Elsevier

Signal Processing

Volume 34, Issue 2, November 1993, Pages 193-205
Signal Processing

On estimating the direction of arrival when the number of signal sources is unknown

https://doi.org/10.1016/0165-1684(93)90162-4Get rights and content

Abstract

A new problem, estimation of the direction of arrival (DOA) without knowing (or assuming) the number of signal sources, is addressed. In this paper we propose a method which is related to both the multiple signal classification (MUSIC) and Capon's methods. The performance of the proposed method when the number of signal sources is unknown is shown to be almost the same as that of the MUSIC method when the number of signal sources is exactly known. In addition, from the statistical properties, it is observed that the estimation error of the proposed method has almost the same variance as the MUSIC method, although the proposed method yields a slightly biased estimate.

Zusammenfassung

Ein neues Problem wird betrachtet, nämlich die Schätzung der Einfallsrichtung (DOA) ohne Kenntnis (oder Annahme) der Anzahl der Signalquellen. In dieser Arbeit schlagen wir eine Methode vor, die sowohl mit der Signalklassifikation mehrfacher Signale (MUSIC) als auch mit Capons Methode zusammenhängt. Die Leistungsfähigkeit der vorgeschlagenene Methode für den Fall einer unbekannten Anzahl von Signalquellen entspricht ungefähr derjenigen der MUSIC Methode, falls die Anzahl der Signalquellen genau bekannt ist. Von den statistischen Eigenschaften her betrachtet ergibt sich, daß der Schätzfehler der vorgeschlagenen Methode ungefähr die gleiche Varianz hat wie die MUSIC Methode, obwohl die vorgeschlagene Methode einen Schätzwert liefert, der einen geringen systematischen Fehler enthält.

Résumé

Le problème nouveau traité ici est celui de l'estimation de la direction d'arrivée (en anglais direction of arrival, DOA) sans connaissance (ou supposition) sur le nombre de sources de signal. Nous proposons dans cet article une méthode reliée à la fois à la méthode de classification de signaux multiples (MUSIC) et à celle de Capon. Nous montrons que les performances de la méthode proposée quand le nombre de sources de signal est inconnu sont presque les mêmes que celles de la méthode MUSIC avec une nombre de sources connu exactement. De plus à partir des propriétés statistiques, nous observons que l'erreur d'estimation de la méthode proposée a presque la même variance que celle de la méthode MUSIC, bien que la méthode proposée produise une estimée légèrement biaisée.

References (12)

  • J. Choi et al.

    A combined determination-estimation method for direction of arrival estimation

    Signal Processing

    (January 1993)
  • H. Akaike

    A new look at the statistical model identification

    IEEE Trans. Automat. Control

    (December 1974)
  • J. Capon

    High-resolution frequency-wavenumber spectrum analysis

  • J.E. Hudson

    Adaptive Array Principles

    (1981)
  • M. Kaveh et al.

    The statistical performance of the MUSIC and the Minimum-Norm algorithms in resolving plane waves in noise

    IEEE Trans. Acoust. Speech Signal Process

    (April 1986)
  • S.U. Pillai

    Array Signal Processing

    (1989)
There are more references available in the full text version of this article.
View full text