论文题目: 稳健的阵列参数估计及应用研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 信号与信息处理
作者: 张杰
导师: 廖桂生
关键词: 阵列信号处理,信源数目估计,波达方向估计,波束形成,循环平稳,色噪声,正交频分复用,载波间干扰,频率同步,信道估计,最大似然,接收机分集
文献来源: 西安电子科技大学
发表年度: 2005
论文摘要: 论文主要研究非理想环境下的空间信号检测、定位和波束形成问题,同时针对OFDM通信系统,研究了载波频率的同步和跟踪问题。论文首先研究了色噪声环境下的空间信号检测问题。然后研究了存在循环频率误差时的稳健的循环平稳信号的稳健的定位和波束形成问题。同时论文针对阵列参数估计在OFDM系统的频偏估计中的应用展开讨论,提出了一些有效的、易于工程实现的载波频偏估计和载波频率同步方法。研究内容安排如下: 1.提出了空间相关色噪声下的信号源数目估计方法。色噪声引起协方差矩阵的噪声特征值的扩散,从而使得传统的信号检测方法失效,为了克服噪声特征值扩散的影响,我们采用对角加载抑制噪声特征值扩散,提高了检测性能,分析了对角加载对检测性能的影响;另外,通过大量的计算机仿真和实测数据分析注意到,噪声的空间相关性只是对噪声特征值的扩散影响加大,对信号特征值几乎没有多大影响,为此论文提出了一种基于线性插值的稳健的信号数目判定方法。通过构造一个新颖的寻优目标函数,避免了传统检测方法中对数似然函数的使用,在一定程度上提高了色噪声下的信号检测性能;然后提出了一种基于辅助变量和盖尔园方法的信号数目估计方法。利用信号和噪声的时间相关特性,构造辅助变量减轻甚至消除空间相关噪声的影响,利用酉变换构造信号子空间和噪声子空间,通过分析它们之间正交性的渐近性能得到了一种实用的源数目判定方法。三种方法的有效性均通过大量的计算机仿真和实测数据验证,具有一定的理论意义和实用价值。 2.论文研究了存在循环频率失配时的稳健的波达方向估计和波束形成问题。由于基于循环平稳的阵列处理方法利用了不同信号的循环频率不同这一时域特征,将多个信号在循环频率域进行分离。但是该方法必须要求期望信号的循环频率精确已知,由于信号存在未知的多普勒和载波频偏等原因使得假定的循环频率和实际循环频率存在一定的差异。通过分析循环频率误差对基于信号循环平稳的定位方法的性能影响,提出了时域加窗法和二阶循环统计量平均法增强定位性能对循环频率误差的稳健性;仍然针对存在循环频率误差这一实际情况,提出了一种稳健的盲波束形成方法。利用假定的循环频率粗略的估计出信号的导向矢量,然后结合将估计的该导向矢量向带有约束的导向矢量子空间投影,得到较为精确的导向矢量估计,最后进行Capon波束形成。该方法的的结果具有对角加载的形式,但是其最优加载量可以精确求出,避免了传统对角加载方法最优加载量的难以确定问题。
论文目录:
摘要
Abstract
第一章 绪论
§1.1 研究背景及其意义
§1.2 研究历史与现状
§1.2.1 信号源数目估计和循环平稳信号处理的研究历史与现状
§1.2.2 OFDM系统的载波频偏估计和频率同步技术的历史与研究现状
§1.3 本文的主要工作
第二章 非理想环境下的信号源数目估计方法研究
§2.1 引言
§2.2 基于信息论准则的信号源数目估计方法
§2.2.1 阵列信号模型
§2.2.2 估计信号数目的信息论准则
§2.3 对角加载对基于信息论准则估计方法的性能改善
§2.3.1 改进方法的提出
§2.3.2 性能分析
§2.4 信号源数目估计的线性插值法
§2.4.1 非相关源情况
§2.4.2 相关或相干源情况
§2.4.3 估计步骤
§2.5 基于子空间结构的源数目估计方法研究
§2.5.1 盖尔圆盘估计法
§2.5.2 辅助变量法
§2.5.3 基于子空间结构的源数目估计
§2.6 计算机仿真结果和实测数据分析
§2.6.1 基于对角加载的信息论准则的性能分析
§2.6.2 线性插值法估计信源数目的计算机仿真结果
§2.6.3 子空间结构法仿真结果和实测数据分析
§2.7 结论
第三章 稳健的循环平稳DOA估计及盲自适应波束形成
§3.1 引言
§3.2 循环平稳信号的数学模型
§3.2.1 一阶循环平稳
§3.2.2 二阶循环平稳
§3.3 DOA估计的循环MUSIC算法
§3.3.1 信号模型
§3.3.2 DOA估计的循环MUSIC算法
§3.4 存在循环平稳误差时的循环MUSIC算法的性能及其改进
§3.4.1 循环频率误差对循环MUSIC算法的影响
§3.4.2 改进方法
§3.5 稳健的循环自适应波束形成
§3.5.1 Capon波束形成
§3.5.2 循环自适应波束形成
§3.5.3 稳健的循环自适应波束形成
§3.6 计算机仿真结果
§3.6.1 稳健的循环MUSIC
§3.6.2 稳健的循环自适应波束形成
§3.7 结论
第四章 基于训练序列的OFDM载波频偏估计
§4.1 引言
§4.2 OFDM系统基本原理
§4.2.1 OFDM基本原理
§4.2.2 OFDM发射接收机结构
§4.2.3 OFDM中的关键技术和主要问题
§4.3 基于最大似然原理的整数频偏估计
§4.3.1 系统模型
§4.3.2 分数倍频偏估计
§4.3.3 平坦衰落信道下的整数倍频偏估计
§4.3.4 频率选择性衰落信道下的整数倍频偏估计
§4.3.5 性能分析
§4.4 计算机仿真结果
§4.5 结论
第五章 OFDM连续传输系统的频率同步技术
§5.1 引言
§5.2 基于最大似然原理的OFDM频率同步
§5.2.1 数据模型及其与DOA估计问题的等价性
§5.2.2 确定性最大似然同步
§5.2.3 随机性最大似然同步
§5.3 基于载波间干扰自抵消的OFDM频率同步
§5.3.1 接收信号模型与载波间干扰自抵消方案
§5.3.2 确定性最大似然频率同步
§5.3.3 随机性最大似然频率同步
§5.3.4 估计范围
§5.3.5 估计均值和方差分析
§5.3.6 Cramer-Rao界
§5.4 基于分集接收的频偏估计
§5.4.1 基于分集接收的OFDM系统模型
§5.4.2 基于最大似然的分集OFDM频率同步
§5.4.3 Cramer-Rao界
§5.5 计算机仿真
§5.5.1 基于载波间干扰自抵消的OFDM频率同步性能
§5.5.2 接收分集对OFDM频率同步性能的改善
§5.6 结论
第六章 总结与展望
§6.1 总结
§6.2 展望
致谢
参考文献
博士学习阶段(合作)发表与撰写的学术论文
发布时间: 2007-01-10
参考文献
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标签：阵列信号处理论文; 信源数目估计论文; 波达方向估计论文; 波束形成论文; 循环平稳论文; 色噪声论文; 正交频分复用论文; 载波间干扰论文; 频率同步论文; 信道估计论文; 最大似然论文; 接收机分集论文;