空时分布源DOA-时延参数联合估计算法研究

摘要

在复杂的无线通信环境中，用户信号经过折射、绕射以及散射等原因产生多径传播现象导致在空间上、时间上的角度扩展和时延扩展造成码间干扰以及同信道干扰，这些干扰都是影响现代无线移动通信质量的重要原因。在无线移动通信系统中采用空、时联合处理技术可以有效地抑制信号的多径传播、增大系统容量以及提高通信质量等好处，具有重要的理论意义和适用价值。
　　本论文针对上述问题，以无线通信环境多径传播为研究对象，深入地分析了现有信道模型，对空时分布式多径信号参数联合估计算法进行了改进以及提出了新的估计方法，论文的主要内容如下：
　　基于已知分布函数情况下的空时分布式信道模型，分析了空时信道模型噪声间的相干关系以及经过离散傅里叶变换和去卷积后的信道噪声方差形式，发现传统的空时参数联合估计方法在经过去卷积后可使得信道的噪声方差变大从而影响信号子空间，从而导致估计的不准确。
　　针对上述问题提出了一种改进方法，通过计算空间协方差矩阵和时延协方差矩阵来构建空间传播算子和时延传播算子，利用传播算子和阵列流行向量正交性质可以搜索出空时联合参数信息，然后通过联合传播算子的正交投影来实现空时参数配对。根据均匀线阵相邻元素间相位上保持旋转不变特性，计算空间算子和时延旋转算子来估计空间和时延参数，该方法无需谱峰搜索就能够有效的估计出中心DOA和中心时延。与现有的最大似然准则、谱估计以及子空间的空时分布式多径信号参数联合估计方法相比，本文提出的改进子空间分解方法能够有效地避免协方差矩阵特征值分解以及多维参数估计中优化问题，从而降低算法复杂度，而且具有较好的算法性能。
　　分析了空时分布源多径簇信号在信道中的稀疏特性，提出了基于稀疏重构的相干空时分布式多径簇信号的参数联合估计算法，该算法在未知空时分布式多径簇信号的角度密度函数和时延密度函数的情况下能够有效地估计出中心DOA和中心时延，在知道其角度和时延的密度函数的分布扩展形式下，则可以利用稀疏重构方法估计出其角度扩展和时延扩展，具有估计精度高、分辨率好以及对信号的分布特性不敏感等优点。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 空时分布式多径信号DOA-时延二维联合估计研究现状

1.3本论文的主要工作和创新之处

1.4本论文的结构和内容安排

第二章 空时分布源信道建模分析

2.1 点信号源反射模型

2.2 空时分布式多径簇信号建模研究

2.3 信道估计中的噪声建模

2.4 本章总结

第三章 稀疏重构方法及其空时分布源中的合理性

3.1 压缩感知理论

3.2 精确重构的条件

3.3 常用稀疏重构的方法

3.4 正化参数的选择方法

3.5 稀疏重构方法在空时分布源联合参数估计中适用性分析

3.6 本章小结

第四章 基于传播算子的相干空时分布源DOA-时延参数联合估计研究

4.1 TST(时-空-时)搜索算法

4.2 抽取ESPRIT算法

4.3 基于传播算子(PM)的空时分布源联合参数估计算法

4.4 算法仿真比较

4.5 本章小结

第五章 基于稀疏重构的空时分布源DOA-时延联合参数估计研究

5.1 基于稀疏重构的相干空时分布信号联合参数估计

5.2 算法仿真比较

5.3本章小结

第六章 总结与展望

6.1全文总结

6.2研究展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间的研究成果