基于酉变换ESPRIT的相干信源DOA估计算法

为了增强重构Toeplitz矩阵算法的估计性能,降低计算复杂度,提出了适用于相干信源波达方向估计的Toep UESPRIT算法。它使用利用旋转不变性的信号参数估计代替多重信号分类,避免了谱搜索,并且在构造Toeplitz矩阵的基础上,两次构建centro Hermitian矩阵,利用酉变换将复数域的特征值分解和总体最小二乘问题的求解实数化,使计算量大大降低。同时,由于centro Hermitian矩阵的构造过程重复利用了接收数据,估计精度得到大幅提高。实验仿真和分析证明了该算法的正确性和有效性。     

噪声鲁棒变步长LMS算法及其在OFDM水声信道均衡中的应用

针对最小均方(least mean square, LMS)算法在低信噪比(signal to noise ratio, SNR)条件下性能较差的问题,提出一种噪声鲁棒变步长LMS(noise robust variable step-size LMS, NRVSLMS)算法。该算法通过结合改进的双sigmoid函数和误差信号自相关函数,在迭代过程中动态调整步长的大小,解决了传统LMS算法中收敛速度、跟踪性能和稳态性能互相矛盾的问题。理论分析和仿真结果表明,与其他变步长算法相比, NRVSLMS算法抗噪声能力强,具有良好的跟踪速度和稳态性能。将该算法应用于正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)水声信道均衡中,与现有LMS类自适应均衡方法相比,基于NRVSLMS算法的信道均衡方法能够显著降低系统误码率(bit error rate, BER)和均方误差(mean square error, MSE)。     

二阶锥规划方法对于时空域滤波器的优化设计与验证

时域滤波器和空域滤波器在信号处理领域具有广泛的应用．到目前为止已经有针对这些问题的大量优化设计准则，求解方法也各不相同，这些方法还存在缺点与不足，值得改进．提出了时域和空域滤波器优化设计的通用优化准则框架，将现有的大多数FIR滤波器优化设计问题、波束形成器优化设计问题纳入该统一的优化框架体系．研究发现，这些优化设计问题都可以转化成二阶锥规划的形式，然后利用已有的内点方法求解．该二阶锥规划方法具有非常大的灵活性，除了能实现现有文献中方法的功能外，还能克服它们对多个性能指标之问不能同时兼顾的缺点．还进一步运用二阶锥规划方法进行时、空域二维滤波器优化设计与矩阵空域滤波器设计．仿真实验结果验证了二阶锥规划方法的有效性．     

匹配场噪声抑制:原理及对水听器拖曳线列阵的应用

近年来水声信道中离散噪声源的抑制问题备受关注. 提出一种解决此问题的新的原理. 这种原理可称为匹配场噪声抑制(MFNS). 基于作者课题组已有的工作, 现已充分理解离散噪声源干扰如何影响水听器拖曳线列阵的性能. 在这一发现的启发下, 提出新的匹配场噪声抑制方法. 这种方法开发和利用噪声传输信道的特性, 达到远优于现有方法的噪声抑制效果. 它以匹配场的概念和最优传感器阵列处理的概念相结合, 实现离散噪声源的抑制, 同时保持最优波束用于接收所需要的远场平面波信号. 导出了一个约束最优的MFNS波束形成器, 其约束条件是平面波信号响应为一, 而离散噪声源的匹配场响应为零. 给出了该波束形成器权向量的闭式解. 计算机仿真与理论分析的结果十分一致.     

匹配场噪声抑制: 广义空域滤波方法

提出了通过广义空域滤波器对水声信道中某些区域的干扰噪声进行抑制, 从而改善对目标的匹配场定位的新方法. 通过设计一个空域的矩阵滤波器, 在保证该滤波器对“阻带”区域拷贝向量响应的范数低于某设定值的条件下, 使其对“通带”内拷贝向量响应畸变最小. 研究显示, 该滤波器的优化设计问题可以转化为二阶锥规划(Second-order cone programming)的形式, 然后利用已有的内点方法(Interior- point methods)求出其数值解. 文中还给出了消除“通带”内拷贝向量畸变的匹配场定位算法. 仿真结果表明, 设计出的广义空域滤波器能够有效地抑制给定区域的噪声干扰, 实现感兴趣区域的弱目标定位.