非圆信号二维DOA和初始相位联合估计方法

王 凌 李国林 谢 鑫 齐 率

(海军航空工程学院 烟台 264001)

1 引言

近年来利用目标空间中信源的信息冗余特性来提高空间谱估计的性能得到了广泛关注。信号的非圆性作为时域上的信息扩充，Galy首先将其引入空间谱估计研究中，提出了非圆信号测向的MUSIC算法[1](MUSIC algorithm for NonCircular signals,NC-MUSIC),Abeida和Delmas进一步对非圆信号MUSIC类测向算法的Cramer-Rao Bound (CRB)进行了分析[2]。近年来国内外不少文献对相关问题进行了研究[3－12]。目前，研究较多的一类非圆信号为直线信号，例如幅度键控信号和二进制相移键控信号等，其相位星座图沿直线分布，非圆率ρ=1。文献[3]中利用非圆信号为实值信号的特点，通过每次阵列快拍构造了一组数据矩阵，实现了非圆相干信号的完全解相干。文献[4,5]在构造的 Toeplitz矩阵中均利用非圆信号的共轭信息，降低了阵列孔径损失，提高了阵列自由度。文献[6,7]利用非圆信号椭圆协方差E[ss]≠0特性，构造虚拟阵元，提高了角度估计的精度。但上述算法模型背景中均假设非圆信号的初始相位为零，这在实际环境中几乎不可能满足。容易证明，非圆信号s(t)和其任意旋转s(t)ejφ具有不同的概率分布，因此对于非圆信号来说，初始相位不能忽略。如果考虑初始相位，上述基于非圆信号特性的算法均会存在估计性能下降的情况，特别是文献[3－5]中直接利用非圆信号的实值特性构造数据矩阵，当考虑到初始相位时，信号模型将不再满足实值特性，对算法的影响是严重的。近几年，部分文献对上述算法进行了修正[8,9]。

以上文献都是针对1维DOA估计的非圆算法，针对非圆信号背景下的2维DOA估计问题，公开文献中研究很少。……