非圆信号二维角度估计算法研究

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1、中图分类号：TN911.7论文编号：102870416-SZ017学科分类号：085208硕士学位论文非圆信号二维角度估计算法研究研究生姓名张立岑专业类别工程硕士专业领域电子与通信工程指导教师张小飞教授南京航空航天大学研究生院电子信息工程学院二О一六年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofElectronicandInformationEngineeringResearchonTwo-Dimension

2、alDirectionofArrivalEstimationAlgorithmsofNoncircularSignalsAThesisinElectronicsandCommunicationEngineeringbyLicenZhangAdvisedbyProf.XiaofeiZhangSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2016承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师

3、指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：____日期：南京航空航天大学全日制专业学位硕士学位论文摘要阵列信号处理是对传感器阵列接收的信号进行处理，从而增强期望信号抑制无用的干扰和噪声

4、，并提取有用的信号特征的一种信号处理过程。对于空间信号波达方向（DirectionofArrival,DOA）的研究一直是阵列信号处理的热门问题。事实上，近年来通信系统中大量使用了幅度调制、二进制频移键控等非圆信号，在阵列信号领域非圆信号也受到越来越多的关注，信号的非圆特性也被广泛用来提高DOA估计性能。本文对非圆信号二维DOA估计进行了深入研究。论文工作如下：1）研究了均匀面阵下非圆信号（NoncircularSignals,NC）的借助旋转不变性进行参数估计(EstimatingSignalParamet

5、ersviaRotationalInvarianceTechniques,ESPRIT)的二维DOA算法，同时推导出非圆信号的克拉美罗界（Cramer-RaoBound,CRB），为各种非圆信号算法的性能提供了一个标准。与传统的ESPRIT算法相比，提出的算法利用了非圆信号特性，阵列孔径扩大了一倍，因此角度估计性能优于传统的ESPRIT。另外，该算法无需谱峰搜索，且实现了仰角和方位角的自动配对。2）研究了均匀面阵下一种基于非圆信号传播算子的(NoncircularSignalsPropagatorMethod

6、，NC-PM）的二维波达方向估计算法，提出的算法通过对非圆接收信号的数据拓展，扩大了接收阵列的孔径，因此角度估计性能优于传统传播算子（PropagatorMethod,PM）。另外，提出的算法无需谱峰搜索，且实现了仰角和方位角的自动配对。仿真结果表明提出的算法的角度估计性能得到明显提高，并从复杂度和性能方面分析了非圆EPSRIT和非圆PM算法。3）提出了均匀面阵下一种基于非圆平行因子(NoncircularSignalsParallelFactor，NC-PARAFAC)的二维波达方向估计算法。在传统平行因子

7、（ParallelFactor,PARAFAC）算法的基础上，NC-PARAFAC利用了接收信号的非圆特性将阵列孔径加倍，提高了估计精度。另外，该算法相比传统的ESPRIT算法、PM算法、NC-ESPRIT、NC-PM算法有着更优越的估计性能。4）提出了双平行线阵下一种基于Euler变换非圆信号传播算子(NoncircularSignalsPropagatorMethodBasedonEulertransformation,Euler-NC-PM)的二维波达方向估计算法。该算法通过对非圆接收信号的数据拓展，扩

8、大了接收阵列的孔径，因此角度估计性能优于传统PM算法。同时把NC-PM中的复数运算通过Euler变换转换为实数运算，在降低计算复杂度的同时，角度估计性仍逼近NC-PM。关键词：波达方向估计，非圆信号，旋转不变性参数估计算法，传播算子，平行因子，欧拉变换I非圆信号二维角度估计算法研究ABSTRACTArraysignalprocessingisaprocessthatenhancetheusefuls