单通道阵列的宽带信源数目与DOA联合估计方法

本文研究的焦点在于"基于阵列单通道的信源数目和DOA联合估计方法"，针对的是宽带信号处理领域的高效参数估计问题。在传统的多通道阵列系统中，如MUSIC和ESPRIT算法，由于需要多个独立接收通道，存在着成本高昂、校准复杂以及空间兼容性限制等问题，这使得单通道系统，尤其是阵列单通道系统，作为一种低成本、简单结构的替代方案受到了关注。 在单通道系统中，研究人员试图克服传统方法的局限。例如，文献[3-4]利用权重变化法估计DOA，但可能需要大量采样数据和较慢的收敛速度。文献[5]通过射频开关技术实现单通道DOA估计，虽然在低样本率下有效，但对采样速率要求较高。另外，窄带信号的频域空间谱估计模型如[6-9]在少样本和低采样率下展示了良好的性能，但这些方法仅适用于窄带信号且预先假设信源数目。 本文的主要贡献在于提出了一种新的宽带信号空间谱估计模型，利用带通信号的重构理论，构建了适合阵列单通道系统的时域空间谱估计框架。该模型能够同时估计信源数目和DOA，突破了窄带信号限制。为了实现这一联合估计，作者采用了一种改进的混合可逆跳转马尔科夫链蒙特卡洛（RJMCMC）方法，这种方法有效地解决了信源数目不确定性的问题，并且不受信号相关性的影响。 与先前基于多通道系统的DOA和信源数目联合估计方法不同，如文献[10]通过模拟退火优化采样区间以提升RJMCMC效率，本文的方法更为灵活，适应了单通道系统的特性。文献[11]则通过RJMCMC转移核的划分，分别针对信源数目和DOA的估计，实现了更为精确的联合估计。 这项研究不仅提供了单通道系统在高分辨参数估计中的新策略，还展示了在实际应用中减少成本、简化系统结构的同时，如何保持或提升估计精度，这对于信号处理领域的实践具有重要的意义。通过仿真结果验证，这种新型方法展示了显著的优点，为未来阵列单通道系统的信源数目和DOA估计提供了有力的技术支撑。