基于 Inverted-Parabolic 分布的空间统计信道模型

针对在非均匀散射体分布下信号到达角度、到达时间以及多普勒效应等信道参数估计的复杂性,提出一种合理的空间信道模型,并引入几何分割法导出基于散射体Inverted-Parabolic分布的空间统计信道模型。模型能方便地估计室外宏小区和微小区移动通信环境下各种重要的空时信道参数,如AOA、TOA概率分布密度函数和多普勒功率谱以及信号的空—时相关性。数值结果与均匀散射体圆模型和高斯散射体圆模型对比表明本模型的信道参数估计结果符合理论和经验,且与实测结果吻合较好。在基站设计采用指向性天线时研究了移动台MS的多普勒效应,修正了Clarke U-shaped经典模型,阐明了天线主瓣宽度 、空间模型参数D/R和MS移动参数影响信道参数的机理。     

一种改进的椭圆散射空-时无线信道模型

空-时无线信道模型的建立是研究无线信道空-时特性的关键,然而广泛使用的基于散射体分布的单反射椭圆模型(GBSBEM)在描述TOA(Time-Of-Arrival)分布方面存在局限性.本文在GBSBEM的基础上引入了"有效散射体"和"反射概率"两个有明确物理意义的概念,给出一种改进的椭圆散射空-时无线信道模型,并推导TOA和AOA(Azimuth-Of-Arrival)的联合分布和各自的边缘分布表达式.分析表明该模型不仅能有效克服GBSBEM的局限性,并且具有适用范围广泛的特点.     

基于级联滑窗的脉冲到达时间估计方法

针对低信噪比下经信道化处理后的脉冲信号的到达时间估计精度问题,提出一种高效提取脉冲到达时间的方法。首先,对接收数据做信道化以提取出脉冲信号。其次,对脉冲信号进行相关预处理,然后提取信号包络并判决获得脉冲到达时间粗估计。基于此,利用原始采样数据,设置级联滑窗计算信号频点处的能量,通过信号频点处的能量变化精炼到达时间,得到精估计。相比于传统方法,该方法在低信噪比具有较高的估计精度,同时运算量更小,仿真结果验证方法的有效性。      

基于到达角Kalman滤波的TDOA/AOA定位算法

基于Chan算法的TDOA/AOA定位算法是在Chan算法的信号到达时间差(TDOA)误差方程组里加上一个信号到达角(AOA)误差方程,利用加权最小二乘法(WLS)求解。其主要缺点是把移动台(MS)的横坐标、纵坐标与移动台到服务基站(BS)之间的距离作为3个相互独立的变量,忽略了3者之间的相关性。需要进行两次WLS计算,且最终的解为二值根。当AOA测量误差的方差不断增大时,对应的定位误差也随之增大。该文利用Kalman滤波算法对AOA的值进行估计,并将上述的3个变量简化为一个,只需一次WLS即可求得唯一解,减少了计算量,消除了根的模糊性。仿真结果表明,该方法简单,计算量小,有较高的定位精度和较好的稳健性。     

基于AR模型的声发射信号到达时间自动识别

声发射信号到达时间的信息,对于声发射事件的定位、识别以及声发射源机理分析都是非常重要的。实际应用中,常用人工读取或通过设定幅值阈值来获取信号的到达时间。针对以上常用方法的缺点,结合噪声信号的AR模型和声发射信号的AR模型,应用Akaike信息准则,实现了对声发射信号到达时间的自动识别。对实验数据的识别结果显示,该方法对信号的幅频特性变化比较敏感。在相同信噪比的情况下,该方法识别的偏差要小于阈值法。当信噪比较低时,阈值法可能会给出错误的结果,而该方法仍然能够给出较准确的结果。     

基于AR模型的声发射信号到达时间自动识别

声发射信号到达时间的信息,对于声发射事件的定位、识别以及声发射源机理分析都是非常重要的。实际应用中,常用人工读取或通过设定幅值阈值来获取信号的到达时间。针对以上常用方法的缺点,结合噪声信号的AR模型和声发射信号的AR模型,应用Akaike信息准则,实现了对声发射信号到达时间的自动识别。对实验数据的识别结果显示,该方法对信号的幅频特性变化比较敏感。在相同信噪比的情况下,该方法识别的偏差要小于阈值法。当信噪比较低时,阈值法可能会给出错误的结果,而该方法仍然能够给出较准确的结果。     

基于AR模型的声发射信号到达时间自动识别

声发射信号到达时间的信息,对于声发射事件的定位、识别以及声发射源机理分析都是非常重要的。实际应用中,常用人工读取或通过设定幅值阈值来获取信号的到达时间。针对以上常用方法的缺点,结合噪声信号的AR模型和声发射信号的AR模型,应用Akaike信息准则,实现了对声发射信号到达时间的自动识别。对实验数据的识别结果显示,该方法对信号的幅频特性变化比较敏感。在相同信噪比的情况下,该方法识别的偏差要小于阈值法。当信噪比较低时,阈值法可能会给出错误的结果,而该方法仍然能够给出较准确的结果。     

基于子空间相关信道模型的大规模MIMO信道估计

考虑到大规模MIMO系统的信道向量近似正交以及大量可用自由度,可以对接收信号运用奇异值分解(SVD)理论进行信道估计,并且产生的模糊矩阵用一小段导频就可以完全解决。MIMO系统的性能依赖于传播环境的复杂度和所用天线阵列的性能,更依赖于实际信道所提供的自由度。因此介绍了一种信道模型,该模型中角域划分为有限的信号到达方向,也就是到达角(AOA),并考虑在上行链路中将优于特征值分解(EVD)的SVD运用在AOA相关信道模型上进行信道估计。仿真结果显示,相关信道模型下此估计器的估计精度与基于导频的方法相比可以实现大幅度提高,以达到提高大规模MIMO系统性能的目的。     

基于延迟锁相环的到达时间估计算法

超宽带脉冲信号具有高时间分辨能力,能达到厘米级的定位精度。目前,脉冲超宽带测距定位系统中普遍采用基于能量检测的非相关到达时间(TOA)估计算法的性能通常受限于阈值门限和估计偏差。该文在原先锁相环方案基础之上引入延时迟支路和衰减因子,提出了一种易于实现的基于延迟锁相环的TOA估计算法。通过在迟支路中设置不同的衰减因子,仿真结果表明,在IEEE802.15.4a4种信道模型CM1~CM4中,新算法均能有效提升测距定位精度,即缩短了首达路径与锁相环稳态锁定点之间的时差,其估计偏差最低可降至原有方案的1/10。     

一种基于单次散射体定位的TOA/AOA混合定位算法

为了降低非视距(Non-Line-of-Sight,NLOS)误差对定位精度的不利影响,提出了一种基于散射体定位的到达时间(Time of Arrival,TOA)/到达角(Angle of Arrival,AOA)混合定位算法.假设各基站(Base Station,BS)接收的多径信号都经历了散射体单次散射,首先利用...     

NLOS环境下基于TOA/AOA的单基站目标跟踪

现有的单基站定位技术由于非视距（Non-Line-of-Sight,NLOS）误差的存在,导致定位性能急剧下降。针对这一问题,提出了一种基于单基站的改进扩展卡尔曼滤波（Extended Kalman Filter,EKF）算法。该算法在扩展卡尔曼滤波器中引入阈值去判断是否丢弃测量值,通过对卡尔曼增益的处理来提高对NLOS误差的滤除能力,最后利用扩展卡尔曼滤波器的跟踪性能对移动目标进行定位跟踪。仿真结果表明,所提算法的定位精度优于传统的EKF、无迹卡尔曼滤波器（Unscented Kalman Filter,UKF）等算法,且对抑制NLOS误差具有良好的效果。     

基于小波变换与压缩感知的脉冲星TOA估计

脉冲星导航是一种新型的自主式导航。为提高其精度与实时性,提出一种小波变换与压缩感知结合的脉冲星到达时间(Time of Arrival,TOA)估计的方法。该方法对标准脉冲轮廓使用小波变换构造多级冗余字典,通过信号恢复算法估计出实际脉冲星的TOA。该方法的算法复杂度低于传统的TOA估计方法,并且随着脉冲星信号周期内bin数量的增加,算法的实时性越好。该方法改变了传统的先去噪再估计TOA的思路,其可以嵌入到信号去噪的过程中,还可以和小波去噪的阈值处理并行计算。仿真结果显示文中方法耗时分别为两种传统TOA估计方法的0.87%和21.35%,并且随着数据时长的缩短,文中方法的TOA估计精度的相对优势越发明显。该方法不但可以提高TOA估计精度,而且降低了对数据时长的依赖。     

Hybrid TOA/AOA estimation error test and non‐line of sight identification in wireless location

In this paper, a modified time‐of‐arrival (TOA) estimation error test and a hybrid time‐of‐arrival/angle‐of‐arrival (TOA/AOA) estimation error test for identification of line of sight (LOS) base stations (BSs) are proposed. The proposed schemes aim to improve the location accuracy of wireless location systems suffering from the non‐line of sight (NLOS) propagation errors. The modified TOA‐based estimation error test is considered a straightforward approach in identifying the LOS‐BS set when the number of LOS BSs is greater than or equal to three. When both TOA and AOA metrics are available, hybrid TOA/AOA squares of normalized estimation errors are formulated by adopting the approximate maximum likelihood (AML) estimation. The proposed hybrid estimation error test scheme is capable of identifying the LOS/NLOS status of each BS, and performing location estimation in the situation where only two LOS BSs exist. Simulation results show that the proposed schemes are capable of correctly identifying the LOS BSs and improving the overall location accuracy. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

Threshold selection for UWB TOA estimation based on kurtosis analysis

In this letter, a normalized threshold selection technique for time of arrival estimation of ultra-wideband signals is proposed. It exploits the kurtosis of the received signal samples. The dependency between the kurtosis and optimal normalized threshold are investigated via simulations. The proposed technique yields efficient threshold selection, has low complexity and sampling rate requirements, and accounts both the signal to noise ratio and the statistics of individual channel realizations.     

超宽带系统中基于稀疏恢复的TOA和DOA联合估计方法

针对稀疏表示框架下进行超宽带系统中到达时间(Time of Arrival, TOA)和波达方向(Direction of Arrival, DOA)联合估计的问题,提出了一种基于稀疏恢复的TOA和DOA联合估计方法。采用l范数作为稀疏约束条件,并利用联合正交匹配追踪算法获取TOA估计值,解决了TOA配对问题,最后根据两副天线的时延差与DOA之间的关系获得信号的DOA估计。所提算法考虑了离网格信号参数估计问题,并通过联合稀疏恢复进行补偿。仿真结果表明,所提算法的参数估计性能优于传统的压缩感知算法、传播算子算法、矩阵束算法以及借助旋转不变性的信号参数估计技术(Estimating Signal Parameters via Rotational Invariance Techniques, ESPRIT)算法,同时计算复杂度更低。     

Energy detector based TOA estimation for MMW systems using machine learning

60 GHz millimeter wave signals can provide precise time and multipath resolution and so have great potential for accurate time of arrival (TOA) and range estimation. To improve TOA estimation, a new energy detector based threshold selection algorithm which employs a neural network is proposed. The minimum slope, kurtosis, and skewness of the received energy block values are used to determine the normalized thresholds for different signal-to-noise ratios (SNRs). The effects of the channel and integration period are evaluated. Performance results are presented which show that the proposed approach provides better precision and is more robust than other solutions over a wide range of SNRs for the CM1.1 and CM2.1 channel models in the IEEE 802.15.3c standard.     

一种联合TOA与DPS估计的MIMO OFDM系统信道估计算法

本文提出了一种基于联合TOA(到达时间)与DPS(时延功率谱)估计的MIMO OFDM系统信道估计算法,该算法借助导频设计,通过联合TOA与 DPS估计对各路径时延位置进行精确定位,并在此基础上,对初始时域信道估计进行非线性滤波,从而改善了大时延扩展信道条件下由于导频子载波受限所导致的估计性能恶化现象.此外,文中还进一步分析、推导了该算法所适用的信道多径时延条件.最后,仿真结果也表明该算法可有效对抗大时延扩展信道,而且其MSE、BER性能要优于传统的时域最小二乘信道估计算法.     

3D Localization for Launch Vehicle Using Virtual TOA and AOA of Ground Stations

Wireless Personal Communications - Generally, a ground telemetry station for a launch vehicle (LV) includes a tracking function only; therefore, position measurements for LV depend on received...     

利用空间时频分布实现宽带FM信号2-D到达角估计

提出了一种新的宽带FM信号二维到达角估计方法。本算法将L型天一阵两个臂的空间时频分布矩阵分别进行相干信号子空间平滑处理，并用子窨 方法实现方位和俯仰角估计，计算机仿真证实了算法的有效性。