四种DOA估计算法的性能比较

文章研究经典MUSIC算法、求根MUSIC算法、基于解相干的双向空间平滑MUSIC算法和Toeplitz MUSIC算法的DOA估计性能.并且通过实验Matlab仿真,分析比较四种算法的性能.     

MUSIC算法的性能比较

智能天线的核心技术之一是波达方向估计,在无线通信中具有重要作用。MUSIC算法是一种经典的DOA估计算法,但因其计算量大、对于相干及小信噪比信号无法分辨等缺陷,故有较多的改进算法被提出。文中研究了求根MUSIC算法、基于空间平滑技术的MUSIC算法、改进MUSIC算法及修正MUSIC算法。通过仿真分析了角度间隔、信噪比、信号相干对改进MUSIC算法分辨率的影响。以上几种改进MUSIC算法进一步发挥了该算法高分辨率的优势,且有利于其在智能天线方面的应用。     

MUSIC算法的DoA估计时间分析

在基于波束赋形(Beamforming)的无线通信系统中,使用MUSIC算法的波达方向(Direction of Arrival,DOA)估计具有良好的性能。但是,对于MUSIC算法在低信噪比下Do A估计时间和精度之间的关系,却一直未有深入研究。因此,对均匀圆阵数学模型和MUSIC算法进行分析,研究样本数量与DOA估计精度的关系。仿真结果表明,在低信噪比下,DOA估计性能下降,通过增加估计协方差矩阵的样本数量,可以提高MUSIC算法的性能。根据仿真结果,拟合发现DOA估计角度分辨率达到1度,所需样本数量和信噪比的关系服从负指数分布。     

TD-SCDMA无线定位虚拟线阵修正MUSIC算法的研究

TD-SCDMA无线定位的智能天线圆-角定位技术中,DOA算法为其核心。本文针对基于TD-SCDMA智能天线预处理后的虚拟均匀线阵MUSIC算法不适用于相关信号源的DOA估计的特点,提出了基于模式空间虚拟均匀线阵修正MUSIC算法,解决了相关信号源DOA估计的问题,并分析了其性能。     

基于TD-SCDMA无线定位MUSIC算法及其性能的研究

为了实现基于TD-SCDMA智能天线圆-角定位,针对我国TD-SCDMA采用的是非Vandermonde结构的8阵元均匀圆阵智能天线,不能直接采用MUSIC算法对移动台的来波方向(DOA)进行估计的特点,对基于TD-SCDMA智能天线进行了预处理,使MUSIC算法能够用于基于TD-SCDMA智能天线的DOA估计,同时考虑到实际应用分别对理想智能天线和非理想智能天线的MUSIC算法的性能进行了分析。     

互质阵列DOA估计性能综合分析北大核心CSCD

互质阵列是近年来兴起的新型阵列,能显著提高阵列自由度,处理信源数大于阵元数时的波达方向(DOA)估计,且能提高角度分辨率和测角精度。文中根据互质阵物理阵元和虚拟阵元特点,结合多重信号分类(MUSIC)算法提出适用于互质阵基于物理阵列和虚拟阵列的DOA估计方法。该方法以非相干信号源为研究对象,利用互质阵列建立信号接收模型,基于物理阵列的DOA估计方法根据互质阵物理阵元位置特点推导其导向矢量,然后根据导向矢量计算回波信号数据和信号协方差矩阵,最后利用MUSIC算法进行DOA估计。基于虚拟阵列的DOA估计方法根据其虚拟阵元数据特点在向量化协方差矩阵并去冗余后选取连续虚拟阵元接收数据,然后对新协方差矩阵进行一维Toeplitz平滑重构,最后利用MUSIC算法或求根MUSIC算法进行DOA估计。与等阵元数的均匀线阵进行对比,仿真实验验证了互质阵列DOA估计性能的优越性。     

基于TD-SCDMA无线定位虚拟线阵四阶累量修正MUSIC算法的研究

无线定位的圆-角定位技术中,DOA估计极其重要。本文针对基于TD-SCDMA智能天线预处理后的虚拟均匀线阵MUSIC算法带来的阵列孔径小,抗阵元误差扰动性差的不足,研究了基于模式空间虚拟均匀线阵四阶累量的MUSIC算法,由于虚拟线阵四阶累量MUSIC算法的应用范围局限于独立的信号源的DOA估计,不能用于相关信号源DOA估计,因而提出了基于模式空间虚拟均匀线阵四阶累量的修正MUSIC(FOC-MMUSIC)算法,有效地拓展了阵元孔径,改善了系统抗阵元误差扰动和算法对相关信号源DOA的估计性能。     

基于MUSIC及其改进算法的空间信号到达方向估计方法研究

本文首先介绍了多重信号分类(MUSIC)算法的原理和步骤,给出了不同快拍数和不同信噪比条件下基于MUSIC算法的空间信号到达方向(DOA)估计的仿真和分析,提出了DOA估计系统在工程设计中需要注意的问题和解决办法。随后,针对实际工程中复杂电磁环境下的信号源相干问题,研究了一种基于空间平滑的改进MUSIC算法的原理和步骤,并对传统MUSIC算法与改进MUSIC算法对相干信源的DOA估计性能进行了仿真对比和分析。仿真结果表明,与传统MUSIC算法相比,基于空间平滑改进的MUSIC算法能有效改善对相干信号源的测量性能,得到正确的DOA估计结果。     

基于非圆信号的MUSIC算法性能研究

传统DOA估计算法不能处理多于阵元数的信号源,而且估计精度也不能满足一些高估计精度的场合,近年来基于非圆信号的DOA估计算法由于其优良的估计性能,受到越来越多的关注。依据非圆信号的DOA估计数学模型,研究了基于非圆信号的MUSIC算法。通过软件仿真,将基于非圆信号的MUSIC算法的各项性能进行了仿真。结果表明,该算法的估计性能比传统MUSIC算法有了明显的提高。     

SWEDE算法提高模式空间内DOA估计抗噪声能力

均匀测向圆阵相干信号DOA估计在模式空间内将阵列流形化为线性结构后 ,一般情况下都是先进行空间平滑去相干处理后再运用MUSIC算法进行DOA估计 ,文中运用SWEDE算法代替MUSIC算法进行了模式空间内的DOA估计 ,仿真结果证明SWEDE算法更好地适应了均匀圆阵模式空间内DOA估计数据矩阵的特点 ,使系统抗噪声能力、测向精度、分辨率均得到较大提高     

基于空间平滑多重信号分类算法的低角目标探测

基于阵列信号处理的目标回波到达方向（DOA）估计算法具有分辨力强、估计精度高、抗干扰能力强的特点，是目标测向的研究热点。多重信号分类（MUSIC）算法就是基于阵列信号处理的目标测向算法之一，传统的多重信号分类算法假设目标回波是互不相关的，这导致其应用效果受到较大的限制。在传统多重信号分类算法的基础上，采用空间平滑多重信号分类算法进行目标回波解相干处理，推导给出了估计目标回波到达角度的表达式以及该算法的实现流程框图，并结合数值模拟结果以及实际应用场景对该算法的优缺点进行了对比分析。空间平滑多重信号分类算法在低角目标探测、单目标多径问题、多目标到达角度与多目标数量估计等方面具有一定优势。     

低信噪比中MUSIC算法研究

MUSIC（Multiple Signal ClaSSification）是一种超分辨率的DOA（Direction of hrrival）估计算法,其分辨率随着天线接收信号的信噪比的增大而增大。在低信噪比条件TMUSIC算法的分辨率快速下降,为解决此问题提出了一种改进的MUSIC算法,使它在低信噪比条件下有较高的分辨率。通过计算机仿真验证了改进后的算法在低信噪比条件下具有很高的分辨率,在信噪比高的条件下其分辨率也大于基本的MUSIC算法。     

TD-SCDMA系统中利用中置实现DOA检测的方法

智能天线的一项核心技术是来波方向（DOA）估计。设计物理模型清晰、数学运算复杂度低的DOA估计算法,对于智能天线的工程实现具有重要的意义。本文给出了一种利用TD-SCDMA标准中置序列在基带上实现DOA检测的简单实用的谱搜索方法 MIDOA谱搜索算法。文章首先给出了TD-SCDMA系统8阵元圆阵智能天线系统中置接收机的物理模型,在此基础上导出了与之相对应的数学处理模型,并根据这些数学模型导出了MIDOA谱搜索算法流程图和相应的基带检测MIDOA谱搜索算法。从仿真结果和性能分析可以看出该方法是一种针对TD-SCDMA标准的、简单有效的DOA估计方法;与基于子空间的Music等算法相比,它具有物理模型清晰、算法的稳健度高和可检测的DOA数不受智能天线阵元数的限制等特点。      

适用任意阵列的变换域二维波达角快速估计算法

 MUSIC(Multiple Signal Classification)算法是波达角(the Direction of Arrival,DOA)估计的经典算法之一,但其在二维DOA估计中因需进行二维谱峰搜索而计算量十分巨大.为降低MUSIC算法的计算量,本文在引入变换域DOA概念的基础上提出了一种能够适用于任意阵列结构的二维DOA快速估计算法,即变换域MUSIC(transformed domain-MUSIC,TD-MUSIC)算法.理论分析和仿真实验表明:该算法不但将空间谱峰搜索的范围减小一半而且具有更低维度的噪声子空间,因而其计算量远小于 MUSIC算法.同时,新算法具有比MUSIC更高的空间分辨率.     

幅相误差对两类高分辨测向算法性能的影响

高分辨测向算法主要包括MUSIC算法、最小范数法、前向平滑算法和修正MUSIC算法等.无论是针对独立源或是相干源,在没有考虑阵元的幅相误差的情况下,这些算法都能准确进行到达方向(DOA)的估计.主要考虑存在幅相误差时,两类高分辨测向算法(最小范数法和前向平滑算法)的DOA估计性能.最后,给出了计算机仿真结果,并对幅相误...     

智能天线中的DOA估计算法的研究

波达方向(DOA)估计的基本问题就是确定同时处在空间某一区域内多个感兴趣的信号的空间位置(即各个信号到达阵列参考阵元的方位角,简称波达方向).提取波达方向信息是智能天线技术中的关键任务之一.文中主要研究波速方向估计算法中的延迟一相加法,Capon最小方差法,常规MUSIC算法和改进型MUSIC算法.通过仿真,比较了不同波达方向估计算法的性能.