Maximum-Likelihood basierte Parameterschätzung stationärer und nicht-stationärer überlagerter Signale

Abstract

In this paper the problem of extracting signal parameters of stationary and non-stationary signals by applying a parameter estimation scheme is discussed. At first, a Maximum Likelihood based approach is introduced, which combines the most classical spectral analysis tool, the Fourier transform, with a modern parameter estimation scheme, the EM algorithm. After explaining the ideas of local polynomial approximation, an extended signal model is proposed, which considers linear parameter variations in order to extract the evolutional characteristics of a non-stationary signal. By replacing the EM algorithm with its extended derivative the SAGE algorithm, an efficient method for extracting the parameters of superimposed chirp signals is derived. The performance of the novel algorithm is illustrated on the basis of a synthetic test signal. Furthermore, an application to the problem of extracting time-varying parameters of a frequency selective radio channel is presented to show the flexibility of the proposed estimation scheme. Übersicht Dieser Beitrag behandelt das Problem der Parameterschätzung von stationären und nicht-stationären Signalen. Es wird ein Maximum-LJkelihood-Ansatz vorgestellt, welcher die klassische Fourier-basierte Spektralanalyse mit einem modernen Parameterschätzverfahren, dem EM-Algorithmus, kombiniert. In Erweiterung dieses Verfahrens wird ein Signalmodell vorgeschlagen, welches lineare Variationen der Signalparameter und somit die zeitveränderlichen Eigenschaften eines nicht-stationären Signals berücksichtigt. In Verbindung mit dem gegenüber dem EM-Verfahren erweiterten SAGE-Algorithmus wird ein effizientes Verfahren zur Extraktion der Parameter überlagerter Chirp-Signale abgeleitet. Die Leistungsfähigkeit wird anhand eines synthetischen Testsignals dargestellt und diskutiert. Darüber hinaus erfolgt beispielhaft eine Anwendung des Verfahrens auf die Problemstellung der Parameterschätzung eines Zeitvarianten und frequenzselektiven Mobilfunkkanals, um die Flexibilität des vorgeschlagenen Parameterschätzverfahrens zu demonstrieren. Für die Dokumentation Parameterschätzung nicht-stationärer Signale / Chirp-Parameterextraktion / Funkkanal-Parameterschätzung / SAGE-Algorithmus