基于特征子空间的快速多径时延测量

提出一种基于特征子空间的快速多径时延测量方法.新方法对参考信号与接收信号的互相关函数做离散傅里叶反变换,将时延测量问题转换成具有低通包络的正弦信号频率估计问题.重构互相关函数的离散傅里叶反变换序列,形成的信号矩阵用于构造低阶协方差矩阵,使新方法的运算量与传统MUSIC算法相比大幅减小.理论分析、仿真结果验证了新方法的正确性,表明新方法以稍微降低时延测量性能为代价换取运算量的大幅减小.     

数字信号处理中MUSIC方法的新教学思路

多重信号分类MUSIC算法是基于信号与噪声子空间正交性的一种超分辨谱估计方法.自适应波束形成技术则是通过在干扰信号波达方向上置零来实现输出信干噪比最大化.通过在所有感兴趣波达方向上扫描,波束形成器也可以用来实现波达方向估计.MUSIC算法和波束形成技术的原理看似不同.然而,有文献表明,MUSIC算法可被表示为一个波束形成器.基于这一事实,在本文中,我们首先介绍了MUSIC算法和最小无失真响应波束形成技术MVDR的原理.然后,给出MUSIC算法和MVDR波束形成器的等价表示形式.最后,将MUSIC算法与MVDR波束形成器进行比较.通过上述内容的讲解,可以使学生获得关于MUSIC算法新的认识.     

宽带波束域频率聚焦自适应波束形成算法

针对传统时延控制波束形成器无法适应宽带信号接收的问题,提出一种宽带波束域频率聚焦自适应波束形成算法。首先,通过时延控制方法在空间预设方位形成多个独立波束,利用傅里叶变换将多波束数据变换到频域,针对每个频点构造聚焦矩阵,通过聚焦变换将宽带信号对齐到同一参考频率;然后,估计子带聚焦后的协方差矩阵,并进行特征分解得到信号子空间;最后,利用基于特征子空间(ESB)的波束形成方法得到权矢量,实现自适应波束形成。仿真结果表明,该算法能够实现对宽带信号的自适应接收,具有良好的抗干扰能力和稳健性。     

基于快速运动目标定位的改进MUSIC算法

针对MUSIC算法对接收信号信噪比要求高,同时在目标源方位快速变化的情况下稳定性差的问题,提出一种基于宽带导向的MUSIC自适应波束形成方法 STMU(Steered MUSIC)。该方法首先构造时延后的频域协方差矩阵,利用特征分解方法求取具有正交性的噪声子空间,利用噪声子空间自身的正交特性获得来波方向波束,从而进行波达方向的估计。从系统测试运行的数据结果可以看出,MUSIC算法能够被STMU方法优化,在低信噪比环境下,针对宽带信号有明显的分辨率提升作用;当目标源方位快速变化的时候,MUSIC信号处理方法明显弱于STMU的信号处理方法,尤其体现在方位分辨率与信号检测方面。     

一种基于降秩变换的ESB改进算法

提出了一种基于降秩变换的ESB改进算法,该方法首先用降秩变换矩阵对阵列接收数据进行降秩变换,利用干扰子空间和修正的期望信号导向矢量来构造降秩变换矩阵,然后进行波束形成.该算法解决了传统的基于特征空间(ESB)自适应波束形成算法方向图副瓣电平较高的问题,并且解决了当阵列协方差矩阵中不含期望信号或期望信号较小时方向图畸变的问题,从而大大提高了抗干扰能力.仿真结果证明,所提出的基于降秩变换的ESB改进算法具有良好的波束形成性能,验证了算法的有效性.     

宽带光控阵多波束超分辨测向算法

为了解决多信号并存时多波束系统的测向问题,针对宽带光控阵幅度加权和时延控制的多波束形成方式,提出了一种宽带波束域超分辨测向算法。建立了宽带光控阵多波束数据模型,首先将接收数据变换到频域,进行频谱分析,然后选择较大信号频率分量分别进行超分辨谱估计,最后将各频点估计结果融合得到最终的估计值。分析了波束参数的选取,包括波束数目、波束间隔以及幅度加权方式对算法性能的影响。算法能够分辨同时达到多波束系统的多个信号,仿真实验验证了算法的有效性和正确性。      

一种改进的基于波束空间的酉-ESPRIT算法

针对酉-ESPRIT算法估计精度较高但是对信噪比水平变化比较敏感的问题,提出了一种改进的用于DOA估计的酉-ESPRIT算法。该算法首先对观测数据在变换域中进行预处理使信号能量更集中,然后进行波束变换,在波束空间中估计信号的到达方向。文中采用的波束形成矩阵使用较少的波束数可以在更广范围内搜索信号以避免漏掉有用信号,因此减少了运算量。通过计算机仿真试验可知,无论在白噪声还是色噪声背荣下,与酉-ESPRIT算法相比,本算法不仅减少了计算量,并且具有更小的信噪比门限,提高了酉-ESPRIT算法的鲁棒性。     

一种解耦合二维MUSIC算法研究

针对目前多信号环境中信号的测频测向问题,利用非均匀时延,解开频率和信号到达角之间存在的耦合,在此基础上实现了解耦合的二维MUSIC算法。可同时测量信号频率和到达角,计算量小,并保持了MUSIC算法测量精度高的特点。仿真结果证明了该方法的有效性。     

基于多项式拟合的宽带NLFM数字分数时延波形产生方法

由于孔径渡越问题，宽带信号的波束形成需要进行时延处理，传统的数字分数时延波形产生方法是在时域上使用分数时延滤波器。目前，大多数宽带发射波束产生的研究均针对线性调频信号，而对于信号特性更复杂且脉压性能优秀的非线性调频(NLFM)信号研究甚少。文中提出了一种宽带NLFM数字分数时延波形的产生方法，并对该信号实现了发射数字波束形成。首先，将时延分为整数时延和分数时延，利用指数多项式拟合处理得到宽带NLFM信号的时域表达式；然后，通过提取参数的方法在直接数字合成器中直接产生分数时延波形；最后，经过整数时延形成宽带NLFM发射波束。仿真实验证明：各阵列单元产生了宽带时延NLFM波束，发射波束的合成方向良好，没有明显失真，时延方法导致的时延误差远低于传统的滤波器方法，且功率合成效率损失可忽略不计，该方法计算简便，对硬件要求不高。     

基于稀疏时频分解的盲波束形成算法

针对现有盲波束形成算法通用性差,所需采样数据量大等问题,该文提出一种基于稀疏时频分解的盲波束形成算法。算法首先将传统的短时傅里叶变换转化为稀疏重构问题,利用交替分裂Bregman算法进行迭代求解。然后利用对各阵元的接收信号进行稀疏时频分解的结果,结合聚类和不确定集方法,实现导向矢量的最优估计。最后利用MVDR算法获得最优权矢量。该算法无需利用信号统计特性,实现了高效的盲波束形成。仿真实验结果表明,该算法所需数据量小,迭代步骤易于工程实现,较现有盲波束形成算法输出性能更优,适用范围更广。     

Superresolution techniques for time-domain measurements with anetwork analyzer

Superresolution techniques for time delay estimation are proposed and applied to frequency-domain data measured with a network analyzer. A MUSIC (multiple signal classification) algorithm preprocessed by spatial smoothing is used. The spatial smoothing preprocessing is performed to destroy signal coherence, and the decorrelation performance is examined in detail. The expression which gives an individual response is given. Using this expression, it is possible to eliminate unwanted signals that appear as ripples in the frequency domain. Experimental results show that the frequency bandwidth required by the MUSIC algorithm to resolve distinct time-domain responses and eliminate unwanted signals is much narrower than that required by the FFT (fast Fourier transform). Thus, the MUSIC algorithm is applicable to the time-domain measurements with the network analyzer and has much higher resolution capability than the conventional FFT techniques. The MUSIC algorithm is one of the most promising methods of enhancing the accuracy of measurement for narrowband devices such as antennas     

Super-Resolution Time Delay Estimation in Multipath Environments

The super-resolution time delay estimation in multipath environment is very important for many applications. Conventional super-resolution approaches can only deal with signals with wideband and flat spectra. In this paper, we propose a novel super-resolution time delay estimation method that can treat signals with narrowband spectra. In our method, the time delay estimation is first transformed into the frequency domain, in which the problem is converted into the parameter estimation of sinusoidal signals with lowpass envelopes. Then a MUSIC-type algorithm taking account of the envelope variation is applied to achieve the super-resolution estimation. Time delay estimation in active and passive systems are considered. Simulation results confirm that the proposed estimators provide better performance than the classical correlation approach and the conventional MUSIC algorithm for separating closely spaced signals with narrowband spectra.     

舰载ESM多径增批信号识别研究

多径信号是导致“增批”现象的主要原因之一，受海面反射影响，舰载雷达侦察设备（ESM）更容易接收到多径信号，多径增批信号给信号识别带来了干扰，如果能够从接收信号中挑选出多径增批信号，不仅可以减少信号识别干扰，还可以利用多径增批信号获取目标更多的信息。为了正确识别多径增批信号，选择脉冲初始相位这个脉内指纹特征进行研究，构造了解析信号，利用希尔伯特变换求解解析信号虚部，由解析信号计算脉冲瞬时相位，通过搜索计算疑似多径脉冲配对之间的相位差来识别多径增批信号。仿真实验验证了方法的有效性。     

用一种新的空时导向矢量联合估计CDMA信号波达方向与多径时延

本文针对CDMA系统提出了一种不需要训练信号而直接对接收的正常通信信号进行处理,实现感兴趣用户的波达方向(DOA)与多径时延联合估计的新方法.该方法是一种基于空时二维的MUSIC方法,首先建立了一种新的数据结构,并对其形成的相关矩阵进行特征分解,然后采用构造的新导向矢量对特征空间进行搜索.这种方法克服了要求接收信号数小于阵元数的局限,能有效估计时延不同、波达方向相差很小的多径信号的参数.     

CDMA系统基于四阶累积量的DOA估计

提出一种在 CDMA 系统中使用四阶累积量解相干 DOA 估计的算法。该算法不仅能消除多径干扰,且与二阶 MUSIC 算法相比能更有效抑制空间色噪声,提高估计精度,且算法计算量不大,可以实时处理和实现。通过计算机仿真,证明在低信道比色噪声环境下,该方法是有效的。     

一种稳健的多径估计和抑制算法

针对通信系统中多径干扰难以估计和抑制的问题,提出了一种地面采用智能天线自适应跟踪的方法。以均匀直线阵为基础,采用前后向空间平滑算法对阵列接收相干信号进行预相干处理,再利用MUSIC(Multiple Signal Classification)算法实现信号来波方向(Direction of Arrival,DOA)估计,应用一种新的对角加载稳健波束形成技术减小主峰偏移,实现多径干扰抑制。仿真分析验证了所提算法的正确性和有效性,系统具有良好的稳健性,具有较高的工程实践价值。     

Estimating Time Delays With Antenna Array

1　ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｕｓｉｎｇａｎａｎｔｅｎｎａａｒｒａｙｔｏｅｓｔｉ ｍａｔｅｔｈｅｔｉｍｅｄｅｌａｙｓｉｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｉｎｔｈｅｗｉｒｅｌｅｓｓｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ .Ｉｎｓｕｃｈａｓｙｓｔｅｍ ,ｍｕｌｔｉｐａｔｈｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎｅｘｉｓｔｓａｎｄｃａｎｃａｕｓｅｓｅｖｅｒｅｓｉｇｎａｌｆａｄｉｎｇ .Ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍｕｌｔｉｐａｔｈｄｅｌａｙｓ,ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｓｐａｔｉａｌｓｉｇｎａｔｕｒ…     

Multipath delay estimation using a superresolution PN-correlationmethod

This paper addresses the problem of high-resolution estimation of a multipath channel delay profile. We propose several improvements to the so-called superresolution pseudo-noise sequence correlation method (SPM) and analyze its performance on time-varying channels. SPM is based on the multiple signal classification (MUSIC) algorithm, which requires decorrelation of the multipath echoes. The proposed improvements enable SPM-based delay estimation in the presence of narrowband interference, and they reduce the necessary transmission window while preserving multipath echo decorrelation. These improvements are analyzed and are applied to underwater acoustic experimental data     

Joint space-time estimation for DS-CDMA system in fast fadingmultipath channel

A space-time array manifold model is developed for an asynchronous DS-CDMA system over a fast fading channel in a multipath environment. The MUSIC algorithm is applied to the model to extract both the path delays and directions of arrival from the uplink signals. It is shown that this method can resolve the different paths while the conventional approach fails