Direction of arrival estimation is an interesting and important topic in array signal processing. In this dissertation, new signal source modeling and estimation techniques for direction of arrival are considered. The direction of a signal source has usually been assumed to be a point, which, however, is invalid in some cases. For example, if the direction of a signal source received at an array is angularly spread, or if the location of a point source is perturbed statistically, the direction of arrival estimation techniques based upon the point source assumption would provide with incorrect results. In order to cope with the problem, we propose distributed source models and estimation techniques when a signal source is angularly distributed and when the location of a point source is perturbed statistically.
Distributed sources are considered starting from the most general class, and classified into the parametric and nonparametric sources based upon the distributed source shape. The relationships among the parametric, nonparametric, and point source models are explicitly discussed. In the parametric model, the direction of arrival and distribution parameter are obtained with MUSIC-based estimation technique, and the source distribution are estimated with a direct technique in the nonparametric model. Various statistical properties are also obtained.
The application of direction of arrival techniques based upon the conditional and unconditional maximum likelihood estimation are also considered under the parametric model. In the perturbed-location source model, an estimation method based upon eigen-decomposition is investigated to estimate the direction of arrival and perturbation parameter. The asymptotic distributions of the estimation errors of the direction of arrival are also obtained to show the statistical properties of the estimation technique.
배열 신호 처리에서 신호 도착 방향 추정은 매우 흥미있고 중요한 연구 영역의 하나이다. 이 논문에서는, 배열탐지기를 써서 신호 도착 방향을 추정하는데 쓸 수 있는 새로운 신호원 모형화와 추정기법들을 살펴 보았다.
일반적으로 신호 방향은 점이라고 두는데, 이는 어떤 때에는 실제와 다르다. 보기를 들면, 배열감지기에서 받은 신호원 방향이 퍼져 있거나, 점신호원 위치가 통계적으로 산란될 때, 점신호 가정을 적용하면 잘못된 결과를 얻을 수 있다. 이 논문에서는, 이를 풀 수 있도록, 신호방향이 퍼져 있을 때 쓸 수 있는 퍼진 신호원 모형들과 추정기법들을 제안하였고, 신호방향이 통계적으로 산란될 때 쓸 수 있는 위치산란 신호원 모형과 추정기법을 생각했다.
먼저, 가장 일반적인 퍼진 모형을 생각하여, 그 모형을 퍼진형태를 보아 모수모형과 비모수 모형으로 나누었고, 이 두 모형과 점신호 모형 사이의 관계를 알아 보았다. 모수모형에서는 다중신호분류에 바탕을 둔 추정기법을 써서 신호 도착방향과 퍼짐 매개변수를 얻었고, 비모수모형에서는 직접적인 추정기법을 사용해서 신호분포를 추정하였다. 또한, 여러가지 통계적 성질들도 얻었다. 한편, 모수 신호원 모형에서 조건부와 비조건부 최대우도 추정기법에 바탕을 둔 신호도착 방향 추정기법의 적용성도 생각해 보았다. 한편, 이 추정기법들의 여러가지 통계 성질들도 살펴보았다.
다음으로, 위치 산란 신호원 모형에서는 고유분해에 바탕을 둔 추정기법을 사용하여, 신호도착 방향과 산란정도를 추정하였고, 추정기법의 성능을 알아볼 수 있도록 신호도착방향 추정오차의 점근적 분포도 얻었다.
