Testing for a Random Walk Structure in the Frequency Evolution of a Tone in Noise
推理和假设检验通常是在特定模型对数据成立的基础上构建的。为了确定从这些数据分析中得出的结论的准确性，必须能够识别数据中假设结构的存在。在本文中，一个模型验证测试的存在下，一个随机的步行样结构的频率变化的复值正弦信号测量加性高斯噪声。该测试评估了经济学文献中发现的随机游走假设测试的联合推断，这些假设测试在时间序列数据中寻找随机游走行为，并通过额外的测试来解释随机游走在频率空间中的行为。
2022-08-11 eess.SP
Experimental Demonstration of Robust Distributed Wireless Clock Synchronization
针对双音分布式无线时钟同步易受干扰的问题，本文提出鲁棒跳频双音波形，使收发器无需预知确切发射频率即可提取时钟参考信号。
2025-09-29 eess.SP
RL-Based Interference Mitigation in Uncoordinated Networks with Partially Overlapping Tones
已知部分重叠音调（POT）通过向所发送的信号引入有意的频率偏移（FO）来帮助减轻非协调多载波网络中的同信道干扰。在本文中，我们探讨了在密集网络中使用（POT）与强化学习（RL），其中多个链路同时访问时频资源。我们提出了一种基于Q学习的新框架，以获得用于每个链路的多载波波形的（FO）。特别是，我们考虑滤波多音（FMT）系统，利用高斯，根升余弦（RRC），和各向同性正交变换算法（IOTA）的原型滤波器。仿真结果表明，在高信噪比的加性高斯白噪声（AWGN）信道中，该方案可使链路容量提高至少30%，在严重多径衰落的情况下，该方案的性能更胜一筹.对于广泛的干扰链路密度，我们证明了中断概率和多用户效率的大幅改善促进（POT），高斯滤波器优于其他两个过滤器。
2020-04-25 eess.SP
Adaptive Transmit Waveform Design
反潜战（ASW）界最近的研究工作集中在开发适应其声学环境的声纳系统，称为“认知”声纳。认知主动声纳系统利用认知的感知动作循环的原理来利用从与水声环境的早期感测交互中收集的信息。这反过来又通知系统参数的选择，以优化目标检测，分类，定位和跟踪性能在该声学环境中。在这样的认知声纳系统可以潜在地适应的许多系统参数中，传输到介质中的声学信号（也称为传输波形）对系统性能具有深远的影响。声学环境的许多物理特性包含在返回回波信号中，该返回回波信号由发射波形的幅度缩放（目标强度）、时间延迟（目标距离）和多普勒频移（目标距离-速率）回波组成。本文简要介绍了一种基于多音正弦频率调制（MTSFM）的频谱压缩自适应FM波形模型。MTSFM波形的频率和相位调制函数由有限组加权正弦谐波组成。每个谐波的权重被用作一组离散的设计系数。调整这些系数会产生具有独特特性的恒定幅度、频谱紧凑的FM波形。MTSFM的适应性与其发射机友好的属性相结合，使其成为一个有吸引力的波形类型的各种主动声纳应用，并可以提供一个认知声纳系统的能力，以产生一组互补的微调波形的新的情况和环境，它可能会遇到。
2021-11-16 eess.SP
Tone-index Multisine Modulation for SWIPT
我们提出了一种新的同步无线信息和功率传输（SWIPT）技术，嵌入信息位的音调索引的多正弦波形。通过改变传输的带宽受限的多正弦信号的子载波的数量，所提出的方案能够实现高效的射频能量收集和低复杂度的信息传输。接收机不需要信道估计，并在接收信号的包络处采用非相干最大似然检测。所提出的音调指数调制的性能进行评估的平均错误概率的平坦衰落信道，我们表明，它优于其峰均功率比对应。
2019-06-25 cs.IT eess.SP math.IT
Beat Pilot Tone (BPT): Simultaneous MR Imaging and RF Motion Sensing at Arbitrary Frequencies
本文提出拍频导频音（BPT）方法，通过发射多个任意频率射频音并利用接收链路互调，在磁共振扫描中同时感知运动，实验证明其灵敏度随频率变化且优于传统导频音，并可与PT互补实现多输入多输出运动监测。
2024-06-07 eess.IV eess.SP physics.med-ph
An Experimental Evaluation of the Generalized Sinusoidal Frequency Modulated Waveform for Active Sonar Systems
本文通过实验评估了广义正弦调频（GSFM）波形，正弦调频（SFM）波形的推广。GSFM的瞬时频率（IF）类似于线性调频（LFM）线性调频波形的时间/电压特性。因此，GSFM具有类似于图钉形状的模糊函数（AF）。实际声纳系统设计必须考虑除AF之外的两个因素。频谱效率（SE）定义为工作频段中的能量与总波形能量的比率，是波形设计的另一个重要度量。峰均功率比（PAPR）量化波形与恒定幅度的接近程度。这些措施预测波形的能量效率和在实际压电换能器上准确复制的能力，这些压电换能器的带宽和最大发射功率都有限制。本文探讨了这些设计考虑GSFM波形，并评估其性能对主机的其他完善的波形，使用模拟和实验的声学数据。与图钉波形相比，GSFM具有更好的SE、PAPR和整体能效。
2018-12-20 eess.SP
Filtered Multi-Tone Spread Spectrum with Overlapping Subbands
提出重叠子带滤波多音扩频（OFMT-SS）波形，通过在频谱零点添加子载波实现PSD白化，并探索平坦化条件、干扰消除及低PAPR设计，同时提出多编码方法提升数据速率。
2025-03-26 eess.SP
K-Space Beamforming for an Array of Quantum Sensors
本文提出一种用于量子传感器阵列的K空间波束形成技术，利用频率梳波形和相位累积生成k空间峰值，并通过相干积分增益放大接收信号。
2023-12-27 eess.SP
The Generalized Sinusoidal Frequency Modulated Waveform for Active Sonar Systems
脉冲压缩（PC）主动声纳波形提供了一个显着的改善，在单频正弦波形，也被称为连续波（CW）波形的距离分辨率。自20世纪40年代问世以来，已经设计了各种各样的PC波形，使用调频（FM），相位编码或跳频来适应特定的声纳应用。正弦FM（SFM）波形通过单频正弦调制其瞬时频率（IF）以实现高多普勒灵敏度，这也有助于抑制混响。这允许SFM波形解析目标速度。虽然SFM的距离分辨率与其带宽成反比，但SFM的自相关函数（ACF）包含许多大的旁瓣。SFM中频的周期性产生了这些旁瓣，并削弱了SFM清晰区分范围内多个目标的能力。本文描述了一个概括的SFM波形，被称为广义SFM（GSFM）波形，修改IF类似的FM啁啾波形的时间/电压特性。作为这种修改的结果，SFM的多普勒灵敏度被保留，同时基本上减小了产生其模糊函数（AF）接近图钉形状的波形的高范围旁瓣。本文描述了GSFM的图钉AF形状的属性，将其与具有类似AF形状的其他众所周知的波形进行比较，并且另外考虑了主动声纳系统的一些实际考虑，包括在压电换能器上传输GSFM和GSFM抑制混响的能力。最后，本文还设计了一系列带内近正交波形，并将其应用于连续主动声纳（CAS）。
2018-09-28 eess.SP
MIMO Beampattern Synthesis using Adaptive Frequency Modulated Waveforms
本文提出利用多音正弦调频（MTSFM）波形模型合成窄带MIMO方向图的方法，通过修改波形傅里叶系数优化相关矩阵以逼近目标方向图，并通过设计示例验证了性能。
2024-12-10 eess.SP
Multi-functional microwave photonic radar system for simultaneous distance and velocity measurement and high-resolution microwave imaging
提出了一种光子辅助的多功能雷达系统，利用单啁啾线性调频（LFM）信号和单音微波信号的复合发射微波信号，实现了同时测距、测速和高分辨率微波成像。在该系统中，发射信号通过基于单个集成双偏振双并行马赫-曾德尔调制器（DPol-DPMZM）的光子频率上转换产生，而从目标散射的回波信号通过微波光子混频器被去啁啾为两个低频信号。利用这两个低频去啁啾信号，根据回波信号的往返时间及其多普勒频移，可以精确测量运动目标的实时距离和径向速度。与以前报道的距离和速度测量方法相比，其中使用具有相反啁啾的两个LFM信号，这些参数可以仅使用单啁啾LFM信号和单音微波信号来获得。同时，逆合成孔径雷达（ISAR）成像算法也可以实现高分辨率成像。最后通过实验验证了所提出的多功能微波光子雷达系统的有效性。从8.5到12.5 GHz的上啁啾LFM信号和8.0 GHz单音微波信号被用作发射信号。结果表明，距离和径向速度的绝对测量误差分别小于5.9cm和2.8cm/s。最后给出了ISAR成像结果，证明了该系统具有高分辨率和实时性的成像能力。
2021-05-27 eess.SP physics.app-ph
Wideband MIMO Beampattern Synthesis using Adaptive Frequency Modulated Waveforms
Naval Undersea Warfare Center（海军水下作战中心）
本文提出一种使用多音正弦调频（MTSFM）波形集的优化方法，用于合成逼近期望形状的宽带MIMO发射波束图，通过设计示例验证了该方法的有效性。
2026-08-21 eess.SP
Unified Simultaneous Wireless Information and Power Transfer for IoT: Signaling and Architecture with Deep Learning Adaptive Control
在本文中，我们提出了一个统一的SWIPT信号和它的架构设计，以利用单音和多音信令的优势，只调整一个统一的信号的功率分配比。为此，我们设计了一种新的统一和集成的接收机架构的建议统一的SWIPT信令，它消耗低功耗的包络检测。为了减轻接收端的计算复杂性，提出了一种自适应控制算法，发射端通过基于时间卷积网络（TCN）的非对称处理来调整通信模式。为此，发射机在短期尺度上优化调制指数和功率分配比，同时在长期尺度上更新模式切换阈值。我们证明了所提出的统一SWIPT系统在低功耗物联网设备的自供电条件下提高了可实现的速率。因此，可以预见，通过在发射机侧使用所提出的统一SWIPT和自适应控制算法，可以有效地部署低功耗物联网网络，该网络同时向设备无线提供信息和能量。
2021-06-26 cs.IT eess.SP math.IT
Wireless Picosecond Time Synchronization for Distributed Antenna Arrays
分布式天线阵列已经被提出用于从天基观测站到自动车辆的许多应用。在分布式天线系统中实现良好的性能需要在波长和信息水平上的严格同步，以确保发射的信号相干地到达目标，或者散射和接收的信号可以通过分布式算法进行适当的处理。在本文中，我们解决了高精度时间同步的挑战，以调整分布式天线阵列中的元件的操作，并克服由于振荡器漂移平台之间的时变偏差。我们使用一个频谱稀疏的双音波形，它获得近似最佳的时间估计精度，在一个双向的时间传输过程。我们还描述了一种技术，用于确定使用模糊的双音匹配滤波器输出的真实时间延迟，我们比较了时间同步精度的双音波形与更常见的线性调频（LFM）波形。我们在实验室环境中通过90 $\,$ cm 5.8 $\,$ GHz无线链路，使用单脉冲40 $\,$ MHz双音波形进行无线时间同步，获得2.26 $\,$ ps的定时精度。
2022-12-22 cs.SY eess.SP eess.SY
Characterizing the Ambiguity Function of Constant-Envelope OFDM Waveforms
研究了采用相移键控（PSK）的恒包络正交频分复用（CE-OFDM）波形的雷达模糊函数（AF）特性。CE-OFDM实际上是多音正弦调频（MTSFM）波形的特殊情况，其允许将MTSFM模型的许多相同数学技术应用于CE-OFDM模型。这导致CE-OFDM波形的频谱、AF和自相关函数（ACF）的新颖紧凑的封闭形式表达式。CE-OFDM的AF的主瓣结构由模糊椭圆（EOA）模型表征。这产生CE-OFDM的均方根（RMS）带宽和波形的AF主瓣中存在的距离-多普勒耦合程度的精确闭合形式表达式。这些表达式示出了采用PSK作为符号编码方案的CE-OFDM波形对于固定的调制指数$h$和子载波数目$L$将具有固定的RMS带宽。此外，我们表明EOA模型预测，采用PSK编码的CE-OFDM波形几乎总是具有“图钉状”AF形状。
2023-03-16 eess.SP
Adaptive Distributed Transceiver Synchronization Over a 90 Meter Microwave Wireless Link
我们提出了一种自适应的方法同步的相位和频率的射频收发器在远程无线链路，以支持分布式天线阵列的应用。为了在单独的无线节点之间实现分布式波束成形，收发器中的振荡器必须以相同的频率操作，并且它们的相位必须适当地对准以支持相位相干波束控制。基于频谱稀疏的波形，自混合电路，和一个自适应控制环，我们提出了一个系统，能够同步的RF振荡器在不同的收发器在近100米的距离。该方法是基于一个频谱稀疏的联合节点间的测距和频率转移的波形。频率基准被调制到由主节点发送的双音波形的一个信号上，该信号被解调并用于锁定辅节点的振荡器。次节点重发主节点用于高精度距离测量的双音信号。从这个范围，两个收发器的相位可以对齐以支持波束成形。此外，我们还实现了自适应相位控制方法，以支持在不断变化的环境条件下的高精度相位协调。我们在户外环境中展示了超过90米距离的连续高精度链路，持续时间长达7天，在不断变化的天气条件下展示了足够的相位协调，以支持频率高达3 GHz的分布式波束成形。
2020-09-10 eess.SP
MM-2FSK: Multimodal Frequency Shift Keying for Ultra-Efficient and Robust High-Resolution MIMO Radar Imaging
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学）；fiveD GmbH（fiveD有限公司）；Institute of Microwaves and Photonics, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg（埃尔朗根-纽伦堡大学微波与光子学研究所）；University College London (UCL)（伦敦大学学院）
本文提出 MM-2FSK 多模态频移键控方法，利用辅助光学深度感知获取深度先验，仅需少量频率即可实现高帧率、高分辨率 MIMO 雷达成像，在深度质量上媲美多频率测量。
2026-09-22 cs.ET eess.SP
Wideband Index Modulation with Circularly-Shifted Chirps
在这项研究中，我们提出了一个宽带折射率调制（IM）的基础上循环移位啁啾。为了得到所提出的方法，我们首先证明了一个格雷互补对（GCP）可以通过线性组合的傅立叶级数的啁啾。我们表明，菲涅耳积分和/或贝塞尔函数，所产生的正弦和线性啁啾，分别可以导致GCPs。然后，我们利用离散傅里叶变换-扩展正交频分复用（DFT-s-OFDM），以获得一个低复杂度的发射机和接收机。我们还讨论了它的泛化实现峰均包络功率比（PMEPR）和频谱效率（SE）之间的权衡。通过综合仿真，将该方案与具有IM的DFT-s-OFDM、具有IM的正交频分复用（OFDM）和来自Reed-Muller（RM）码的互补序列（CS）进行了比较。我们的数值结果表明，所提出的方法限制了PMEPR，同时利用频率。
2020-10-25 eess.SP
The Period-Modulated Harmonic Locked Loop (PM-HLL): A low-effort algorithm for rapid time-domain multi-periodicity estimation
University of Oldenburg（奥尔登堡大学）；Hörzentrum Oldenburg gGmbH（奥尔登堡听力中心）；Cluster of Excellence Hearing4all（Hearing4all 卓越集群）
许多语音和音乐分析和处理方案依赖于对周期信号分量的基频$f_0$的估计。大多数已建立的方案将诸如正弦模型的非特定信号模型应用于估计问题，这可能限制时间分辨率和估计精度。本研究提出一种新颖的时域锁定回路演算法，具有低运算量与低记忆体占用量，可用于$f_0$估测。使用谐波信号模型从输入时间信号直接导出环路控制信号。理论上，这允许对任意波形的周期性信号进行噪声鲁棒且快速的$f_0$估计，并且不需要先前的频率分析。采用不同类型的周期性和添加宽带噪声的短信号的几个模拟进行演示和评估所提出的算法的基本属性。根据信噪比（SNR），估计器被发现收敛在3-4个信号重复，即使在SNR接近或低于0 dB。此外，它被发现遵循基本频率扫描的延迟小于一个周期，并跟踪所有的音调的三音音乐和弦信号同时。对具有位移谐波的准周期声音以及具有随机周期性的信号进行鲁棒跟踪。估计误差的平均值和标准差，即，在大多数情况下，真实和估计的$f_0$之间的差异等于或低于1 Hz。结果表明，该算法可适用于低延迟语音和音乐的分析和处理。
2021-11-25 cs.SD eess.AS eess.SP
Coherent WDM transmission using quantum-dash mode-locked laser diodes as multi-wavelength source and local oscillator
量子点（QD）锁模激光二极管（MLLD）可作为芯片级频率梳发生器，用于未来数据中心、校园或城域网中高度可扩展的波分复用（WDM）链路。在简单的直流电流驱动下，这些器件产生平坦的宽带频率梳，其中包含数十个等距的光音调，线间距为数十GHz。在这里，我们表明，QD-MLLD不仅可以用作WDM发射机的多波长光源，而且还可以用作并行相干接收的多波长本地振荡器（LO）。在我们的实验中，我们展示了在75公里的标准单模光纤（SSMF）的聚合数据速率为4.1 Tbit/s（23 × 45 GBd PDM-QPSK）的传输。据我们所知，这代表了在发射机和接收机都依赖于QD-MLLD的相干WDM链路的首次演示。
2019-08-05 eess.SP physics.app-ph physics.optics
End-to-End Waveform and Beamforming Optimization for RF Wireless Power Transfer
本文面向射频无线电能传输，联合优化多音波形与模拟波束成形，并利用群体智能在满足充电需求下最小化端到端系统功耗。
2024-05-09 eess.SP
Learning OFDM Waveforms with PAPR and ACLR Constraints
Nokia Bell Labs（诺基亚贝尔实验室）；CITI Lab, INSA Lyon, Inria, Université de Lyon（里昂大学CITI实验室、里昂国立应用科学学院、法国国家信息与自动化研究所）；NVIDIA（英伟达）
未来通信系统的一个有吸引力的研究方向是设计既能支持高吞吐量又能呈现有利信号特性的新波形。虽然大多数现代系统使用正交频分复用（OFDM）来实现其有效均衡，但是这种波形受到诸如高相邻信道泄漏比（ACLR）和高峰均功率比（PAPR）的多重限制。在本文中，我们提出了一种基于学习的方法来设计基于OFDM的波形，满足选定的约束条件，同时最大限度地提高可实现的信息速率。为此，我们将发射机和接收机建模为分别实现高维调制方案和执行传输比特检测的卷积神经网络（CNN）。这导致了一个优化问题，解决了使用增广拉格朗日方法。评估结果表明，端到端系统能够满足目标PAPR和ACLR约束，并允许显着的吞吐量增益相比，音调预留（TR）基线。另外的优点是不需要专用导频。
2021-10-21 cs.IT cs.LG eess.SP
Closed-Loop Wireless Power Transfer with Adaptive Waveform and Beamforming: Design, Prototype, and Experiment
在本文中，我们设计，原型和实验闭环辐射无线电能传输（WPT）系统与自适应波形和波束形成使用有限的反馈。在WPT系统中，发射端采用多正弦波形和多天线波束形成技术相结合的方法，充分利用空间域和频域的优势，以适应多径衰落信道，提高输出直流功率。提出了一种基于码本设计和使用IEEE 802.15.4 RF接口的低复杂度空中受限反馈的闭环架构。码本由多个码字组成，其中每个码字表示特定的波形和波束成形。发射机扫描码本，然后接收机反馈最佳码字的索引，使得波形和波束形成可以适应多径衰落信道，以最大化输出直流功率，而不需要显式信道估计和准确的信道状态信息的知识。所提出的闭环WPT与自适应波形和波束成形使用有限的反馈是原型使用软件定义无线电设备和测量在一个真实的室内环境。测量结果表明，与传统的单音单天线WPT系统相比，本文提出的具有自适应波形和波束形成的闭环WPT可以将输出直流功率提高14.7 dB。
2021-06-07 cs.IT eess.SP math.IT
