1.一种基于改进MUSIC算法的多径时延估计方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)计算多径环境下接收信号的归一化互谱序列h[k];
多径环境下,两个接收器的接收信号经采样后表示为:式中,y1(n)和y2(n)表示两个接收器分别接收到的信号,s(n)表示未知源信号,w1(n)和w2(n)表示加性高斯白噪声,s(n)、w1(n)和w2(n)互不相关;假设y1(n)只有直达波,y2(n)含有多途信号;D2为多径传播的路径数目,α2i表示各路径的衰减系数,τ2i表示y2(n)的多径分量和y1(n)的直达波分量之间的相对时间延迟;
接收信号y1(n)的自相关为:
式中,rss(m)和 分别表示s(n)和w1(n)的自相关;y1(n)的功率谱为式中,Sss(w)和 分别表示rss(m)和 的傅里叶变换;
接收信号y1(n)与y2(n)的互相关为:接收信号y1(n)与y2(n)的互功率谱为:将式(3)代入式(5)可得:
用 对 进行归一化处理,得到接收信号归一化互谱:式中,
对h(w)进行频域采样得到接收信号的归一化互谱序列h[k]:式(8)的矢量形式为:
h=Aα‑ε (9)
T T
式中,h=[h[0],h[1],...,h[K‑1]] ,ε=[ε[0],ε[1],...,ε[K‑1]] ,(2)利用空间平滑思想将h[k]化分为多个重叠子序列hq,取每个子序列的共轭数据xq;
把数据序列h[k]化分为长度为M的重叠子序列,取T
hq=[h[q],h[q+1],...,h[q+M‑1]] q=0,1,...,K‑M (10)式中,子序列的长度 表示向下取整;取每个子序列数据hq的共轭形式 定义一种新的数据向量xq:
式中,J为反对角线上元素为1,其余元素为0的M×M阶交换矩阵;
(3)利用hq和xq计算得到改进的协方差矩阵计算所有子序列hq的协方差矩阵的均值,其表达式如下:计算xq的自相关矩阵的均值 以及hq与xq的互相关矩阵的均值定义改进的协方差矩阵 为:
(4)对 进行特征值分解,获取噪声特征值及与之对应的噪声特征向量;
对协方差矩阵 进行特征值分解,以 代表排序后的特征值,前D2个最大特征值为信号特征值,其余M‑D2个特征值为噪声特征值,其中,多径数目D2由最小描述长度准则估计得到,进而式中,∑S表示信号特征值组成的对角矩阵, 表示对应于∑S的信号特征向量组成的信号子空间,∑N表示噪声特征值组成的对角矩阵, 表示对应于∑N的噪声特征向量组成的噪声子空间;
(5)对噪声特征值进行修正,利用修正后的噪声特征值改进MUSIC时延估计谱;
对M‑D2个噪声特征值进行修正:
式中, 是修正后的噪声特征值,β是修正值,用于控制噪声特征值之间的发散程度;β选取满足式(18)的最小整数;
利用信号子空间和噪声子空间的正交性构造MUSIC时延估计谱,并采用修正后的噪声特征值对估计谱加权,得到新的MUSIC时延估计谱的表达式为:式中,vi为对应于噪声特征值λi的特征向量;
(6)对估计谱进行谱峰搜索,获取多径时延值;
对式(19)进行谱峰搜索,得到的前D2个最大峰值点对应的时间τ即为所估计的多径时延值。
2.一种计算机存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1所述的基于改进MUSIC算法的多径时延估计方法。
3.一种计算机设备,包括储存器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1所述的基于改进MUSIC算法的多径时延估计方法。