6相参色噪声的产生.ppt

* 哈尔滨工业大学电子工程系 * 哈尔滨工业大学电子工程系 * 6、相参色噪声的产生 复随机变量与复随机过程 1、复随机变量 2、复随机过程 相参雷达的正交双通道处理 1、正交双通道处理定义 2、目标回波模型——高频窄带模型 3、正交双通道处理框图 复高斯色噪声的产生 1、时域滤波法 2、频域逆变换法 复非高斯色噪声的产生 1、零记忆非线性变换法：威布尔分布、对数正态分布 2、球不变随机过程法：威布尔分布、K分布 3、幅相分离法 * 哈尔滨工业大学电子工程系 * 《随机信号分析》§4.2 复随机过程 复随机变量 类似于复数，定义复随机变量为： Z = X + jY 式中X, Y皆为实随机变量。 理论上复随机变量Z可视为一个实值随机矢量[X Y]T，由实部X、虚部Y的联合概率密度函数fXY(x, y)来定义其PDF等统计量。 复高斯随机变量的概率密度函数、特征函数（实虚部位具有相同方差的独立实高斯随机变量）： 复随机变量与复随机过程 * 哈尔滨工业大学电子工程系 * 复随机过程 考虑随时间变化的复随机变量，就得到复随机过程，定义为： Z(t) = X(t) + jY(t) 式中X(t), Y(t)皆为实随机过程。复随机过程的自相关函数是共轭对称，功率谱为非负实函数。 平稳复高斯随机过程：实部nc(t)和虚部-ns(t)为具有相同协方差函数的平稳联合高斯随机过程所构成的复随机过程 ，且满足条件[见《检测、估计和调制理论》中文卷III P659] 注：显然实部和虚部均为高斯变量或过程的复变量或过程不一定就是复高斯变量或复高斯过程。 复随机变量与复随机过程 实虚部具有相同协方差函数且互协方差函数为奇函数 正交双通道处理的定义 中频回波信号经过两个相似的支路分别处理，其差别仅是其基准的相参电压相位差900，这两路称为： 同相支路(Inphase Channel)——I支路 正交支路(Quadrature Channel)——Q支路 目标回波模型——高频窄带过程 点目标回波信号频率(单基地主动雷达)： 式中 通常在雷达探测区域中同时存在许多不同径向速度(方向有正有负、速率有大有小)的运动目标/杂波，则雷达回波信号将是一个带通信号，其中心频率为f0，而带宽为目标多普勒频移的范围(取决于所探测目标的最大多普勒频率)，不同频率分量的幅度反映不同速度目标的回波强度，它可表示为一个高频窄带过程。 相参雷达的正交双通道处理 * 哈尔滨工业大学电子工程系 * 目标回波模型——高频窄带过程 《随机信号分析》第四章“窄带随机过程”讲述任何一个实平稳窄带随机过程X(t)均可表示为： 莱斯表示式： 式中 准正弦振荡表示式： 相参雷达的正交双通道处理 实回波信号对称频谱 正交双通道处理框图 相参雷达的正交双通道处理 * 哈尔滨工业大学电子工程系 * 注：尽管传统正交双通道处理是针对中频信号而言(尤其是对微波雷达)，但随着A/D采样频率的提高，为减少射频前端模拟器件引入的通道不一致性，直接在射频端进行A/D采样、数字处理的方案已逐渐成为可能，尤其适用于高频雷达情形，即所谓的“软件雷达”。 概念的相对性 实现方式： 模拟、数字 相参雷达的正交双通道处理 * 哈尔滨工业大学电子工程系 * * 哈尔滨工业大学电子工程系 * 第4讲《高斯色噪声的产生》已涉及。 时域滤波法 《随机信号分析》Ch4： 若 是零均值高斯过程，则 也是零均值的高斯过程，且二者是联合高斯的， 在同一时刻是正交、不相关、独立的两个随机变量。—— 一般情形复滤波法有待深入研究，可采用频域逆变换法 若X(t)的双边功率谱分别关于其中心频率 对称，则 是两个正交、不相关、独立的高斯随机过程。 对称PSD 实自相关函数 复高斯色噪声的产生 h(t) 复高斯白噪声 复高斯色噪声 线性变换 特殊情形 频域逆变换法 此方法可视为一般方法，其产生具有特定PSD的复高斯色噪声框图如下 复高斯色噪声的产生 IFFT 独立复高斯相位序列 复高斯色噪声 线性变换 功率谱采样序列 单位高斯白噪声→FFT 简化 以上分析表明Richard L. Mitchell, Radar Signal Simul