪比条件下多进制扩频信号伪码周期检测与估计的问题，提出了一种基于多进制扩频信号功率谱二次处理的新方法。该方法首先对多进制扩频信号求取功率谱，接着将所得到的功率谱作为输入信号再求其功率谱，所得到的二次功率谱将在伪码周期整数倍处出现尖锐的脉冲，通过检测这些尖锐脉冲间的距离就可以估计出多进制扩频系统的伪码周期。理论分析和计算机仿真表明，该方法可以有效地估计出多进制扩频信号的伪码周期，且每条伪码传输的信息比特数越少，算法的估计性能就越好。
信噪比 多进制扩频 功率谱二次处理 伪码周期 SNR M-ary spread spectrum power spectrum reprocessing PN sequence period
重庆邮电大学 信号与信息处理重庆市重点实验室, 重庆 400065
针对OFDM(正交频分复用)信号子载波调制方式识别的问题, 提出了一种将高阶矩和高阶累积量相结合的联合识别算法。该算法首先运用基于高阶矩的特征量把MPSK(多进制相移键控)调制(M=2、4)、64QAM(六阶正交幅度调制)和16QAM(四阶正交幅度调制)区分开, 然后再利用基于高阶累积量的特征量区分BPSK(二进制相移键控)调制和QPSK(四相相移键控)调制。从理论上进行了推导与分析, 该算法对多径衰落与噪声干扰不敏感。计算机仿真结果表明, 所提算法在多径信道条件下具有良好的识别性能。
正交频分复用 子载波 高阶累积量 高阶矩 调制识别 OFDM subcarrier high-order cumulant high-order moment modulation identification
重庆邮电大学 信号与信息处理重庆市重点实验室，重庆 400065
针对低SNR(信噪比)下WCDMA(宽带码分多址)上行链路信号OVSF(正交可变扩频因子)码难检测的问题，提出了一种利用WCDMA信号的相关矩阵累加平均与其奇异值分解相结合的方法。该方法是在WCDMA信号的OVSF码周期、码速率等参数已知的前提下，将接收到的信号以一随机固定值为起点进行周期分段，形成多个连续观察向量，求相关矩阵并累加平均，并对相关矩阵进行奇异值分解，由相关矩阵的主特征向量估计出WCDMA信号的OVSF码序列，从而对接收的信号实行盲解扩处理。仿真结果表明，该方法在较低SNR条件下也能取得良好的效果。
宽带码分多址信号 正交可变扩频码序列 相关矩阵 奇异值分解 盲解扩 WCDMA signals OVSF sequence correlation matrix singular value decomposition despreading without the code
重庆邮电大学,通信与信息工程学院信号处理与片上系统研究所,重庆,400065
针对红外焦平面阵列(IRFPA)使用过程中,非均匀性随时间和环境改变而发生缓慢变化的现象及探测单元非线性响应带来的校正误差,提出了一种基于非线性响应的IRFPA非均匀性自适应校正算法.该算法以探测单元非线性响应模型为基础,以校正误差的均方值最小为准则,自适应地消除响应参数的温度漂移,通过对初始响应参数进行优化选取来实现算法的快速收敛和高精度校正.在介绍算法实现原理的基础上,推导出其数学模型,并给出了实验结果.实验结果表明:在相同条件下,该算法的校正精度比传统神经网络算法提高了3倍,且收敛速度较快,具有工程应用价值.
红外焦平面阵列 非线性响应 自适应校正 响应参数 温度漂移
