新角度配對法之二維訊號方位估計

以作者查詢圖書館館藏

、以作者查詢臺灣博碩士

、以作者查詢全國書目

、勘誤回報

、線上人數：75

、訪客IP：3.145.66.231

姓名

張議仁(Yi-jen Chang) 查詢紙本館藏

畢業系所

通訊工程學系

論文名稱

新角度配對法之二維訊號方位估計
(Two-Dimensional DOA Estimation with a New Angles Pairing Method)

相關論文

★ 利用二元關聯法之簡易指紋辨識	★ 基於數位單脈衝接收機與質點演算法之無人機追蹤效能分析
★ 基於輔助波束對之UAV追蹤方法實現	★ 使用MMSE等化器的Filterbank OFDM系統探討
★ Kalman Filtering應用於可適性載波同步系統之研究	★ 無線區域網路之MIMO-OFDM系統設計與電路實現
★ 包含通道追蹤之IEEE 802.11a接收機設計與電路實現	★ 時變通道下的OFDM傳輸系統設計: 基於IEEE 802.11a標準
★ MIMO-OFDM系統各天線間載波頻率偏差之探討與收發機硬體實現	★ 使用雜散式領航訊號之DVB-T系統通道估測演算法與電路實現
★ 數位地面視訊廣播系統同步模組之設計與電路實現	★ 適用於移動式正交分頻多工通訊系統的改良型時域通道響應追蹤演算法
★ 正交分頻多工系統通道估測基於可適性模型化通道參數估測	★ 以共同項載波頻率偏移補償於正交分頻多重存取系統中減少多重存取干擾之方法
★ 正交分頻多工系統之資料訊號裁剪雜訊消除	★ 適用於正交分頻多工通訊系統的改良型決策反饋之卡爾曼濾波通道估測器

檔案

[Endnote RIS 格式]

[Bibtex 格式]

[相關文章]

[文章引用]

[完整記錄]

[館藏目錄]

[檢視]

[下載]

本電子論文使用權限為同意立即開放。
已達開放權限電子全文僅授權使用者為學術研究之目的，進行個人非營利性質之檢索、閱讀、列印。
請遵守中華民國著作權法之相關規定，切勿任意重製、散佈、改作、轉貼、播送，以免觸法。

摘要(中)

本篇論文提出一種新穎的利用兩個均勻線性陣列(uniform linear arrays,ULAs)估計二維(two-dimensional,2-D)到達的角度(direction-of-arrival，DOA)的仰角角度(elevation angles)與方位角角度(azimuth angles)的配對方法，本篇論文提出利用最大概似估計(Maximum Likehood Estimation Pairing,MLP)的方法來配對入射到每一個均勻線性陣列的訊號，使得在估計多訊號源的到達角度時可以自動地配對仰角角度與方位角角度，在結果的分析與比較中，本篇論文所提出的方法有較過去的方法在較小的角度間隔與較多的訊號源個數能夠有比較好的性能，且與過去不需要額外加入配對演算法就能自動地配對仰角角度與方位角角度的演算法能夠有比較好的角度精準度與較低的計算複雜度。

摘要(英)

A novel method is presented in this paper for pair matching of
elevation and azimuth angles in a two-dimensional
direction-of-arrival estimation problem, employing the antenna
configuration of two uniform linear arrays. The proposed method
exploits maximum likelihood estimation to pair two individual DOA
angles in a 3-D space from the received signals impinging on each ULA,
and consequently, multiple sources′ DOAs can be identified
automatically. Simulation results show that the proposed method has
better performance in case of small angular separation among multiple
signal sources compared to the conventional methods.The proposed
method also has less computational complexity and higher estimation
accuracy than the previously published works.

關鍵字(中)

★ 陣列訊號處理
★ 關聯方法
★ 到達方向估計

關鍵字(英)

★ array signal processing
★ correlation methods
★ direction-of-arrival estimation

論文目次

目錄
中文摘要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i
英文摘要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ii
目錄 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . i
圖目錄 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii
表目錄 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . v
第 1 章序論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.1 前言 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1.2 章節架構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
第 2 章方位估測模擬資料架構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.1 一維均勻線性陣列基本架構 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
2.2 接收訊號的模型 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.3 多重訊號分類演算法 (MUSIC) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3.1 MUSIC 基本概念 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.3.2 MUSIC 演算法說明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
2.4 旋轉不變性子空間演算法 (ESPRIT) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.4.1 ESPRIT 基本概念 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
2.4.2 ESPRIT 演算法說明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
2.5 傳播算子演算法 (Propagator Method) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.5.1 Propagator Method 基本概念 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.5.2 Propagator Method 演算法說明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
第 3 章二維角度估計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.1 二維角度估計系統模型與架構說明 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3.2 估計二維角度的演算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.2.1 基於 L 形天線陣列的二維 PM 演算法 . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
3.2.2 基於 L 形天線陣列的二維 ESPRIT 演算法 . . . . . . . . . . . . . 35
3.3 二維角度估計的仰角角度與方位角角度的配對 . . . . . . . . . . . . . 43
3.3.1 仰角角度與方位角角度的配對的基本觀念與過去的配對
方法 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
3.3.2 以最大概似估測 (Maximum Likelihood Estimation Pairing,MLP)
配對仰角角度與方位角角度 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
第 4 章系統模擬與結果分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.1 配對演算法的性能分析與比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.1.1 Case1 配對成功率與訊號源角度間隔的性能比較，在訊
號源數目 P= 2，訊雜比 SNR= 10dB . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.1.2 Case2 配對成功率與訊號源角度間隔的性能比較，在訊
號源數目 P= 3，訊雜比 SNR= 10dB . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
4.1.3 Case3 配對成功率與訊雜比的性能比較，在訊號源數目
P= 2，角度間隔 ϵ = 10、ϵ = 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.1.4 Case4 配對成功率與訊雜比的性能比較，在訊號源數目
P= 3，角度間隔 ϵ = 10、ϵ = 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.1.5 Case5 配對成功率與快照數 Snapshots 的性能比較 . . . . . . . 63
4.1.6 Case6 DOA 演算法 + 配對演算法的散射圖性能比較 . . . . . 64
4.1.7 Case7 配對成功率與訊號源數目 P 的性能比較，在訊雜
比 SNR= 10dB、SNR= 20dB，角度間隔 ϵ = 5、ϵ = 10 . . 68
4.1.8 配對演算法的計算複雜度比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
i4.2 在單一訊號源下的角度誤差 RMSE 與欲估計角度的性能比較
與分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
4.2.1 Case1 在不同仰角角度估計之 RMSE 性能比較 . . . . . . . . . 71
4.2.2 Case2 在不同仰角角度時方位角估計之 RMSE 性能比較 . 73
4.3 在多訊號源下的角度誤差 RMSE 與欲估計角度的性能比較與
分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77
4.3.1 Case1 性能較差的角度的 SNR 與 RMSE 的性能比較 . . . . 78
4.3.2 Case2 性能較好的角度的 SNR 與 RMSE 的性能比較, 在
訊號源數目 P= 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
4.3.3 Case3 性能較好的角度的 SNR 與 RMSE 的性能比較, 在
訊號源數目 P= 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
4.3.4 2-D DOA 演算法計算複雜度比較 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
第 5 章結論 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
參考文獻 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

參考文獻

參考文獻
[1] R. O. Schmidt, “Multiple emitter location and signal parameter esti-
mation,”IEEE Trans.Antennas and Propagation, vol. 34, no. 3, pp.
276 –280, Mar 1986.
[2] F. Yan, “Low-complexity doa estimation based on compressed MU-
SIC and its performance analysis,”IEEE Trans.Signal Processing,
vol. 61, no. 8, pp. 1915–1930, April 2013.
[3] R. Roy and T. Kailath, “ESPRIT-estimation of signal parameters
via rotational invariance techniques,”IEEE Trans.Acoustics, Speech
and Signal Processing, vol. 37, no. 7, pp. 984 –995, Jul 1989.
[4] A. Swindlehurst, “Azimuth/elevation direction finding using reg-
ular array geometries,”IEEE Trans.Aerospace and Electronic Sys-
tems, vol. 29, no. 1, pp. 145 –156, Jan 1993.
[5] S. Rouquette, “Estimation of frequencies and damping factors by
two-dimensional esprit type methods,”Signal Processing, IEEE,
vol. 49, pp. 237 –245, Jan 2001.
[6] M. Haardt, “Unitary ESPRIT: how to obtain increased estimation
accuracy with a reduced computational burden,”Signal Processing,
IEEE Transactions, vol. 43, no. 5, pp. 1232 –1242, May 1995.
[7] N. Tayem and H. Kwon, “L-shape 2-dimensional arrival angle esti-
mation with propagator method,”IEEE Trans.Antennas and Propa-
gation, vol. 53, no. 5, pp. 1622 –1630, May 2005.
[8] J. Liang, “Joint elevation and azimuth direction finding using
L-shaped array,”IEEE Trans.Antennas and Propagation, vol. 58,
no. 6, pp. 2136 –2141, June 2010.
[9] T. Xia, “Decoupled estimation of 2-D angles of arrival using two
parallel uniform linear arrays,”IEEE Trans.Acoustics, Speech and
Signal ProcessingAntennas and Propagation, vol. 55, no. 9, pp.
2627 –2632, Sept 2007.
90[10] T. H. Liu and J. Mendel, “Azimuth and elevation direction find-
ing using arbitrary array geometries,”IEEE Trans.Signal Process-
ing, vol. 46, no. 7, pp. 2061 –2065, Jul 1998.
[11] S. Kikuchi, “Pair-matching method for estimating 2-D angle of ar-
rival with a cross-correlation matrix,”IEEE Trans.Acoustics, Speech
and Signal ProcessingAntennas and Wireless Propagation Letters,
vol. 5, no. 1, pp. 35 –40, Dec 2006.
[12] L. Harry, Detection,Estimation,and Modulation Theory. Wiley,
2013.
[13] R. O. Schmidt, A signal subspace approach to multiple emitter lo-
cation and spectral estimation. Ann Arbor, Mich, 1982.
[14] S.Marcos, “The propagator method for source bearing estima-
tion,”Elsevier Trans.Signal Processing, vol. 42, no. 5, pp. 121–138,
June 1994.
[15] M. Zoltowski, “Closed-form 2-d angle estimation with rectangular
arrays in element space or beamspace via unitary ESPRIT,”IEEE
Trans.Signal Processing, vol. 44, no. 2, pp. 316 –328, Feb 1996.
[16] J. Ramos, “FCA-ESPRIT: a closed-form 2-D angle estimation
algorithm for filled circular arrays with arbitrary sampling lat-
tices,”IEEE Trans.Signal Processing, vol. 47, no. 1, pp. 213 –217,
Jan 1999.
[17] Y. Hua, “An L-shaped array for estimating 2-D directions of wave
arrival,”IEEE Trans.Antennas and Propagation, vol. 39, no. 2, pp.
143 –146, Feb. 1991.
[18] H. Minghao, “UCA-ESPRIT algorithm for 2-D angle estimation,”in
Signal Processing Proceedings, 2000. WCCC-ICSP 2000. 5th Inter-
national Conference, vol. 1, pp. 437 –440, Aug 2000.
[19] Y. Hua, “L-shaped array for estimating 2-D directions of wave ar-
rival,”Circuits and Systems, 1989, Proceedings of the 32nd Midwest
Symposium, vol. 1, pp. 390 –393, Aug 1989.
91[20] S.Marcos, “Calibration of a distorted towed array using a propa-
gation operator,”J. Acoust. Soc. Am, vol. 93, pp. 1987–1994, Apr
1993.
[21] J. Chen, “2-D DOA estimation by MEMP based on L-shape ar-
ray,”in Signal Processing Proceedings, 2006 8th International Con-
ference, vol. 1, Feb. 2006.
[22] P. Stoica, “Maximum likelihood methods for direction-of-arrival
estimation,”IEEE Trans.Acoustics, Speech and Signal Processing,
vol. 38, no. 7, pp. 1132 –1143, Jul 2002.
[23] Y. Wei, “Pair-matching method by signal covariance matrices for
2D-doa estimation,”vol. 13, pp. 1199 –1202, June 2014.

指導教授

張大中(Dah-chung Chang)

審核日期

2015-1-28

推文