利用矩阵滤波技术估计信号二维波达方向

现有的基于子空间的波达方向估计算法都要求不相关信号源的数目小于阵元数目,但当信号源数目很多时,算法失效.为此,提出了一种具有过载估计能力的二维波达方向估计方法,先利用矩阵滤波技术接收数据进行预处理,使信号子空间限定在一个较小的区域内,把区域外的信号抑制掉,从而减小了有效的信号源数目,然后可以采用现有算法进一步估计二维波达方向.矩阵滤波器的设计过程也可以归结为一个最小二乘问题,效率很高.计算机仿真验证了算法的有效性.     

阵列误差下的波达方向估计

由于阵列误差的存在会降低波达角的估计精度,重点研究了迭代求解混合范数约束下的稀疏谱以提高估计精度。考虑一维线性阵列,首先建立了统一的优化函数,高精度地估计信号子空间;然后推导了误差矩阵向量化的方法,简化求解耦合误差和幅相误差的过程;最后推导了Khatri-Rao积下的扩展正交导向矢量,根据优化函数迭代求解空间谱估计。对比不同方法估计参数的均方根误差表明,通过设计优化函数迭代求解阵列误差、波达角等参数的精度较之现有方法有一定的提高。     

六端口技术在波达方向估计中的应用

推导了六端口技术估计波达方向的基本原理,分 析总结了4种基于六端口技术的波达方向估计系统,它们与其它波达方向估计系统相比,具 有精 度高、频带宽、结构简单等优点,具有重要的应用价值。     

基于两次傅里叶变换的时域MUSIC波达方向估计

针对基于频域多重信号分类（MUSIC）的波达方向（DOA）估计方法在有效快拍数较少情况下的不稳定问题，提出了一种基于两次傅里叶变换的时域MUSIC波达方向估计方法。首先，通过傅里叶变换将各阵元接收数据转换为频域数据，并按扫描角度对各阵元数据进行相位补偿；然后，再通过傅里叶变换将补偿后的频域共轭数据转换为时域复解析数据，在时域构建相移后的协方差矩阵；最后利用特征分解求取具有正交特性的噪声子空间，获得扫描方位空间谱，实现对波达方向估计。数值仿真及实测数据处理结果均表明，相比频域MUSIC方法，在一次有效快拍条件下，所提方法可稳定获得具有正交特性的噪声子空间，实现对波达方向估计；稳定性得到了5 dB的改善，背景噪声级和旁瓣级得到了3 dB以上的改善，因此该方法可明显提高目标检测和方位估计性能。     

高斯白噪声下L阵二维波达方向快速估计

针对L型阵列,提出一种在高斯白噪声环境下的二维波达方向(DOA)快速估计方法。首先利用阵列结构特点构建两个互协方差矩阵,同时实现了噪声分量的有效抑制,再依据协方差矩阵的性质构造了波达方向矩阵。对该矩阵进行一次特征分解即可分别得到包含方位角和俯仰角信息的方向矢量和方向元素,实现二维DOA估计。该算法避免了传统算法的谱峰搜索或大矩阵构造及其特征分解过程,计算量小,且参数自动配对。仿真结果表明,该算法在低性噪比和少快拍下的估计精度与2D ESPRIT算法近似,但计算复杂度大幅降低,适用于实时性高的工程应用背景。     

基于循环平稳特征的分阶段直扩超宽带信号检测

超宽带（Ultra Wideband,UWB）信号检测对实现超宽带定位具有重要意义。针对低信噪比下直扩超宽带信号（Direct Sequence Spread Spectrum UWB,DS-UWB）功率谱密度极低，难以通过传统手段检测的问题,提出了一种基于循环平稳特征的分阶段直扩超宽带信号检测算法。在介绍直扩超宽带的信号模型的基础上，提出了改进循环平稳特征检测方法，分析了二元假设两种情形下灰度图的差异，利用这种差异将两类图像放入卷积神经网络（Convolutional Neural Network,CNN）自行训练提取特征，进而利用训练好的网络进行检测。为更高效检测出信号，采用分阶段检测，即第一阶段先进行能量检测，若未检测到，则进入第二阶段改进循环平稳特征检测。仿真结果表明，在信噪比小于-8 dB时，所提方法的检测性能明显优于传统的循环平稳特征检测。     

均匀圆阵二维波达角估计的Cramer-Rao界

均匀圆阵(UCA)是一种应用广泛的具有二位波达角估计能力的平面阵列。为了从理论上分析 不同阵列参数下到达波方位角(AOA)、仰角估计精度,推导了均匀圆阵二维波达角估计的性 能界, 以此为基础分析了阵列孔径、阵元个数、快拍数以及来波仰角高低与到达角估计精度的关系 ,并通过对UCA MUSIC算法计算机仿真验证了推导结果的正确性。研究结果为波达角估计类 算法提供了可供参考的性能下界,圆阵设计时也不再需要大量的Monte Carlo仿真试验确定 阵列参数,可直接从估计精度表达式中获得。     

基于DOA估计的认知无线网络频谱感知

认知无线电技术中频谱感知性能的优劣直接影响认知通信系统的性能。针对该特点提出了认知无线电网络中基于波达方向（DOA）估计的主用户频谱感知模型,即单主用户多次用户和多主用户多次用户的系统模型,选取基于特征分解的多重信号分类（MUSIC）算法分析两种模型的感知性能,包括虚警概率、漏检概率、最小总错误概率、算法复杂度等,获得了闭值表达式,最后在两种模型下对算法进行了仿真。仿真结果表明：各参数主要影响虚警概率,而漏检概率几乎不受影响,验证了方法的有效性。     

多星测控中波达方向估计传播因子虚拟ESPRIT算法

针对多星测控中涉及的阵列天线信号波达方向估计问题,给出了一种新的基于传播 因子的二维波达方向估计（2D-DOA）算法——传播因子虚拟ESPRIT算法（PMV-ESPRIT）。传 统的虚拟ESPR IT算法需要对互相关矩阵进行特征值分解（EVD）或对数据接收矩阵进行奇异值分解（SVD） ,因此其运算量较大。而新算法基于传播因子方向向量分割的线性运算对传统算法做了进 一步改进,其运算量明显降低,且具有更高的信号波达方向测向精度。仿真实验结果表明了 PMV-ESPRIT算法的有效性和可行性。     

基于压缩感知DOA估计的稀疏阵列设计

根据格拉姆(Gram)矩阵优化测量矩阵的方法，给出了一种基于压缩感知波达方向（DOA）估计的均匀线阵的稀疏阵列设计方法。该方法不需要对阵列的输出数据进行压缩采样，直接利用稀疏阵列的输出数据，然后利用稀疏恢复算法求解DOA估计信息。实验仿真证明，相比于原均匀线阵，所提方法在阵元数目较少且信噪比较低的情况下具有更好的DOA估计性能。     

一种基于改进FFT的MPSK载波估计方法

针对多进制相移链控(MPSK)信号相干解调中载波同步问题,提出一种基于Zoom FFT及频域内插的方法进行载波提取。该方法通过信号的非线性变换,在时频域内实现载波频率的粗估计,在此基础上通过频域内的插值校正实现载波的准确提取。仿真试验结果表明,本算法提取的载波具有较高的准确性,估计的最大相对误差只有10-6量级。该方法不需要特定图案的前导字,结构简单,可估计的载波频率适应范围大,在高信噪比的情况下硬件实现系统实时性好。     

一种基于FFT的Midamble码搜索算法

针对一种基于UTRA TDD LCR时隙结构的ad-hoc网络的通信特点,给出了一种可在DSP上实现的基于FFT的M idamble码搜索算法,并给出了基于该算法的多径搜索实现方案。分析表明,该算法充分利用了DSP的特点,且其运算效率相比于传统的匹配滤波有大大的提高。     

移动WiMAX下行系统SVD-FFT内插信道估计

针对移动WiMAX下行系统中导频个数少且分配不均匀导致的边缘效应问题,提出了一种 基于奇异值分解（SVD）的快速傅里叶变换（FFT）内插信道估计方法。该方法首先得到每个 符号实 际分配导频处的最小二乘信道频响估计,当前符号在相邻符号实际分配导频处的信道频响由 相邻符号信道频响线性内插得到;然后,将上述信道估计值合并且按子载波索引值升序排列 后进行奇异值FFT内插,以减少边缘效应和噪声的影响;最后再经线性内插得到数据子载波 处的信道频响估计值。仿真结果表明,和传统估计方法相比,所提出的方法估计精度更高, 复杂度较低,而且避免了使用信道统计特性信息。     

一种新的跳频信号跳速盲估计算法

提出一种全新的跳速估计联合算法,即将数据在相位微商快速傅里叶变换(PDFFT)前期处理的基础上,再进行差分处理,最后利用最小二乘(LS)法进行线性拟合最终估计出跳速。仿真结果表明,该算法计算量远小于传统的短时哈特莱变换、小波变换和魏格纳分布(WVD)系列,略大于短时傅里叶变换;在估计精度上与前3种方法相当却远高于后者,因而该法很适合实时跳频信号分析。     

一种改进的基于传播算子的二维DOA估计算法

针对面阵中的波达方向估计算法复杂度过大的问题,提出了一种改进的基于传播算子的二维面阵波达方向（Direction of Arrival,DOA）估计算法。该改进算法基于面阵平移不变性质,将原始子面阵在X和Y轴上分别平移得到两个子面阵,将两个子面阵相加得到虚拟子面阵,利用原始子阵和虚拟子面阵构造新的信号矢量,基于传播算子算法求出其特征值,特征值中的模值和相位值包含信源的二维角度信息,由此可求出自动配对的二维角度。与基于传播算子的二维DOA估计算法相比,该算法有效降低了运算复杂度,且保持性能相近。仿真实验验证了算法的有效性。     

基于提升小波算子的MUSIC法的DOA估计

在低信噪比且不增加接收阵元数目的条件下,提出利用提升小波算子对接收 信号进行预处理,然后用MUSIC法进行谱估计。仿真试验表明该算法有效提高了DOA估计的 分辨率和精度,与传统的基于一代小波域的DOA估计的算法对比,该算法具有复杂度低、收 敛快且精度高的性能,为实时信号的处理提供了支持,在科研和工程实践领域具有一定的 理论价值和应用价值。     

基于FPGA的基-6FFT算法的设计与实现

介绍了一种基于FPGA的FFT算法的实现——以Altera公司的FLEX10K系列产品为硬件平台，用VHDL语言和电路图完成系统设计描述，用MAX plusⅡ软件进行编译、综合和下载，实现了6点实序列DFT算法，并给出了仿真测试的结果。在FPGA芯片上运行的FFT算法具有速度快且抗干扰能力强的硬件实现的优点，用VHDL语言实现的基于IP核FFT算法具有很好的可移植性，可以重复使用，大大提高了设计效率。     

FPGA实现高速FFT处理器的设计

介绍了采用Xilinx公司的Virtex -II系列FPGA设计高速FFT处理器的实现方法及技巧。充分利用Virtex -II芯片的硬件资源 ,减少复杂逻辑 ,采用流水方式对复数数据实现了加窗、FFT、求模平方三种运算。整个设计采用流水与并行方式尽量避免瓶颈的出现 ,提高系统时钟频率 ,达到高速处理。实验表明此处理器既有专用ASIC电路的快速性 ,又有DSP器件的灵活性的特点 ,适合用于高速数字信号处理     

超长可变点数FFT处理器设计与实现

介绍了超长可变点数序列FFT处理器的实现方法。采取将一维大点数FFT转换为二维小点数子FFT处理的措施,减小了存储器规模。使用乒乓RAM将基本运算模块级联,形成流水线结构,可连续高速计算N点复数序列FFT/IFFT。用现场可编程门阵列(FPGA)实现了可计算1k~1M点序列长度可变的FFT/IFFT处理器。     

基于迭代FFT算法的平面稀疏阵列优化方法

提出了一种基于迭代FFT算法的优化方法来实现平面稀疏阵列的峰值旁瓣电平优化 ,并给出了详细的优化步骤。在给定的旁瓣约束条件下,利用阵列因子与阵元激励之间存在 的傅里叶变换关系,对不同的初始随机阵元激励分别进行迭代循环,就可以降低稀疏阵列的 旁瓣电平。在迭代过程中,根据稀疏率将阵元激励按幅度大小置1置0来完成阵列稀疏。仿真 实验证明了该方法的高效性和稳健性。