分布式信號波達方向-時延聯合估計算法研究.pdf

1、無線信道空時參數聯合估計是現代無線通信中的一個重要研究課題，也是智能天線技術在第三代移動通信系統(tǒng)中應用所面臨的主要問題和基本需求。在復雜的移動通信環(huán)境中，信號因折射、繞射和散射等原因產生多徑傳播現象，由此導致信號在空間與時間上擴展，造成碼間干擾和同信道干擾。這些干擾越來越成為影響現代移動通信質量的主要因素。在移動通信系統(tǒng)中采用空時聯合處理技術可以抑制多徑傳播、增大系統(tǒng)容量、提高通信質量。而信道的空時參數聯合估計正是空時聯合處理中的基本技

2、術之一，并可為空時聯合處理中的其他技術提供所需求的基本參數，具有重要的理論意義和實用價值。 現代通信環(huán)境中，由建筑物、道路或其他因素導致的局部密集散射使得接收天線與發(fā)射終端之間常常不存在直達路線，信號傳播更多地依賴于大量的非直達路線，因而導致信號在空間、時間上都產生一定程度的分布擴展，形成空時分布式多徑信號(space-time distributed signals)，此種情況下，基于傳統(tǒng)點源直達波模型的空時參數估計技術不再適

3、用，甚至可能帶來估計性能的惡化。本論文針對上述問題，以通信參數為主要研究對象，在深入分析現有模型的基礎上，對空時分布式多徑信號(分布式信號)的波達方向(DOA)-時延聯合參數估計問題作了系統(tǒng)性的研究。主要創(chuàng)新之處如下： 1．對現有的空時分布式信號的接收模型和信道模型進行了細致的理論推導，并提出了一種帶有觀測噪聲的信道模型，詳細地分析了噪聲對參數估計中某些技術方法(如信道的傅立葉變換和去卷積計算)的不利影響。 2．基于噪聲

4、模型的分析，提出了一種新的去卷積和獲得空時聯合信號子空間的方法，該方法可以避免由于對信道估計數據的傅立葉變換和去卷積計算而導致的噪聲方差變大，從而空時聯合信號子空間受到噪聲污染的問題。 3．利用分布函數信息，改進了傳統(tǒng)空時聯合參數估計中的時-空-時MUSIC方法(TST-MUSIC)，改寫了空間濾波矩陣和時延濾波矩陣，解決了點反射源方法估計分布式信號時的失效問題。 4．在搜索譜峰的參數估計方法中，提出抽取子空間的概念，通

5、過在聯合信號孑空間內分別抽取不同的行來構造空間搜索矩陣和時延搜索矩陣，并利用分布的對稱性信息和搜索矩陣瑞利商的性質，將復雜的多維搜索降為兩個一維搜索和一個配對過程，加快了算法的計算速度，并給出另外兩種快速搜索方法。 5．具體分析了擴展分布對旋轉不變性質的影響。給出了保證空、時流形向量相鄰元素間相位上保持旋轉不變性的條件，并以此為依據確定了陣元數和去卷積參數的取值范圍。 6．給出了兩種基于旋轉不變性質具有閉式解的空時參數聯

6、合估計方法：抽取ESPRIT方法和時空矩陣方法。改變了對分布式信號空時參數估計中沒有閉式表達式方法的現狀。 7．在抽取ESPRIT算法的基礎上改進了參數估計過程，提出了一種能夠在一定程度上抑制非對稱分布誤差的參數估計方法，使算法降低了對非對稱分布誤差的敏感性。 8．在多條路徑具有相同參數時(多路同參)，分析了空時參數聯合估計方法中的參數兼并現象，證明了抽取ESPRIT方法對于非同參多徑空、時參數估計的可能性，確定了獨立多