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非圆信号参数估计方法研究

作　者: 文飞
导　师: 万群
学　校: 电子科技大学
专　业: 信息获取与探测技术
关键词: 非圆信号 时差估计 波达方向估计 稳健波束形成
分类号: TN911.23
类　型: 博士论文
年　份: 2014年
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内容摘要


非圆信号是现代无线通信中常见的一种信号，例如AM、MASK、UQPSK、BPSK、MSK、GMSK和OQPSK信号。本文研究非圆信号的参数估计技术，包括非圆信号的TDOA估计、基于非相参阵列的非圆信号DOA估计、以及非圆信号的稳健Capon波束形成。与圆信号情况下只利用信号的相关统计信息相比，非圆信号参数估计研究的关键在于如何联合利用信号的相关和共轭相关统计信息来提高参数估计的性能。本文的主要工作概括如下：1.在高斯非圆复信号和高斯圆噪声的模型下推导了TDOA估计的最大似然算法和CRB。与互相关和共轭互相关算法相比，最大似然算法更全面的利用了非圆信号的二阶统计信息，因此在非圆信号情况下有更好的估计性能。同时，针对非圆信号提出了一种改进传统循环算法的方案，新方案可以同时利用信号的循环相关和共轭循环相关信息。2.从信息论的角度出发，在高斯和拉普拉斯两种实信号假设下对比了基于联合熵和互信息两个准则的实信号TDOA估计算法。然后，在非圆高斯复信号和圆高斯复噪声的模型下推导了基于互信息准则的TDOA估计算法。3.研究了基于非相参阵列的非圆信号渐进最优二阶DOA估计算法。首先，在非圆高斯复信号和圆高斯噪声的假设下推导了非相参阵列DOA估计的最大似然算法和闭式CRB。接着，提出了改进的广义最小二乘算法，此算法对高斯或非高斯圆信号都是渐进最小方差的二阶算法。随后，提出了一种非圆信号的渐进最小方差二阶算法。4.研究了非相参阵列的MUSIC类DOA估计算法，提出了只使用第一协方差矩阵的子阵加权MUSIC算法（w-MUSIC），并把w-MUSIC算法扩展到非圆信号。同时，对比分析了w-MUSIC算法和文献[85]中MUSIC算法的渐进估计方差。5.针对SOI和干扰信号都可能是非圆信号的情况提出了稳健的自适应波束形成方法NC-RCB。NC-RCB不但对阵列方向向量误差和协方差矩阵估计误差是稳健的，同时对SOI非圆系数的估计误差也是稳健的。在SOI是非圆信号的情况下，NC-RCB与只利用第一协方差矩阵的稳健Capon波束形成方法相比具有显著的性能提升。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-11
主要缩略词对照表  11-13
第一章 绪论  13-22
  1.1 非圆信号简介  14-15
  1.2 非圆信号处理概述  15-17
    1.2.1 非圆信号的最优二阶宽线性滤波  15-17
    1.2.2 非圆信号的参数估计  17
  1.3 本文主要工作  17-21
    1.3.1 非圆信号 TDOA 估计  18-19
    1.3.2 基于非相参阵列的非圆信号 DOA 估计  19-20
    1.3.3 非圆信号的稳健 Capon 波束形成  20-21
  1.4 本论文的结构安排  21-22
第二章 非圆信号最大似然 TDOA 估计和 CRB  22-40
  2.1 信号模型  22-23
  2.2 圆高斯复信号最大似然估计和 CRB  23-25
    2.2.1 圆高斯平稳假设下的最大似然估计  23-25
    2.2.2 圆高斯平稳假设下的 CRB  25
  2.3 非圆高斯复信号最大似然估计和 CRB  25-33
    2.3.1 非圆高斯平稳假设下的最大似然估计  26-30
    2.3.2 非圆高斯平稳假设下的 CRB  30-33
  2.4 非圆信号的循环 TDOA 估计算法  33-36
    2.4.1 传统循环算法  33-34
    2.4.2 非圆信号循环算法  34-36
  2.5 仿真实验  36-39
  2.6 本章小结  39-40
第三章 基于信息论的非圆信号 TDOA 估计  40-56
  3.1 熵和互信息简介  40
  3.2 基于信息论的实信号 TDOA 估计  40-45
    3.2.1 高斯信号  42-43
    3.2.2 拉普拉斯信号  43-44
    3.2.3 针对多径改进的互信息测量算法  44-45
  3.3 基于信息论的非圆信号 TDOA 估计  45-48
    3.3.1 非圆复变量的互信息  45-47
    3.3.2 最大化互信息的非圆信号 TDOA 估计  47-48
  3.4 仿真实验  48-54
    3.4.1 实值室内语音信号 TDOA 估计仿真  48-53
    3.4.2 非圆数字通信信号 TDOA 估计仿真  53-54
  3.5 本章小结  54-56
第四章 非圆信号的非相参阵列 AMV 二阶 DOA 估计  56-71
  4.1 信号模型  56-57
  4.2 高斯最大似然估计和 CRB  57-61
    4.2.1 高斯最大似然估计  57-58
    4.2.2 高斯 CRB  58-61
  4.3 基于非相参阵列的非圆信号渐进最小方差二阶算法  61-66
    4.3.1 圆信号渐进最小方差二阶算法  61-63
    4.3.2 非圆信号渐进最小方差二阶算法  63-66
  4.4 仿真实验  66-70
  4.5 本章小结  70-71
第五章 非圆信号的非相参阵列 MUSIC 类 DOA 估计  71-85
  5.1 圆信号的非相参阵列 MUSIC 算法  71-73
  5.2 改进的圆信号非相参阵列 MUSIC 算法  73-78
  5.3 非圆信号的非相参阵列 MUSIC 算法  78-80
  5.4 仿真实验  80-83
  5.5 本章小结  83-85
第六章 非圆信号的自适应稳健波束形成  85-106
  6.1 信号模型  85
  6.2 稳健 Capon 波束形成  85-90
    6.2.1 标准 Capon 波束形成  86-87
    6.2.2 稳健 Capon 波束形成  87-90
  6.3 非圆信号的稳健 Capon 波束形成  90-94
    6.3.1 非圆信号的 Capon 波束形成  90-92
    6.3.2 非圆信号的稳健 Capon 波束形成  92-94
  6.4 仿真实验  94-105
  6.5 本章小结  105-106
第七章 全文总结与展望  106-110
  7.1 全文总结  106-108
    7.1.1 非圆信号 TDOA 估计  106-107
    7.1.2 基于非相参阵列的非圆信号 DOA 估计  107
    7.1.3 非圆信号的稳健 Capon 波束形成  107-108
  7.2 工作展望  108-110
致谢  110-111
参考文献  111-121
攻读博士学位期间取得的成果  121-123

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 通信 > 通信理论 > 信息论 > 信号检测与估计
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