[發明專利]一種超分辨多徑數量及時延聯合估計方法

在審

• 申請號: 202110989850.9
• 申請日: 2021-08-26
• 公開（公告）號: CN113708859A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 夏楠;邢寶輝;崔桐;馬昕昕;向潤林;李博;趙昕
• 申請（專利權）人: 大連工業大學
• 主分類號: H04B17/364
• 分類號: H04B17/364;H04L25/02;G06F17/14;G06F17/15;G06F17/18
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

本發明提供一種超分辨多徑數量及時延聯合估計方法，包括：建立通用的多徑接收信號離散時間系統模型；利用信號的頻域變換，構造互譜函數以消除未知源信號波形的影響；對構造的互譜函數波形的超分辨顯示進行譜峰搜索；根據互譜函數局部峰值確定多徑相對時延及對應幅度值，重建潛在信號與互譜函數進行匹配對應；構造代價函數，通過最大似然估計對多徑數量及相應的時延值進行聯合估計，得出時間延遲值。本發明提供的超分辨多徑數量及時延聯合估計方法是一種源信號與多徑數量未知的時延估計方法，通過消除源信號波形和干擾的影響，提出了一種新的互譜函數，利用互譜函數的超分辨顯示提取時延參數信息，根據時延參數信息重建潛在信號與互譜函數相匹配。

技術領域

本發明涉及數字無線通信技術領域，具體而言，尤其涉及一種超分辨多徑數量及時延聯合估計方法。

背景技術

多徑時延估計是雷達、聲納等無線通信領域中經常出現的問題。多徑是指在信號的傳輸過程中不止只有發送端與接收端這一條直達路徑，由于傳播過程中建筑物的遮擋以及公路上移動車輛的反射等因素造成信號會有其他不同于直達路徑的路線傳播，即信號從發送端到接收端有多條路徑傳輸，同理，在接收端接收到的信號就會有多個，多個接收信號會對實際接收的信號造成干擾，由于傳輸的信號都是同一信號，只是傳播的路徑有所不同，信號經過不同的路徑傳輸，其所攜帶的能量也會有不同程度的衰減，相應的在接收信號中表現為幅度的減少。而且接收時每個路徑到達接收站的時間有一個相對的時間差，這個相對的時間差就稱為時延，為了能準確的得到傳輸信號的信息，需要求解出相對應的時延值及其衰減程度。

目前多徑時延的估計方法有相關法，改進的MUSIC算法和相關熵的期望最大化算法等等。

相關法是在無線電定位中估計時延最經典的方法，原理較為簡單，是根據源信號與時延信號做相關的匹配，只有當源信號移動位置是時延值時匹配度最大，相應也會出現一個最大的峰值，此方法是利用兩個信號的相似匹配程度，所以源信號可以是未知的，但該方法不適用于超分辨的情況下，所謂超分辨，就是時延值小于碼元周期，因為信號的碼元周期有一個時間的持續，在此時間內，信號的相關是無法準確分辨出來的；

對比于相關法，改進的MUSIC算法和相關熵的期望最大化算法就優化很多，改進的MUSIC算法是利用信號可以變換成多個復指數正弦函數諧波疊加而成的復正弦信號，其形式與傳統的MUSIC算法的波達信號形式一致，利用MUSIC算法的譜峰搜索得出時延值，但該方法的前提需要提前已知多徑的數量或是能事前估計出時延的實際數量，信號的多徑傳播數量要提前預知，這在實際的工程應用中是存在很大的局限性的。

相關熵的期望最大化算法是用最大相關熵準則來代替期望最大化算法中最小均方誤差準則，該方法則需要源信號已知，其迭代優化步驟需多徑數量已知，也存在很大的局限性，對于現有的超分辨的多徑時延估計，大多數都需要源信號已知或通過某種方法得到，再就是要求多徑數量要已知，但在實際的工程應用中，因為不能準確的判斷出信號經過了哪些物體的反射而產生了多徑，因此信號由發送端到接收端的多徑數量是不可提前預知的。

發明內容

根據上述提出的技術問題，提供一種超分辨多徑數量及時延聯合估計方法。本發明提出的超分辨多徑數量及時延聯合估計方法不需要已知源信號，而且多徑的數量也不需要已知，這也符合實際情況，本發明立足于超分辨多徑時延估計的實際情況，其研究成果可以豐富我國多徑時延理論和技術，大幅度提升發射源的定位精度。

本發明采用的技術手段如下：

一種超分辨多徑數量及時延聯合估計方法，包括如下步驟：

S1、建立通用的多徑接收信號離散時間系統模型；

S2、利用信號的頻域變換，構造互譜函數以消除未知源信號波形的影響；

S3、對構造的互譜函數波形的超分辨顯示進行譜峰搜索；

S4、根據互譜函數局部峰值確定多徑相對時延及對應幅度值，重建潛在信號與互譜函數進行匹配對應；