基于新型小波变换的通信系统的研究

为提高多载波通信传输系统的频谱利用率,节约频谱资源&提出了一种新的基于离散小波变换的尺度因子的多载波通信系统。与传统的离散小波基的尺度因子为2 的整数倍不同,该方法中的尺度因子为整数的倒数&因此该系统的子载波不是一组正交载波,而是将每一个子载波在频域上进行等频分配,每一个等频间隙传送一个数据符号。通过对新系统进行仿真,结果表明虽然新系统在误码率性能上低于OFDM系统,但是其频带利用率优于OFDM系统的频带利用率     

大气边界层湍流多尺度分形特征的研究

运用离散正交小波变换将湍流信号分解为不同尺度，计算其分数维。考察其分数维的变化得出：随着分解层次得增加，提取湍流信号得低频部分趋于简单光滑，分数维不断减小，高频部分呈现复杂，分数维趋于定值，平均为1．70左右。说明大气边界层湍流信号在某些尺度上，存在明显的自相似性特征。     

不同下垫面大气边界层湍流的混沌特性研究

根据３ 种不同观测资料,计算和分析了有关诊断具有耗散结构的系统混沌运动的特征量：功率谱、关联维数、Ｌｙａｐｕｎｏｖ 指数和关联熵。结果表明：尽管下垫面明显不同,大气边界层湍流均为混沌运动。     

大气边界层湍流相干结构的识别

首先利用数字滤波方法对淮河流域试验的大气边界层湍流观测资料进行三项分解，将大气边界层湍流的风速信号分解为近似各项同性的小尺度涡和各向异性的大尺度涡。然后再将大尺度涡信号进行离散正交小波分解，寻求相干结构的主要特征尺度。对于大气边界层湍流垂直脉动风速来说，其相干结构的主要特征尺度为16s；对径向与纬向脉动来说，其相干结构的主要特征尺度为32－64s。在此基础上，利用小波的反变换提取出相干结构的信号与非相干结构的信号，并计算两间的相关系数，最大仅有0．02。此外，对原始大气湍流观测信号不进行数字滤波，直接利用本中子波分析法提取湍流相干结构所得结果作比较研究；并探讨了采用对称或似对称离散正交小波对此研究的影响。     

山地复杂下垫面湍流特征观测分析

利用谱方法和能量闭合度分析等方法,对兰州市皋兰山2006年夏季和2005年冬季涡度相关系统测定的湍流数据质量进行了分析,结果表明:4个观测点测定的三维风速、空气温度的功率谱在惯性副区都符合"-2/3"定律,垂直风速和温度的协谱在惯性副区也基本符合"-4/3"定律.4个观测点都存在能量平衡不闭合现象,夏季观测点绿化地和裸地能量平衡比率(EBR)分别为66%和94%,冬季绿化地和裸地的EBR分别为62%和84%;裸地观测点的闭合程度明显好于绿化地.本文还讨论了能量闭合度的日变化特征及各个观测点的地表能量收支状况.     

大气边界层湍流涡旋结构的小波分解

利用离散正交小波在若干物理判别准则下对边界层湍流脉动信号进行去噪和多尺度分解,从而有效地区分出均匀各向同性小涡成份和大尺度含能涡旋成份。能谱分析发现,小涡的谱动力学行为具有非常好的标度不变性,标度关系满足Kolmogorov的“-5／3”律。       

黄土高原复杂地形受中尺度运动影响的稳定边界层湍流特征

利用兰州大学半干旱气候与环境观测站(Semi-Arid Climate and Environment Observatory of Lanzhou University,简称SACOL)2008年12月观测资料,研究了稳定边界层湍流特征.使用涡动相关资料研究湍流通量时,定义湍流的平均时间τ内的中尺度运动是造成湍流统计量变化范围大的主要原因,稳定情形? τ取几十秒至几分钟.对梯度理查森数大于0.3的强稳定情形的湍流尺度分解(MRD)谱分析表明,感热通量在112.4～449.9 s存在谱隙,尺度大于谱隙的中尺度运动造成了通量观测资料离散性大,甚至有支配性影响.动量通量的谱隙在112.4～224.9 s之间.弱风时,中尺度运动的影响更大,垂直风速标准差以0.1的比率随中尺度风速变化;垂直风速标准差同广义风速表现出很好的相关性,并随着广义风速消失而消失.三维风速标准差与摩擦速度呈很好的线性关系,垂直、水平、横风风速的无量纲标准差分别为1.35、2.54、2.21.对湍流动能的研究发现,在梯度理查森数大于0.3的条件下,仍然存在连续的湍流.以湍动能为依据,分析了湍流的平稳时间长度,其长度随稳定度变化而变化,2008年12月7～11日从133.5 s变化到856.2 s,湍流平稳时间长度反映了中尺度运动的发生频率.     

基于正交小波变换的并行软判决盲均衡算法

针对常数模算法收敛速度慢的缺点,在分析基于正交小波变换盲均衡器结构和并行软判决盲均衡算法的基础上,提出一种基于正交小波变换的并行软判决盲均衡算法.该算法将正交小波变换引入到并行软判决算法中,利用正交小波变换对信号很强的去相关能力,降低信号的自相关性,以加快算法的收敛速度.水声信道仿真结果表明,与并行的软判决盲均衡算法相比,所提出的基于正交小波变换的并行软判决盲均衡算法具有更快的收敛速度.     

不同下垫面的大气边界层湍流扩散特征

利用海洋、戈壁、城郊和城市4种不同下垫面上的湍流观测资料,运用多尺度湍流概念和方法计算分析了风速谱和扩散参数等湍流特征量。结果表明:下垫面的粗糙度对大气边界层湍流特征影响很大,随着粗糙度的增大,速度谱的峰值频率向高频方向移动,扩散参数增大。     

Niño海区冷暖事件的小波功率谱分析

根据NOAA/CPC发布的1950．1-2003-12期间Nino海区的SSTA资料，采用小波变换方法分析了SST变化的多时间尺度结构及其强度变化。结果表明，Nino各海区的SSTA序列表现出多层次相互嵌套的时频结构，经检验存在着2～7a、8-20a和30a以上尺度的变化周期；10a以上和1a以下时间尺度的周期信号能量较弱。显著性变化周期的能量主要集中在2～7a的周期振荡上；同一事件在不同海区的频率结构也不完全相同，冷暖事件的振荡能量和显著性水平从东向西有低频增大而高频减弱的变化趋势，时域中1970年以后尤为明显。     

Spectral Structure of Small-Scale Turbulent and Mesoscale Fluxes in the Atmospheric Boundary Layer over a Thermally Inhomogeneous Land Surface

Spectral analysis was performed on aircraft observations of a convective boundary layer (CBL) that developed over a thermally inhomogeneous, well-marked mesoscale land surface. The observations, part of the GAME-Siberia experiment, were recorded between April and June 2000 over the Lena River near Yakutsk City. A special integral parameter termed the ‘reduced depth of the CBL’ was used to scale the height of the mixed layer with variable depth. Analysis of wavelet cospectra and spectra facilitated the separation of fluxes and other variables into small-scale turbulent fluctuations (with scales less than the reduced depth of the CBL, approximately 2 km) and mesoscale fluctuations (up to 20 km). This separation approach allows for independent exploration of the scales. Analyses showed that vertical distributions obeyed different laws for small-scale fluxes and mesoscale fluxes (of sensible heat, water vapour, momentum and carbon dioxide) and for other variables (wind speed and air temperature fluctuations, coherence and degree of anisotropy). Vertical profiles of small-scale turbulent fluxes showed a strong decay that differed from generally accepted similarity models for the CBL. Vertical profiles of mesoscale fluxes and other variables clearly showed sharp inflections at the same relative (with respect to the reduced depth of the CBL) height of approximately 0.55 in the CBL. Conventional similarity models for sensible heat fluxes describe both small-scale turbulent and mesoscale flows. The present results suggest that mesoscale motions that reach up to the relative level of 0.55 could be initiated by thermal surface heterogeneity. Entrainment between the upper part of the CBL and the free atmosphere may cause mesoscale motions in that region of the CBL.     

夜间稳定边界层中间歇性湍流热通量的 提取及其谱特征

在夜间稳定边界层中, 湍流热通量往往具有间歇性特征。在一阵阵出现的强度较大的湍流热通量之间, 混杂着弱噪声或其他微弱的难以辨识的高频脉动信号。为了研究间歇性湍流热通量的特征, 必须将这些无关信 号剔除, 以提取出干净的湍流热通量。本文提出了一种新的提取间歇性湍流热通量的方法, 该方法通过分析 湍流热通量的概率密度函数, 并与稳定分布进行比较, 湍流热通量的概率密度函数开始偏离稳定分布的位置, 即是间歇性湍流热通量开始出现的阈值。本文通过夜间稳定边界层外场试验数据的验证, 发现利用稳定分布确定 的阈值可有效地提取出间歇性湍流热通量。在此基础之上, 本文对比了提取前后湍流热通量的功率谱, 发现 提取后低频信号的方差所占比重下降, 而高频信号略有上升。此外, 间歇性湍流热通量在高频区的功率谱满足“-7/6”律。