Narrowband Direction of Arrival Estimation for Antenna Arrays pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Banavar, Mahesh K.

出品人:

页数:84

译者:

出版时间:

价格:$ 45.20

装帧:

isbn号码:9781598296501

丛书系列:

图书标签:

方向到达角估计
天线阵列
窄带信号
信号处理
无线通信
波束形成
空间谱估计
DOA
阵列信号处理
自适应滤波

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具体描述

This book provides an introduction to narrowband array signal processing, classical and subspace-based direction of arrival (DOA) estimation with an extensive discussion on adaptive direction of arrival algorithms. The book begins with a presentation of the basic theory, equations, and data models of narrowband arrays. It then discusses basic beamforming methods and describes how they relate to DOA estimation. Several of the most common classical and subspace-based direction of arrival methods are discussed. The book concludes with an introduction to subspace tracking and shows how subspace tracking algorithms can be used to form an adaptive DOA estimator. Simulation software and additional bibliography are given at the end of the book.

聚焦于现代通信系统中的信号处理与信息论基础本书深入探讨了当代信息科学与通信工程领域中的核心理论与前沿应用，内容横跨信号处理、通信原理、信息论以及系统设计等多个关键层面。它旨在为研究生、专业工程师以及对高级通信技术感兴趣的研究人员提供一个全面且富有洞察力的知识框架。第一部分：信号处理的基石与高级技术本书的开篇部分对现代信号处理的基础理论进行了严谨的回顾与深化。这包括对连续时间与离散时间信号的数学描述、傅里叶分析在频域处理中的关键作用，以及Z变换在系统分析中的应用。我们特别强调了数字信号处理（DSP）在实际工程中的实现细节，例如高效的有限脉冲响应（FIR）和无限脉冲响应（IIR）滤波器设计方法，包括最小二乘法、窗函数法以及基于频域的滤波技术。随后，内容转向更具挑战性的高级信号处理领域。我们详细剖析了随机信号理论，阐述了平稳性、遍历性等关键概念，并介绍了维纳-霍夫夫（Wiener-Hoof）最优滤波器和卡尔曼（Kalman）滤波器在状态估计问题中的应用。对于非平稳信号的处理，本书探讨了短时傅里叶变换（STFT）、小波变换（Wavelet Transform）及其在时频分析中的优越性，特别是在处理瞬态信号和非线性信号时的能力。在多维信号处理方面，本书系统地介绍了矩阵分解技术，如奇异值分解（SVD）和特征值分解（EVD），它们是理解高维数据结构和进行降维操作的数学工具。这些工具被应用于后续章节中的阵列处理和盲源分离问题中。第二部分：通信原理的深度解析与现代调制解调技术本部分构建了现代数字通信系统的理论基础。从信源编码（如霍夫曼编码和算术编码）到信道编码（如卷积码、分组码及其现代迭代译码技术，如Turbo码和LDPC码），我们详细分析了如何有效和可靠地传输信息。对于数字调制技术，本书超越了传统的相移键控（PSK）和频移键控（FSK），深入研究了正交幅度调制（QAM）在高阶调制下的性能表现，以及在瑞利衰落信道中的理论容量极限。特别地，我们对MIMO（多输入多输出）系统的关键技术，如空时处理（STBC）、预编码（Precoding）和迫零（ZF）技术进行了详尽的数学推导和性能分析。在信道估计与均衡方面，本书重点介绍了最大似然（ML）和最小均方误差（MMSE）准则下的信道估计技术，以及如何设计有效的均衡器来消除符号间干扰（ISI）。对于对时延敏感的通信系统，同步（定时、频率和相位同步）的理论和实现方法被细致地阐述。第三部分：信息论与信道容量的极限探索信息论是理解任何通信系统性能上限的理论支柱。本书用严谨的数学语言重新审视了香农（Shannon）的经典理论，包括熵、互信息、信道容量的定义及其计算方法。我们不仅关注高斯信道，还深入分析了受限功率、受限带宽以及噪声统计特性不确定时的信道容量边界。此外，本书探讨了网络信息论的初步概念，例如多址接入信道的容量区域，为理解未来复杂的无线网络架构奠定基础。对于量子信息论的初步引入，也为读者提供了对信息本质更深层次的理解。第四部分：阵列信号处理基础与空间滤波本部分聚焦于利用多个传感器（天线或麦克风）组成的阵列来获取空间信息的技术。它首先介绍了阵列流形（Array Manifold）的概念，这是描述信号到达不同传感器之间的相位和幅度差异的关键数学模型。我们推导了均匀线性阵列（ULA）和均匀圆阵（UCA）的导向矢量（Steering Vector）。随后，本书详细讨论了空间滤波的概念，特别是波束形成（Beamforming）技术。从传统的延迟相加波束形成器（Delay-and-Sum）到最优的最小方差无失真响应（MVDR）波束形成器，我们分析了它们在抑制干扰和增强目标信号方面的能力和局限性。空间谱估计作为确定信号入射角度（Angle of Arrival, AoA）的核心技术，获得了重点关注，包括经典的子空间分解方法如基于特征值的（MUSIC, ESPRIT）和基于子空间投影的（Minimum Norm）算法，并比较了它们在低信噪比环境下的分辨率和稳健性。第五部分：现代无线通信系统的关键技术与仿真实现最后一部分将前述理论应用于实际的现代通信系统设计中。我们探讨了正交频分复用（OFDM）技术，阐述了其在多径衰落信道中抵抗ISI的优势，以及循环前缀（CP）的关键作用。同时，也讨论了OFDM的挑战，如高峰均功率比（PAPR）问题及其抑制技术，以及在移动环境下的多普勒效应。本书强调理论与实践的结合。每章都附带有详细的数学推导和清晰的工程解释。对于读者而言，理解如何利用MATLAB等工具对所学算法进行仿真验证至关重要。因此，本书在关键算法部分（如卡尔曼滤波、MVDR波束形成和OFDM系统建模）提供了深入的算法流程描述，旨在帮助读者将抽象的数学模型转化为可操作的工程实现。通过这种结构化的学习路径，读者将能够全面掌握处理复杂电磁环境和优化通信系统性能所需的理论深度和实践技能。