室内可见光通信频域均衡技术DSP方法对比分析

对3种室内可见光通信传输技术的数字信号处理方法（DSP）,包括正交频分复用（OFDM）、单载波频域均衡（SCFDE）与单载波频分复用（SCFDM）进行了对比分析.通过峰值功率比（PAPR）和计算复杂度比较了3种方法的优劣.分析结果表明,SCFDE和SCFDM具有较低的PAPR,但SCFDM计算复杂度较高.此外,还使用白光LED灯针对3种调制解调方法建立了实验模型.实验结果表明,在VLC传输系统中,由于低PAPR特性,使得SCFDE和SCFDM在误码率（BER）和Q值方面的性能优于OFDM.     

基于星座图改进的QAM盲均衡算法

针对多模辅助算法均方误差高的缺点,提出了两种基于星座图改进的盲均衡算法.首先利用16QAM星座图信息,增加多模辅助算法代价函数中信号点的均衡数目,得到改进的多模辅助算法,与多模辅助算法相比,改进后的算法稳态均方误差更低,而且收敛速度略有提高;其次将改进的多模辅助算法和判决引导算法相结合,根据均方误差调整两种算法的比例,得到的混合算法进一步降低了稳态均方误差.水声信道仿真结果表明:提出的两种算法都可以有效地降低均方误差,适用于对精度要求较高的场合.     

图像小波域维纳滤波去噪算法的改进

介绍了小波变换和维纳滤波相结合的图像小波域维纳滤波去噪算法，在分析该算法最小均方误差期望的基础上提出一种改进算法。指出在进行维纳滤波之前，阈值化处理可以有效提高维纳滤波的性能。用标准测试图像的处理结果来比较改进前后两种算法的效果。     

基于LMS的自适应数字波束形成的FPGA实现

介绍了一种针对DBF(自适应数字波束形成)的最小均方(LMS)自适应处理方法,并在工程上用 FPGA(现场可编程门阵列)实现算法的验证和调试.该算法比较简单,易于在工程上用硬件来实现.     

基于动态可变分段误差函数的常数模盲均衡算法

为了克服常数模算法(CMA)收敛速度慢,稳态误差大的缺点,在分析基于可变分段误差函数的常数模盲均衡算法的基础上,提出了基于动态可变分段误差函数的常数模盲均衡算法.该算法利用均方误差(MSE)来动态调节误差函数的分段点位置,误差函数特性在均衡过程中随着MSE不断变化,使得算法误差模型与发射信号的模型不断匹配,从而具有增加收敛速度和减小稳态误差的特点.分别用混合相位水声信道和最小相位水声信道对提出的新算法进行仿真实验,结果表明:对于混合相位水声信道,新算法的收敛速度明显快于CMA,且具有更小的稳态均方误差;对于最小相位水声信道,新算法的稳态均方误差明显小于CMA,而收敛速度相当.     

带网络攻击识别机制的传感器网络分布式滤波算法

研究了面向网络攻击的无线传感器网络的分布式目标估计问题.由于测量范围有限,网络中只有部分传感器能测量到目标,而且节点受到随机的攻击从而使得测量值被注入虚假信息.在此背景下,本文提出了基于攻击检测识别策略的改进分布式卡尔曼滤波算法.在该算法中,节点首先基于设计给出的攻击识别阈值来判断其是否受到攻击,生成识别因子;然后以估计误差协方差的迹最小为信息融合原则来设计一致性卡尔曼滤波算法,对处于监测域内的运动目标进行分布式状态估计.同时,分析了算法的收敛性,明确给出了网络估计误差均方有界的随机攻击概率的充分条件.最后用数值仿真验证了算法的有效性和优越性.     

光纤通信高速信号偏振态检测系统定标的研究

目前的商用偏振分析仪检测速率较低,因此在检测光纤通信中高速信号的偏振态时,需要自行搭建测量系统并结合高速实时数字示波器使用.此时,系统定标就显得尤为重要,定标方法也将直接影响测量的准确性.针对光纤型高速偏振态检测系统提出了定标方法,先通过Mueller矩阵算法对其进行了理论分析,进而通过实验证明了该定标方法准确可行,测量误差水平小于±3%.     

一种基于stop-and-go改进的MCMA盲均衡算法

修正的常数模算法(MCMA)可以纠正相位旋转,但剩余稳态误差较大.在stop-and-go架构的基础上,提出了基于stop-and-go改进的MCMA算法.首先将局部信息量引入MCMA的误差函数,然后运用stop-and-go减少错误均衡的思想,使算法的均衡方向与MCMA保持一致,以降低剩余稳态误差.仿真结果表明,基于stop-and-go改进的MCMA盲均衡算法在保证了收敛速度的同时,码间干扰比MCMA算法降低了10 dB.     

双偏振天气雷达同时收发模式的一种改进方法

目前,双偏振多普勒天气雷达的同时发射方式受到了普遍关注,作者针对该方式中偏振参量差分反射率存在较大误差的问题,研究了双发射通道相位差与差分反射率精度的关系,以及双通道发射功率差、接收机增益等对差分反射率的影响.在此基础上,给出了双偏振同时发射方式的一种改进方案,并讨论了该方案的优势和特点,设计了双偏振多普勒天气雷达同时发射方式下回波信号的处理框图.     

一种低复杂度近最佳的MIMO信号检测算法

在多输入多输出(MIMO)系统的信号检测算法中,最大似然(ML)算法具有最佳检测性能,但因其复杂度随天线数及调制阶数的增加呈指数增加而不实用.排序干扰逐次消去的最小均方误差(MMSE-OSIC)算法具有很低的复杂度,但因迭代检测过程中的差错传播使得检测性能与最佳检测相比有很大差距.针对以上算法的缺点,提出了一种低复杂度近最佳的MIMO信号检测算法,该算法对MMSE-OSIC算法的检测顺序进行调整,首先通过比较信道逆矩阵行向量的范数确定最弱信号层,对该发射信号的所有可能值进行遍历搜索,在保证最弱信号层尽可能正确检测的前提下,对剩余信号层采用MMSE-OSIC算法检测.理论分析及仿真结果表明,该算法有效抑制了迭代检测过程中的差错传播,几乎达到了最佳检测性能,同时具有较低的复杂度,在检测性能与复杂度之间给出了很好的折衷.     

Four-dimensional structure and sub-seasonal regulation of the Indian summer monsoon multi-decadal mode

A better understanding of the drivers and teleconnection mechanisms responsible for the multi decadal mode (MDM) of variability of the Indian summer monsoon rainfall (ISMR) with major socio-economic impacts in the region through clustering of large-scale floods or droughts is key to improving the poor simulation of ISMR MDM by most climate models. Here, using the longest instrumental record of ISMR available (1813–2006) and longest atmospheric and oceanic re-analyses, the global four dimensional (space–time) structures of atmospheric and oceanic fields of the multi-decadal mode of ISMR and sub-seasonal evolution of the teleconnection mechanism are brought out, essential for understanding underlying drivers but lacking so far. The relationships between the spatial structure of winds, Sea Surface Temperature (SST) and thermocline depth with the ISMR MDM indicate that the tropical ocean over the Indo-Pacific domain is passive responding primarily to the surface winds associated with the mode. A close association between the Atlantic Meridional Overturning Circulation (AMOC), north Atlantic (NA) SST, NA sea surface salinity (SSS) and the ISMR MDM indicate a slow oceanic pathway linking NA SST and the ISMR. In addition to strong correlation (~ 0.9) between global spatial patterns of JJAS SST associated with the MDMs of ISMR, NA SST and AMOC, strong temporal coherence (correlations ~ 0.9) between them is suggestive of regulation of the ISMR MDM (T ~ 65-years) by the NA SST associated with the Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO) through a ‘fast’ atmospheric bridge. On a seasonal time scale, the atmospheric bridge manifests in the form of a stationary Rossby wave train generated by an anticyclonic (cyclonic) barotropic vorticity located above positive (negative) SST anomaly over NA in two phases of the AMO. That the AMO SST is the driver of the ISMR MDM is further supported when we unravel the sub-seasonal face of the teleconnection between the two. We show that phase locking of active (break) spells with annual cycle during positive (negative) phases of the ISMR MDM are forced by a similar phase locking of barotropic anticyclonic (cyclonic) vorticity over the NA SST with the annual cycle through the generation of a quasi-stationary Rossby wave train with an anticyclonic (cyclonic) vorticity at upper level over the Indian region with the NA columnar vorticity leading Indian monsoon rainfall by about a week. Our findings provide a basis for enhanced predictability of tropical climate through slow modulation by extra-tropical SST.

     

卫星地面应用系统中网络OSPF协议区域划分应用分析

卫星地面应用系统日益庞大网络环境越来越复杂，各分系统在同一个OSPF（Open Shortest Path First）网络区域内相互传递数据信息，存在随着网络规模越来越大，路由器设备增加，导致每台路由器所维护的LSDB（Link State Data Base）也逐渐变得臃肿的问题。庞大的LSDB计算会消耗更多的设备资源，导致设备负担加大，一旦网络拓扑变化将会引起整个域内所有路由器的重新计算。本文利用OSPF动态路由具有选择协议区域划分的特性，对卫星地面应用系统整体网络结构进行层次化分割,控制区域内路由器访问其他区域的路由路径，将LSA（Link State Advertisement）泛洪被限制在区域内，减少了维护LSDB的数量及路由表路由条目，节约了控制层面的资源，把有效的资源用于数据层面的数据转发，从而提高卫星地面应用整体网络系统的数据转发率。整体网络的区域划分可有效地把拓扑变化的影响控制在本区域内，任意一区域网络拓扑发生变化，不会影响整体网络系统变化，从而提高卫星地面应用整体网络系统结构的稳定性和扩展性。     

基于FDR的土壤水分探测系统与应用

根据中国气象局对农业气象观测的要求,采用频域反射技术(Frequency Domain Reflectometry,FDR)设计开发了一套土壤水分探测系统。系统共包括传感器测量、数据采集和远程数据管理等几个部分。FDR测量原理建立在传输线理论和谐振电路的基础上。数据采集部分充分考虑了信号的抗干扰能力以及纠错措施。系统采用无线通信模式将测量数据传送到中心数据库,并使用互联网将数据发送到各个用户。运行结果表明该系统能够连续稳定地测量,经过订正之后的数据与烘干法测量结果接近,误差小于2%,满足农业气象观测的需要。     

面向下一代灵活光网络的数字相干光传输技术

为了适应不同颗粒度的业务需求,最大化波分复用传输系统的频谱效率,光网络正逐渐朝着更灵活、高效、节能的趋势发展.基于带宽可变收发机（BVT）的灵活光网络传输技术因而得到了广泛的关注与研究.本文概述了国内外支持灵活光网络的数字相干光传输技术的最新研究进展,包括发射端支持传输速率可变的自适应编码、调制技术以及接收端相应的调制码型识别技术,最后对灵活光网络传输的未来研究方向进行了展望.     

On the Application of a Genetic Algorithm to the Predictability Problems Involving "On-Off" Switches

The lower bound of maximum predictable time can be formulated into a constrained nonlinear opti- mization problem, and the traditional solutions to this problem are the filtering method and the conditional nonlinear optimal perturbation (CNOP) method. Usually, the CNOP method is implemented with the help of a gradient descent algorithm based on the adjoint method, which is named the ADJ-CNOP. However, with the increasing improvement of actual prediction models, more and more physical processes are taken into consideration in models in the form of parameterization, thus giving rise to the on-off switch problem, which tremendously affects the effectiveness of the conventional gradient descent algorithm based on the ad- joint method. In this study, we attempted to apply a genetic algorithm (GA) to the CNOP method, named GA-CNOP, to solve the predictability problems involving on-off switches. As the precision of the filtering method depends uniquely on the division of the constraint region, its results were taken as benchmarks, and a series of comparisons between the ADJ-CNOP and the GA-CNOP were performed for the modified Lorenz equation. Results show that the GA-CNOP can always determine the accurate lower bound of maximum predictable time, even in non-smooth cases, while the ADJ-CNOP, owing to the effect of on-off switches, often yields the incorrect lower bound of maximum predictable time. Therefore, in non-smooth cases, using GAs to solve predictability problems is more effective than using the conventional optimization algorithm based on gradients, as long as genetic operators in GAs are properly configured.     

一种宽幅星载TOPSAR数据高效成像算法

得益于天线波束方位向扫描技术,星载合成孔径雷达（SAR）能够在渐进扫描模式（TOPS）下实现宽测绘带观测.在TOPS模式下,SAR波束沿着方位向进行逆时针反复扫描,并在距离向上进行多次切换,从而获取多个图像切片（burst）.为了获得均匀采样的完整成像结果,通常需要对各burst进行重采样,但这会增加额外的计算量,降低处理效率.本文提出了一种宽幅星载TOPSAR数据高效成像算法.首先,在去斜率操作中引入一种新的插值方法,可以灵活地调整最终图像的方位采样间隔,方便进行图像拼接.该方法避免了在聚焦处理前的补零操作,从而降低计算量.在此基础上,本文结合TOPS模式多burst的特点,设计了一种GPU并行处理架构,成倍地提高数据处理效率.最后,根据仿真数据进行了实验,验证了该成像算法的有效性和高效性.     

使用遗传算法优化雷达测量降水Z-R关系

将遗传算法应用到雷达测量降水的Z-R关系参数优化问题中,通过引入改进的误差函数加入总降水量误差控制,对1998年6月28日~7月2日阜阳地区的两次降水过程进行了参数优化试验,并和常规的最小二乘法、最优化方法及M-P参数法进行了对比,试验结果表明:新方法在总降水量估测方面具有更高的准确性和更好的动态适应性。     

基于FBG的4用户、2.5 Gb/s OCDMA-PON实验研究

光码分多址(OCDMA)技术具有全光处理,异步接入,高安全性等优势.无源光网络(PON)为接入网"最后一公里"瓶颈提供了最佳的解决方案.基于光码分复用的无源光网络(OCDMA-PON)充分发挥了OCDMA 技术的特点及PON技术的优势,在未来光接入网中有很大的应用潜力.介绍了OCDMA-PON系统以及FBG编解码器的结构原理.在此基础上采用二维光正交码,设计了4个发送用户和1个接收用户的OCDMA-PON系统,进行了速率为2.5 Gb/s的传输实验.结果表明在多用户随机接入的情况下,该系统能正确解码,性能良好.     

参加CMIP5的四个中国气候模式模拟的东亚冬季风年际变率

本文比较了中国参加“国际耦合模式比较计划”（CMIP5）的四个大气环流模式（即FGOALS-g2、FGOALS-s2、BCC-CSM1-1、BNU-ESM大气模式）在观测海温驱动下,对东亚冬季风（EAWM）气候态和年际变率的模拟能力。结果表明,在气候态上,四个模式均合理再现了EAWM高低层环流系统（包括低层西伯利亚高压（SH）、阿留申低压、异常偏北风、和中高层东亚大槽、西风急流）,其中对2 m气温和500 hPa高度场的模拟技巧最高,四个模式模拟的结果与再分析资料的空间相关系数都达到0.99。在年际变率上,分别对东亚北部地区（30°N～60°N,100°E～140°E）和东亚南部地区（0°～30°N,100°E～140°E）的2 m气温进行经验正交函数分解（EOF）,提取变率主导模态。结果表明,在东亚北部地区,四个模式对2 m气温第一模态（简称“北部型”）的空间分布均有很高的模拟技巧,但只有BNU-ESM能够较好再现其对应的年际变率,其模拟的时间序列与观测的相关系数为0.69。四个模式均能模拟出观测中的3.1 a主导周期,但只有FGOALS-s2和BNU-ESM能模拟出观测中的2.5 a主导周期。在东亚南部地区,模式模拟的前两个主模态共同解释观测中第一模态（简称“南部型”）的特征,其中FGOALS-g2、FGOALS-s2和BNU-ESM的综合模拟技巧较高,但只有BNU-ESM成功再现了观测中2.5 a和3.1 a的主导周期。机理分析表明,FGOALS-g2、FGOALS-s2、BNU-ESM三个模式能合理再现菲律宾海反气旋,同时对南部型有较高的模拟能力,而BCC-CSM1-1则未能有效再现菲律宾海反气旋,使得 BCC-CSM1-1对南部型模拟技巧较低。观测和四个模式模拟的结果一致表现出北极涛动（AO）与北部型PC1呈显著相关,影响大于SH。