A MATCHED FILTER BANK BASED DOA ESTIMATION FOR ASYNCHRONOUS MULTIPATH CDMA CHANNELS

In this paper, a Direction Of Arrival (DOA) estimation algorithm is proposed for multiuser signals through uplink asynchronous multipath Code Division Multiple Access (CDMA) channels. The algorithm is based directly on the correlation matrices of matched filter bank outputs of desired user‘s multipath signals and it does not require that the elements of base station antenna array outnumber the multipath signals, which is necessary for the conventional sub-space based direction-finding algorithm. Simulation results show that the proposed algorithm estimates the DOA of multipath signals effectively and acceptably. The proposed algorithm has the prominent advantages of low complexity, simpleness and practicality, which make it much more suitable for practical application.     

Simple and efficient space-time channel and DOA estimation techniques in TD-SCDMA systems

In this paper, a simple method is presented for multi-user space-time channel estimation in Time Division-Synchronized Code Division Multiple Access （TD-SCDMA） systems. The method is based on a specific midamble assignment strategy, which results in a cyclic Toeplitz midamble-matrix in the linear equation of the received data vectors. A Fast Fourier Transform （FFT）-based algorithm is used to obtain the estimate of the uplink multi-user space-time channels. Furthermore, the estimated space-time channel is applied to the identification of multi-paths for each user, and Direction Of Arrival （DOA） estimation for each path is carried out by using the extracted spatial signature vector. Aside from the simplicity in computation, the proposed direction of arrival estimation method can effectively resolve multi-paths regardless of the correlation and angle separations of the multi-paths.     

DOA ESTIMATION FOR WIDEBAND SOURCES BASED ON UCA

A new Direction Of Arrival （DOA） estimation algorithm for wideband sources based on Uniform Circular Array （UCA） is presented via analyzing widcband performance of the general ESPRIT. The algorithm effectively improves the wideband performance of ESPRIT based on the interpolation principium and UCA-ESPRIT. The simulated results by computer demonstrate its efficiency.     

An improved DOA estimation algorithm for asynchronous multipath CDMA system

This paper proposes an improved Direction Of Arrival（DOA） estimation algorithm for asynchronous multipath Code Division Multiple Access（CDMA） system. The algorithm is based on the correlation matrices of outputs of decorrelator, which is a Multi-User Detection（MUD） approach, one of the key techniques for CDMA system. Through decorrelating processing, the desired user＇s mulipath signals can be resolved and all the other resolved multipath signal interference is eliminated. So the proposed algorithm is expected to perforln much better than algorithm such as that based directly on the Matched Filter（MF） bank outputs. Simulation results confirm this. While the improved algorithm performs better and better as Signal-to-Noise Ratio（SNR） increases, the performance of algorithm based directly on the MF bank outputs can not be improved.     

A novel approach for DOA estimation in unknown correlated noise fields

The key of the subspace-based Direction Of Arrival （DOA） estimation lies in the estimation of signal subspace with high quality. In the case of uncorrelated signals while the signals are temporally correlated, a novel approach for the estimation of DOA in unknown correlated noise fields is proposed in this paper. The approach is based on the biorthogonality between a matrix and its Moore-Penrose pseudo inverse, and made no assumption on the spatial covariance matrix of the noise. The approach exploits the structural information of a set of spatio-temporal correlation matrices, and it can give a robust and precise estimation of signal subspace, so a precise estimation of DOA is obtained. Its performances are confirmed by computer simulation results.     

一种适用于异步DS-CDMA系统的低复杂度DOA估计算法

针对异步DSCDMA系统的多用户环境,该文提出了一种低复杂度的DOA估计算法。该算法首先去除多址干扰及噪声项的影响,并构造出一组包含有感兴趣信息的相关阵;然后采用传统的MUSIC算法即可从这些矩阵中准确地估计出各DOA信息。算法具有计算量小,估计精度高等优点。仿真实验验证了算法的有效性。     

一种新的二维角度估计的高分辨算法

该文针对常规2维波达方向估计的高分辨算法运算量大和稳健性差等问题,提出了一种新的2维角度估计的高分辨方法。该方法首先建立基于范数约束的最优化问题的目标函数;然后用迭代算法沿均匀面阵接收数据的方位向求最小化目标函数的稀疏解,得到方位、俯仰角耦合的空间角频率,并分离信号;最后对每个分离的信号,沿面阵俯仰向求稀疏解,得到信号的俯仰角,进而求得对应的方位角。针对算法存在测角盲区的问题,提出了一种改进方法,通过求解空间2维稀疏解得到信号的2维角度。与传统的高分辨算法相比,该方法对信噪比和快拍数要求不高、无需特征值分解和多维搜索过程,具有较高的分辨力和极低的旁瓣电平。     

线性电磁矢量阵列的空时极化平滑算法及相干源多参数估计

该文提出了一种基于线性电磁矢量阵列的空时极化平滑算法(STPSA),解决了相干信源的频率,2维波达方向和极化参数的联合估计问题。该算法通过对不同子阵和矢量传感器不同传感单元的测量数据及其相应延迟数据进行平滑,实现解相干预处理并抑制噪声干扰,然后利用传播算子方法得到相应的参数估计。与目前的算法相比,该文提出的算法能够同时实现相干信源的多个参数联合估计;无需通过奇异值或特征值分解提取信号/噪声子空间,也无须进行参数搜索,有较低的运算量;另外,算法能够通过增加相邻阵元的间隔来扩展阵列的有效孔径,改善估计性能,且无须进行参数去模糊处理。仿真结果验证了算法的有效性。     

基于空频解耦的宽带DOA估计算法

宽带波达方向(DOA)估计是宽带阵列信号处理领域的热点问题,当宽带信号的距离分辨率与宽带孔径可比拟时,孔径渡越效应会成为影响宽带波达方向估计精确度的重要因素。基于宽带阵列信号在空域与频域间呈现线性耦合的特点,利用梯形变换进行解耦处理,并对解耦后数据相干积累进行 DOA估计。实验结果表明,通过对宽带孔径渡越效应的消除,宽带 DOA估计精确度显著提高。该算法具有较低的计算复杂度和较高的 DOA估计精确度,是一种有效的宽带 DOA估计算法。     

一种基于迭代自适应的离网格DOA估计方法

针对真实信源位置与字典网格不匹配导致波达角估计(DOA)误差过大的问题,该文提出一种基于修正迭代自适应(IAA)功率谱算法的离网格(Off-Grid)DOA估计方法(OGIAA)。该方法首先通过修正IAA方法得到信号功率谱,读出功率峰值的对应网格角度作为粗估计结果,再利用平方误差代价函数,将代价函数2阶泰勒展开并最小化得到初始偏移量,最后交替优化功率分量和偏移量,实现高精度的离网格DOA估计。理论分析和仿真结果表明,该方法实现过程简单,无正则化参数影响,能准确估计出偏移网格的信源角度,在高阵列自由度的非均匀阵列上也同样具备高估计精度。     

强约束优化降维MUSIC二维DOA估计

该文针对2维DOA估计运算量大的问题,提出一种改进的降维MUSIC(MRD-MUSIC)算法。MRD-MUSIC算法利用二次优化方法将2维DOA估计分解为两级1维DOA估计,从而大大降低了运算量。其中采用对优化函数直接求导的方式求解问题函数,使方向向量得到了较强约束,因此求解结果更加接近最优解。仿真实验验证了算法的正确性,角度估计运算效率高,无角度配对过程,且具有较高的成功率与精确度。     

一种高精度的TOA估计方法

提出了一种 CDMA系统的高精度的信号到达时延(TOA)的估计方法。在不提高采样频率的情况下,使用积分-清除电路对接收信号进行采样,将离散信号用离散傅里叶变换(DFT)转换到频率域中,然后根据 CDMA信号模型和多径信道模型以及已知的扩频码的离散频谱,估计出信号相对于一个码片周期的整数部分 TOA;再在离散频率域中用最小二乘法估计出信号到达的小数部分 TOA,该方法即使在采样频率不高的情况下,也有很高的精度,而且运算量小,因此是一种有效的高精度 TOA估计方法。     

一种基于子阵列合成的DOA估计算法

在卫星通信中,由于星上资源有限,导致星载信号处理接收机的数目一般少于阵列天线的阵元数.在某些应用中需要在这样的条件下实现DOA估计:信号达波数大于星载信号处理接收机数目但是可能小于阵列天线的阵元数.实质上是要求能够用较少数量的接收机进行接收、处理含有较多阵元的阵列天线上的信号.针对这类应用要求,本文提出一种基于子阵列合成的DOA估计算法.通过子阵列输出协方差矩阵合成等效的大阵列输出协方差矩阵,基于等效大阵列输出协方差矩阵实现达波DOA超分辨率估计;讨论了子阵列天线选择优化问题.对算法性能进行了仿真验证,结果表明算法是有效的.     

基于DOA和TDOI的主瓣扫描辐射源定位方法

针对具有已知扫描周期特性的辐射源无源定位问题,该文提出一种基于主瓣到达角(DOA)和扫描截获时间差(TDOI)的联合定位体制。通过对其定位误差的克拉美-罗下限(CRLB)推导,给出了联合定位体制的性能与DOA和信号截获时间(TOI)观测量的等效测角噪声功率比的关系。为了利用非线性联合观测量确定扫描辐射源的位置,通过将TDOI观测量转换成等效DOA观测量,给出一种加权伪线性最小二乘(WPLS)定位方法;为消除观测矩阵相关噪声导致的WPLS估计偏差,提出了一种加权辅助变量(WIV)定位方法,算法复杂度约为WPLS算法的2倍。仿真结果表明,WIV方法的定位误差在辐射源单个扫描周期内即可达到CRLB,定位性能与极大似然(ML)定位方法相当;随着观测次数的增多,WIV方法可以渐近达到无偏估计。     

脉冲噪声下基于相关熵的相干分布源DOA估计新方法

针对复杂电磁环境下被动无线监测定位问题,该文提出广义相关熵的概念,推导了广义相关熵的性质,用以抑制阵列输出信号中的脉冲噪声。为了实现脉冲噪声环境下相干分布源中心DOA和扩散角的联合估计,提出基于广义相关熵的DOA估计新方法,并证明了该方法的有界性。为进一步提升算法的鲁棒性,推导了一种仅依赖阵列输出信号的自适应核函数。仿真结果表明,该算法能够实现脉冲噪声环境下相干分布源参数的联合估计,相比已有算法,具有更高的估计精度和鲁棒性。     

一种快速的二维高分辨波达方向估计方法混合波达方向矩阵法

本文利用两个具有位移特性的二维传感器子阵列信息构成一种新的矩阵混合波达方向矩阵。混合波达方向矩阵的特征值和特征矢量分别为信号源方位角与高低角的混合方向元素和方位角与高低角的混合方向矢量。合理选择子阵列构造可以解决兼并信号源分辨问题和降低阵列孔径损失。     

基于电磁矢量阵列孔径扩展方法的相干目标DOA估计

该文采用均匀且稀疏分布的电磁矢量矩形阵列,针对相干目标提出了一种有效的2维波达角(DOA)估计算法,该算法通过增加相邻阵元的间隔来扩展阵列的有效孔径,从而提高算法的DOA估计性能。论文首先结合极化平滑算法和传播算子方法得到存在相位周期性模糊的方向余弦估计。为了解决模糊性问题,论文通过协方差矩阵平滑提出一种新的解相干预处理算法,由该算法得到的信号子空间包含矢量阵元的导向矢量,且不存在相位模糊,利用此特点实现去模糊处理,得到目标的DOA估计。仿真结果表明,与基于ESPRIT的孔径扩展算法相比,提出的算法能够实现相干目标的DOA估计,同时无需特征值或奇异值分解,有更低的运算量。     

基于空频域稀疏表示的宽频段DOA估计

该文提出一种基于空频域稀疏表示的宽频段波达方向(DOA)估计方法,解决稀疏表示方法在宽带接收机对窄带信号的频率和角度估计中的难题。用空间频率代替频率和方位角的 2 维组合构建过完备字典,字典的长度仅相当于窄带信号DOA估计的字典长度,却能覆盖整个无模糊频段,大大降低了稀疏分解的计算量。该方法首先在频域估计信号的准确频率,根据频域峰值的位置构建频域峰值协方差矩阵。对频域峰值协方差矩阵进行特征分解,利用主特征向量建立稀疏模型估计信号的DOA。算法在低信噪比下具有较高的估计精度,仿真实验和分析验证了该文方法的正确性和有效性。     

基于噪声子空间解析形式的快速DOA估计算法

该文针对特殊的信号环境各辐射源信号均值相等且不为零,利用均匀线阵导向矢量的Vandermonde结构,推导出了噪声子空间的解析形式,并以此为基础提出了利用均匀线阵和稀疏平面阵的1维和2维DOA估计快速算法。该算法不需要计算接收数据的协方差矩阵,也不需要任何矩阵分解,因此计算量远小于传统的超分辨DOA估计,而且无论信号之间是否具有相干性,该方法有相同的估计性能。仿真实验表明,在噪声均值为零且快拍数足够的条件下,该方法的估计性能整体上与Root-MUSIC算法相当,而在信噪比较低时性能优于后者。     

一种基于矩阵三对角化分解的DOA估计算法

针对DOA（Direction of Arrival）估计在低信噪比的情况下估计性能下降的问题, 根据阵列协方差矩阵共轭对称的特点,采用基于Givens变换的三对角化分解方法对协方 差矩阵进行三对角化,同时利用盖氏(Gerschgorin)圆递推方法准确估计信号子空间的秩, 然后再对三对角 矩阵进行对角化,估计出噪声子空间,利用噪声子空间与导向矢量正交实现波达方向估计, 改善了低信噪比背景下估计的误差性能和稳健性。计算机仿真证明了算法的有效性 。