超寬帶通信系統(tǒng)中的參數(shù)估計(jì)研究.pdf

1、超寬帶(Ultra Wideband,UWB)是一種以納秒級甚至亞納秒級脈沖傳輸信息的無線通信技術(shù),極高的時間分辨能力,使得基于信號到達(dá)時間(Time Of Arrival,TOA)估計(jì)的超寬帶定位可達(dá)到厘米級甚至毫米級的定位精度。此外,如果能夠獲得信號的波達(dá)方向(Direction Of Arrival,DOA),這將有助于超寬帶信號的精確定位。因此,對超寬帶系統(tǒng)中的TOA和DOA參數(shù)估計(jì)展開研究具有理論意義和應(yīng)用價值。本文的主要工作

2、如下:
　　(1)提出了超寬帶系統(tǒng)中基于旋轉(zhuǎn)不變傳播算子(Propogator Method,PM)的TOA和DOA聯(lián)合估計(jì)算法。該算法充分利用傳播算子的旋轉(zhuǎn)不變性直接獲得TOA估計(jì)值,然后通過時延差估計(jì)出DOA參數(shù)。該算法避免了傳統(tǒng)PM算法中復(fù)雜的譜峰搜索,復(fù)雜度大大降低,并實(shí)現(xiàn)了估計(jì)參數(shù)的自動配對。
　　(2)提出了超寬帶系統(tǒng)中基于級聯(lián)PM的TOA和DOA聯(lián)合估計(jì)算法。該算法先利用傳播算子的旋轉(zhuǎn)不變性獲得TOA初始估計(jì)值

3、,然后將二維傳播算子(two-dimensional Propagator Method,2D-PM)算法中全局的二維譜峰搜索化簡為兩個局部的一維譜峰搜索,從而獲取更加精確的TOA估計(jì)值,最后通過時延差估計(jì)出DOA參數(shù)。該算法不僅復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于2D-PM算法,而且其參數(shù)估計(jì)性能非常接近2D-PM算法,同時還具備參數(shù)自動配對的優(yōu)點(diǎn)。
　　(3)提出了超寬帶系統(tǒng)中基于求根多重信號分類(MUltiple SIgnal Classific

4、ation,MUSIC)的TOA和DOA聯(lián)合估計(jì)算法。該算法將二維多重信號分類(two-dimensional MUltiple SIgnal Classification,2D-MUSIC)算法中的二維譜峰搜索化成兩個一維的求根MUSIC,給出了TOA估計(jì)的閉式解,同時解決了TOA配對問題,最后通過時延差估計(jì)出DOA參數(shù)。該算法不僅復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于2D-MUSIC算法,而且參數(shù)估計(jì)性能非常接近2D-MUSIC算法。
　　(4)提出

5、了超寬帶系統(tǒng)中基于級聯(lián)MUSIC的TOA和DOA聯(lián)合估計(jì)算法。該算法先通過求根MUSIC算法獲取第一根天線的TOA初始估計(jì)值,然后通過兩個級聯(lián)的局部一維搜索估計(jì)出兩根天線精確的TOA,最后通過兩根天線的時延差估計(jì)出DOA參數(shù)。該算法不僅復(fù)雜度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于2D-MUSIC算法,而且其參數(shù)估計(jì)性能非常接近2D-MUSIC算法,同時還具備參數(shù)自動配對的優(yōu)點(diǎn)。
　　(5)提出了超寬帶系統(tǒng)中基于稀疏表示的TOA和DOA聯(lián)合估計(jì)算法。該算法在稀疏