专利名称：通过关联和同一无线发射机相关的参数表征发射机的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于通过使用接收站表征一个或多个发射机和/或与发射机相关的一个或多个参数的方法，该接收站包括用于随时间测量依赖于和矢量
相关的发射机的K个参数的集合的设备，矢量
代表1≤k≤K的发射机，其特征在于，该方法包括至少一个如下的提取所述参数或者多个参数的步骤，其中通过独立分量分析技术，由发射机对和发射机关联的参数进行重新分组。
根据本发明的方法具体具有下列益处 ·其不需要任何设定参数和关于参数统计的先验知识， ·可以根据参数
的协方差矩阵的主本征值的数目来对发射机的数目进行统计使用用于检测角度测定法源的数目的技术， ·可以确定所需要的大量参数矢量(ηm)， ·可以使用将不同性质的参数联合的步骤，如源的入射角、信噪比或者方向矢量， ·可以根据测量的入射角确定每个入射发射机的平均入射角， ·根据测量的方向矢量或者测量的入射角确定每个入射发射机的平均位置， ·根据线性调制信号的实部和虚部提取调制的相位状态， ·通过测量平顶持续时间和入射角来分离跳频(FH)信号FH由信号入射角和信号平顶来表示。
通过阅读说明书可以更好地理解本发明的其他特征和优点，说明书参考以下附图阐述了一个完全非限定性的例子，其中
图1是通过配备有移动接收系统的机载定位例子， 图2是5个天线的阵列， 图3是由一个方向的波束形成进行空间滤波的图示， 图4、5和6是使用根据本发明方法的数值例子。
结合图1描述下例，其包括有待通过使用飞机2定位的发射机1，飞机2配备有允许对和发射机关联的参数进行测量的装置，以及适用于执行根据本发明步骤的处理器。
在有M个发射机的情况下，定位系统(例如随时间)测量由矢量ηk表征的K个参数的集合(代表发射源)，1≤k≤K。矢量ηk例如包括在时刻tk一个发射机的方位角θk和信噪比SNRkηk＝[θkSNRk]T，其中(T)表示矢量的转置。
该矢量也可以包括一个源的方向矢量a(θk)和其信噪比ηk＝[a(θk)TSNRk]T。
更普遍地，ηk中的第k个测量被误差破坏，以下面的方式和第m个发射机相关联 而且1≤m≤M (1) 其中ek是和第k个测量相关的噪声矢量，ηm是和第m个发射机相关的参数矢量。
本发明具体在于从k个测量ηm中提取和发射机m相关的M个矢量ηm。
确定主源的参数矢量的过程 利用飞机上配备的定位系统，或者利用更普遍的进行参数测量的系统，可以得到K个测量结果
本发明的主要目的是确定和M个入射发射机相关的M个矢量ηm。
为此，本发明包括第一步骤，其中，将测量的矢量
变换成维数较大的矢量
对于方位角θk处矢量
等于[SNRk]T(方位角和信噪比)的角度测定系统，变换步骤是执行下面的双射变换 对于方位角θk和仰角Δk处的角度测定系统，其中对M个发射机测量的参数K集合的矢量表示是变换步骤是执行下面的双射变换 对于存在FH信号的角度测定系统，其中已测量FH信号的入射角
和平顶持续时间
矢量
可以表示成
的变换步骤是执行下面的双射变换 对于寻求从BPSK的信号x(kT)中提取发射机的相位状态的系统，矢量
可如下表示
其中，
和
表示复数z的实部和虚部，T是符号速率。对于具有两个相位状态的BPSK发射机，存在M＝2个状态，这样
且
确定矢量η1和η2使得可以导出BPSK的相位旋转。这种情况下，可以构建下面的矢量
矢量
的长度确定可识别的发射机的最大数目。在估算入射角θ或(θ，Δ)的角度测定类型应用中，可以说例如该最大数目不会超过进行角度测定的传感器阵列的数目。
根据矢量
的然后该方法计算下面的协方差矩阵 其中，代表克罗内克乘积，这样，uv-[u(1)vT u(2)vT...]，(.)H是共轭转置。
矩阵
可以表示成 其中，Rbb是噪声矩阵，ρm是和矢量f(ηm)关联的矢量
的数目。
矩阵
是K个观测
的协方差矩阵。根据公式(9)，其简化为M个发射机的符号差f(ηm)f(ηm)的协方差矩阵。由于发射机和不同的参数相关，所以已知符号差f(ηm)f(ηm)是各不相同的，矩阵
的主分量(和M个最大本征值相关的本征矢量)定义的空间和发射机的M个符号差f(ηm)f(ηm)的空间相同
和发射机的M个符号差f(ηm)f(ηm)的矢量空间完全相关。
因此，矩阵
的秩等于发射机的个数M。该秩可以从该矩阵的本征值确定。
因此，存在N维矢量
时，矩阵
的维数为N2×N2，那么最多可以确定N2个发射机。
接下来，本方法包括根据
确定变换后的矢量f(ηm)，这样随后从中得到每个发射机的参数矢量ηm。
为此，第一操作是将矩阵
分解成本征元素，以获得其本征值。
根据矩阵的本征值，可以通过例如应用参考文献[4]所描述的过程或者任何可以计算矩阵
的主分量的其他“计算”过程来确定源的数目M。在所给的例子中，该数目和发射机的数M相关。
根据和最大本征值λm相关的M个本征元素，可以确定矩阵
的平方根 这样B＝[f(η1)f(η1)...f(ηM)f(ηM)]而且 Ω＝diag{ρ1...ρM} (10) 其中，diag{..}是包括元素{..}的对角矩阵，Es和Λs＝diag{λ1...λM}分别包括和M个最大本征值相关的
的本征矢量和本征值λ1≥...≥λM。矩阵B的列包括每个发射机的符号差f(ηm)f(ηm)。
矩阵U是酉矩阵(UHU＝IM，其中IM是维数为N×N的单位矩阵)。已知平方根
的列位于和矩阵B的列f(ηm)f(ηm)相同的空间，矩阵U是基变换矩阵。此外，因为矩阵U的列是相互正交的矢量，所以矩阵U是酉矩阵。下面的说明中，本方法将使用该正交性质来确定矩阵U。为了确定矩阵U，本方法还使用和克罗内克积相关的冗余结构B。
例如，通过利用矩阵B的冗余结构来确定U，即其中A＝[f(η1)...f(ηM)]而且Φn＝diag{fn(η1)...fn(ηM)} (11) 其中，fn(ηm)是维数为N×1的矢量f(ηm)的第n个分量。根据这些条件，矩阵
包括N个子块Γn，这样Γn＝AΦnUH (12) 每个矩阵Γn的列位于所求解的M个发射机中每一个的符号差f(ηm)相同的矢量空间。矩阵Γn的区别在于基变换矩阵，基变换矩阵等于求解的酉矩阵内U的对角阵。矩阵Γn的这些性质取决于矩阵B的冗余结构。
因而，下面所有的矩阵ψij Ψij＝Γi#Γj＝UΦi-1ΦjUH (13) 的本征矢量矩阵都是矩阵U(#表示伪逆变换，所以Γ#＝(ΓHΓ)-1ΓH)。本方法利用矩阵U的酉矩阵特点来确定该矩阵U的列是正交矢量。
根据这些条件，为了确定酉矩阵U，对下列矩阵进行参考文献[5]中描述的JADE过程和本领域的技术人员所公知的任何其他过程的联合对角化 Ψij(1≤i≤N且j＜i) (14) 一旦估算得到矩阵U，就可以通过执行根据关系(10)的过程从中得到矩阵B 已知矩阵
的第m列可以表示成其变换成下面矩阵Bm 其中，bmi是维数为N×1的矢量。
已知f(ηm)的第一个分量等于1，通过得到和最大奇异值相关的Bm的奇异矢量em，并且进行运算f(ηm)＝em/em(1)，可以导出f(ηm)，其中em(1)是矢量em的第一个分量。该方法执行该归一化是因为矢量f(ηk)总是通过使第一个分量等于1而进行构建的。构建f(ηk)和归一化em使得可以求解奇异矢量em的相位模糊。
因为f(.)是双射的，所以从变换后的矢量f(ηm)导出M个主矢量ηm。
确定了M个主矢量ηm后，本方法例如对每个矢量的分量进行统计。对于定位类型的应用，该步骤具体的可以在得到发射机的平均位置之外，得到位置估算的误差划界(bracket)。
例如，对于矢量本方法确定方位角θm(偏差和标准偏差)的统计以得到某个范围内的方位值。
第一步是确定和具有平均矢量ηm的发射机相关的矢量
的集合Φm。
已知其中F＝[f(η1)...f(ηM)] (17) 其中，0L是维数为Lx1的零矢量。
因此，除了δm的第m个分量等于1外，δm的所有分量都为零。需要强调的是，滤波矩阵(FHF)-1FH是发射机的分离算子(separator)。通过将该滤波器应用到第m个发射机的符号差f(ηm)，只有和该发射机相关的分量不为零。
因此，为了确定矢量
所属的集合Φm，本方法通过计算等式(14)的矢量βk而利用等式(17)的性质(其中矩阵(FHF)-1FH的目的是分离发射机)，在
和第m个源相关时，矢量βk应该趋近于δm。
如果最大模数的第m个分量βk(m)满足|βk(m)|＞α，则矢量属于第m个源的集合Φm。
阈值α选为趋近1(通常α＝0.9)。
在有K个矢量
时构建集合Φm的本方法的步骤包括下列步骤 步骤R.1 k＝1并且将M个集Φm初始化为(空集)。
步骤R.2利用等式(18)计算矢量βk。
步骤R.3查找使得对于i≠imax·，的分量βk(imax)。
步骤R.4如果|βk(imax)|＞α，那么 步骤R.5 k←k+1 步骤R.6如果k＜K返回步骤R.2。
一旦确定M个集合
本方法计算矢量ηm的分量的统计，例如均方误差(MSE)。
ηm的第i个分量的均方误差可以表示为 其中 其中，card(Φm)是集合Φm的基数，meanm(i)是平均值，其接近ηm(i).。
在图4和图5的例子中，矢量和方程f(.)满足 下面的图4示出角度测定曲线在(θk，SNRk)空间的分布，图5示出这些曲线随时间的变化。
对于M＝2个源 ·θ1＝66.06°且SNR2＝27.78dB ·θ2＝77.77°且SNR2＝28.17dB 在图4和图5中，本方法估算的平均值表示为实线。
在图6的例子中，矢量和方程f(.)满足 图6中，系数用点表示，系数cm＝|1H a(θm)|用实线表示，其中方向矢量a(sm)从本用发明估算的M个矢量sm导出。
矢量1包括1s。
本方法检测了M＝3类的源。
图6示出两类源一直存在，而最后一类只零星存在。
这些例子示出本方法可独立用于这些源的参数类型。
在不背离本发明保护范围的情况下，可将本方法用于到来方向θm、方向矢量a(θm)或者信噪比SNRm。
参考文献L.ALBERA，A.FERREOL，P.CHEVALIER and P.COMON.GRETSI 2003，Paris，September 2003，″ICAR，un algorithme deICAàconvergence rapide，robuste au bruit″[ICAR，a fastconvergence，noise-robust ICA algorithm].L.ALBERA，A.FERREOL and P.CHEVALIER.ICA2003，Nara(Japan)，April 2003，Sixth order blind identification ofundetermined mixtures(SIRBI)of sources.P.COMON，Signal Processing，Elsevier，April 1994，vol.36″，No.3，pp 287-314，Independent Component Analysis，a newconcept～？.O.MICHEL，P.LARZABAL and H.CLERGEOT Test dedétection du nombre de sources corrélées pour les méthodes HR entraitement d′antenne[Test for detecting the number of correlatedsources for HR procedures in antenna processing].GRETSI 91 inJuans les Pins.J.F.CARDOSO，A.SOULOUMIAC，IEE Proceedings-F，Vol.140，No.6，pp.362-370，Dec.1993.Blind beamforming fornon-gaussian signals.
权利要求
1.一种用于通过使用接收站表征一个或多个发射机和/或与发射机关联的一个或多个参数的方法，该接收站包括用于随时间测量依赖于和矢量
相关的发射机的K个参数的集合的设备，矢量
代表1≤k≤K的发射机，其特征在于，该方法包括至少一个如下的提取所述一个参数或者多个参数的步骤，其中通过独立分量分析技术，由发射机对和发射机关联的参数进行重新分组。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于将每个发射机M的该多个参数相关联的步骤至少包括下列步骤
步骤1通过使用双射函数
，将表示所述M个发射机的所述K个参数的集合的所述矢量
变换成矢量
，其中，
的第一个分量等于1，
步骤2从矢量
确定协方差矩阵
，并将其分解成本征元素，以得到其本征值，其中
是和所述发射机的M个符号差f(ηm)f(ηm)的矢量空间相关的矩阵，
步骤3根据步骤2所得的矩阵
的本征值计算矩阵
的秩M，
步骤4利用矩阵
的主本征元素计算矩阵
的平方根Λs1/2，其中，Es对应于本征矢量，Λs对应于M个最大本征值，
步骤5根据其中Γn＝AΦnUH，从
推导出矩阵Γn，并根据Ψij＝Γi#Γj＝UΦi-1ΦjUH(1≤i≤N和j＜i)，从Γn计算Ψij，其中，每个矩阵Γn的列定义的空间矢量和所述M个发射机的所述符号差f(ηm)的空间矢量相同，
步骤6通过对Ψij(1≤i≤N和j＜i)进行联合对角化确定酉矩阵U，
步骤7从矩阵
的列bm确定矢量f(ηm)，其中U是酉矩阵，根据Bm＝[bm1…bmN]＝f(ηm)f(ηm)T
将列bm变换成矩阵Bm，并且从和最大奇异值关联的奇异矢量em提取该矩阵，以执行f(ηm)＝em/em(1)，em(1)是矢量em的分量，
步骤8对函数
进行逆变换以从中导出矢量ηm。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于该方法至少包括对所求得矢量ηm的分量的统计进行估算的步骤。
4.根据权利要求3的方法，其特征在于该方法包括对每个所述发射机的入射的平均偏差和标准偏差进行估算的步骤。
5.根据权利要求3的方法，其特征在于该方法至少包括下面步骤
●确定和主矢量ηm相关的矢量
的M个集合Φm
●通过利用均方误差过程从所述集合Φm确定所述矢量ηm的分量的统计。
全文摘要
一种用于通过使用接收站表征一个发射机的特性和/或与发射机关联的一个或多个参数的方法，该接收站包括用于随时间测量依赖于和矢量ηk相关的发射机的K个参数的集合的设备，矢量ηk代表1≤k≤K的发射机。该方法包括如下的提取所述参数的步骤，其中通过独立分量分析技术，由发射机对和发射机关联的参数进行重新分组。
文档编号H04B1/38GK101111998SQ200580044923
公开日2008年1月23日 申请日期2005年10月25日 优先权日2004年10月27日
发明者A·费雷奥尔 申请人:塔莱斯公司