DOI: https://doi.org/10.20535/S0021347015020041
Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ по подписке
Результаты статистического моделирования зависимости СКО оценивания частот гармонических компонент от размера сегментов

Повышение эффективности спектрального анализа при низких отношениях сигнал/шум с использованием технологии суррогатных данных без сегментации наблюдения

Павел Юрьевич Костенко, Владимир Иванович Василишин

Аннотация


Проведен сравнительный анализ двух методов оценки корреляционной матрицы (КМ) наблюдения, основанных на получении ансамбля его сегментов и псевдоансамбля, полученного применением технологии суррогатных данных. Показано, что в диапазоне малых отношений сигнал–шум ошибка оценки КМ с использованием псевдоансамбля меньше ошибки оценки КМ, использующей сегментацию наблюдения. Поскольку оценка КМ является базовой процедурой в современных методах спектрального анализа, в работе с использованием моделирования показано, что применение псевдоансамбля наблюдения позволяет отказаться от сегментации наблюдений, снижающей разрешающую способность спектрального анализа.

Ключевые слова


суррогатные данные; спектральный анализ; собственноструктурные методы; коррекция; размер сегмента

Полный текст:

PDF

Литература


Эфрон Б. Нетрадиционные методы многомерного статистического анализа / Б. Эфрон : пер. с англ. — М. : Финансы и статистика, 1988. — 263 с.

Орлов А. И. Эконометрика / А. И. Орлов. — М. : Экзамен, 2002. — 576 с.

Шитиков В. К. Рандомизация и бутстреп: статистический анализ в биологии и экологии с использованием R / В. К. Шитиков, Г. С. Розенберг. — Тольятти, 2013. — 290 с.

Zoubir A. M. The Bootstrap: Signal Processing Applications / A. M. Zoubir, B. Boashash // IEEE SP Magazine (Signal Processing). — 1998. — Vol. 15. — P. 56–76.

Theiler J. Testing for nonlinearity in time series: the method of surrogate data / James S. Theiler, Stephen Eubank, Andre Longtin, Bryan Galdrikian, J. Doyne Farmer // Physica D. — Sept. 1992. — Vol. 58, Nos. 1–4. — P. 77–94. — PII : 016727899290102S.

Small M. Applied Nonlinear Time Series Analysis Applications in Physics, Physiology and Finance / M. Small. — World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd., 2005. — 245 p.

Использование суррогатных сигналов для повышения качества оценки параметров регулярных и хаотических сигналов, наблюдаемых на фоне аддитивного шума / П. Ю. Костенко, К. С. Васюта, В. В. Слободянюк, Д. С. Яковенко // Системи управління, навігації та зв’язку. — 2010. — № 4. — С. 28–32.

Костенко П. Ю. Повышение эффективности когерентной обработки хаотических сигналов при передаче бинарных сообщений с использованием суррогатных сигналов / П. Ю. Костенко, В. И. Василишин, С. Н. Симоненко, О. В. Высоцкий, Д. С. Яковенко // Радиоэлектроника. — 2012. — Т. 55, № 7. — С. 24–33. — (Известия вузов). — Режим доступа : http://radio.kpi.ua/article/view/S0021347012070035 [русский]; Enhancing the efficiency of coherent processing of chaotic signals during the transmission of binary messages using surrogate signals / P. Yu. Kostenko, Volodymyr Ivanovych Vasylyshyn, S. N. Symonenko, O. V. Vysotskii, D. S. Yakovenko // Radioelectron. Commun. Syst. — 2012. — Vol. 55, No. 7. — P. 307–314. — URL : http://radioelektronika.org/article/view/S0735272712070035. — DOI : http://dx.doi.org/10.3103/S0735272712070035 [in English].

Gershman A. B. A pseudo-noise approach to direction finding / A. B. Gershman, J. F. Bohme // Signal Processing. — May 1998. — Vol. 71. — P. 1–13. — DOI : http://dx.doi.org/10.1016/S0165-1684(98)00130-3.

Vasylyshyn V. Removing the outliers in root-MUSIC via pseudo-noise resampling and conventional beamformer / Volodymyr Vasylyshyn // Signal Processing. — 2013. — Vol. 93, No. 12. — P. 3423–3429. — DOI : http://dx.doi.org/10.1016/j.sigpro.2013.05.026.

Mammen E. Effect of jump discontinuity for phase-randomized surrogate data testing / Enno Mammen, Swagata Nandi, Thomas Maiwald, Jens Timmer // Int. J. Bifurcation Chaos. — Jan. 2009. — Vol. 19, No. 1. — P. 403–408. — DOI : http://dx.doi.org/10.1142/S0218127409022968.

Gershman A. B. Pseudo-randomly generated estimator banks: a new tool for improving the threshold performance of direction finding / Alex B. Gershman // IEEE Trans. Signal Process. — May 1998. — Vol. 46, No. 5. — P. 1351–1364. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/78.668797.

Vasylyshyn V. I. Direction finding with superresolution using root implementation of eigenstructure techniques and joint estimation strategy / V. I. Vasylyshyn // Wireless Technology : European Conf., 11–12 Oct. 2004, Amsterdam, Netherlands : proc. of conf. — Amsterdam, 2004. — P. 101–104.

Василишин В. И. Повышение эффективности спектрального анализа собственноструктурными методами с использованием технологии суррогатных данных для собственных векторов ковариационной матрицы наблюдения / В. И. Василишин // Радиотехника. — 2013. — № 174. — С. 66–72. — (Всеукр. межвед. научн.-техн. сб.).

Костенко П. Ю. Повышение эффективности спектрального анализа сигналов методом Root-MUSIC с использованием суррогатных данных / П. Ю. Костенко, В. И. Василишин // Радиоэлектроника. — 2014. — Т. 57, № 1. — С. 31–39. — (Известия вузов). — Режим доступа : http://radio.kpi.ua/article/view/S0021347014010026 [русский]; Enhancing the efficiency of spectral analysis of signals by the Root-MUSIC method using surrogate data / P. Yu. Kostenko, Volodymyr Ivanovych Vasylyshyn // Radioelectron. Commun. Syst. — 2014. — Vol. 57, No. 1. — P. 31–38. — URL : http://radioelektronika.org/article/view/S0735272714010026. — DOI : http://dx.doi.org/10.3103/S0735272714010026 [in English].

Василишин В. И. Адаптивная коррекция предварительной обработки сигналов с использованием технологии суррогатных данных в задачах спектрального анализа / В. И. Василишин // Системи обробки інформації. — 2013. — № 2 (109). — С. 15–20.

Василишин В. И. Повышение эффективности спектрального анализа методом ESPRIT с использованием технологии суррогатных данных / В. И. Василишин // Прикладная радиоэлектроника. — 2013. — Т. 12, № 3. — C. 406–412.

Василишин В. И. Оценивание числа гармонических компонент сигнала с использованием технологии суррогатных данных / В. И. Василишин // Прикладная радиоэлектроника. — 2013. — Т. 12, № 4. — C. 542–552.

Василишин В. И. Анализ методической ошибки спектрального анализа, использующего технологию суррогатных данных / В. И. Василишин // Системи обробки інформації. — 2014. — № 1 (117). — С. 5–9.

Костенко П. Ю. Коррекция обработки сигналов при их спектральном анализе с использованием суррогатных автоковариационных функций наблюдения, полученных ATS-алгоритмом / П. Ю. Костенко, В. И. Василишин // Радиоэлектроника. — 2014. — Т. 57, № 6. — С. 3–12. — (Известия вузов). — Режим доступа : http://radio.kpi.ua/article/view/S0021347014060016 [русский]; Signal processing correction in spectral analysis using the surrogate autocovariance observation functions obtained by the ATS-algorithm / P. Yu. Kostenko, Volodymyr Ivanovych Vasylyshyn // Radioelectron. Commun. Syst. — 2014. — Vol. 57, No. 6. — P. 235–243. — URL : http://radioelektronika.org/article/view/S0735272714060016. — DOI : http://dx.doi.org/10.3103/S0735272714060016 [in English].

Марпл-мл. С. Л. Цифровой спектральный анализ и его приложения / С. Л. Марпл-мл. : пер. с англ. — М. : Мир, 1990. — 584 с.

Stoica P. Introduction to spectral analysis / P. Stoica, R. L. Moses. — Prentice-Hall, 1997.

Vasylyshyn V. I. Uniform linear antenna array in superresolution mode by the modified unitary ESPRIT algorithm / V. I. Vasylyshin, A. N. Kolesnikov // Int. Conf. on Antenna Theory and Techniques : ICATT, 8–11 Sept. 1999, Sevastopil, Ukraine : proc. —1999. — Р. 254–255. — URL : http://icatt.org.ua/proc/article/view/ICATT.1999.1236181.

Vasylyshyn V. I. High-resolution phased array signal processing via DFT beamspace TLS-ESPRIT with structure weighting / V. I. Vasylyshyn // Phased Array Systems and Technology : IEEE Int. Symp. PAST, 14–17 Oct. 2003, Boston, Massachusetts (USA). — IEEE, 2003. — P. 605–610. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/PAST.2003.1257049.

Wax M. Spatio-temporal spectral analysis by eigenstructure methods / M. Wax, Tie-Jun Shan, T. Kailath // IEEE Trans. Signal Process. — Aug. 1984. — Vol. 32, No. 4. — P. 817–827. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/TASSP.1984.1164400.

Stoica P. MUSIC estimation of real-valued sine-wave frequencies / Petre Stoica, Anders Eriksson // Signal Processing. — Mar. 1995. — Vol. 42, No. 2. — P. 139–146. — DOI : http://dx.doi.org/10.1016/0165-1684(94)00123-H.

Василишин В. И. Эффективность модифицированного метода пространственного сглаживания / В. И. Василишин, М. В. Грушенко, А. Н. Колесников // Збірник наукових праць ХУПС. — 2005. — № 1(1). — С. 89–93.

Gershman A. B. Optimal subarray size for spatial smoothing / A. B. Gershman, V. T. Ermolaev // IEEE Signal Process. Lett. — Feb. 1995. — Vol. 2, No. 2. — P. 28–30. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/97.365531.

Тараканов А. В. Анализ возможности повышения разрешающей способности цифровой радиолокационной станции / А. В. Тараканов // Цифровая обработка сигналов и ее применение : Междунар. конф. DSPA-2009, Россия : тр. конф. — 2009. — С. 359–362.

Borgnat P. Stationarization via surrogates / Pierre Borgnat, Patrick Flandrin // J. Stat. Mech. — 2009. — P01001. — DOI : http://dx.doi.org/10.1088/1742-5468/2009/01/P01001.

Barabell A. J. Improving the resolution performance of eigenstructure based direction-finding algorithms / A. J. Barabell // Acoustics, Speech, and Signal Processing : IEEE Int. Conf. ICASSP’83, Apr. 1983, Boston, MA. — IEEE, 1983. — Vol. 8. — P. 336–339. — DOI : http://dx.doi.org/10.1109/ICASSP.1983.1172124.


Метрики статей

Загрузка метрик ...

Metrics powered by PLOS ALM





© Известия высших учебных заведений. Радиоэлектроника, 2004–2020
При копировании активная ссылка на материал обязательна
ISSN 2307-6011 (Online), ISSN 0021-3470 (Print)
т./ф. +38044 204-82-31, 204-90-41
Условия использования сайта