グリッドシフトを用いた圧縮センシングによる到来方向推定

國本周大; 西村寿彦; 佐藤孝憲; 小川恭孝; 萩原淳一郎; 大鐘武雄

文献

J-GLOBAL ID：202202257646105952 整理番号：22A2080335

グリッドシフトを用いた圧縮センシングによる到来方向推定

Direction of Arrival Estimation with Compressed Sensing Using Grid Shifts

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資料名：
巻： 122 号： 73(RCS2022 24-67) ページ： 138-143 (WEB ONLY) 発行年： 2022年06月08日
JST資料番号： U2030A ISSN： 2432-6380 資料種別：会議録 (C)
記事区分：原著論文発行国：日本 (JPN) 言語：日本語 (JA)

電波の到来方向推定は,レーダや無線通信端末の位置推定など多くの研究が進められている.その中でも高精度な推定法として,圧縮センシングを用いた手法が提案されている.圧縮センシングでは,一般に受信機周りの角度を分割してグリッド化し,到来方向に最も近いグリッドポイントを推定する.しかし,実際の到来波は,このグリッド角に正確に一致することはほとんどなく,グリッドから外れた状態,いわゆるオフグリッドとなる.そのため,グリッド間隔の2分の1の最大誤差が発生する.この問題に対して,本稿では,圧縮センシングの解法であるFast Iterative Shrinkage-Thresholding Algorithm(FISTA)を用いて,初めに設定したグリッドを,グリッドの分数間隔でずらしてグリッドを逐次設定するグリッドシフトを行うことで,オフグリッドの影響を軽減することを提案する.この手法について,2波が到来する場合の到来方向推定のシミュレーションを行い,初期のグリッド間隔,およびシフトする角度を変更した際の推定精度を評価する.また,グリッドシフトにより計算量が増加してしまうことの対策として,グリッド間隔や探索領域を調整することを検討した.その結果,グリッドシフトによってオフグリッドの影響を軽減し,推定精度が改善することが確認できた.さらに,粗推定で得られた到来角の周辺だけに探索領域を絞ってグリッドシフトによる精密推定を行うことで,グリッドシフトによる演算量の増加を抑えることが出来るだけでなく,推定精度が改善することが確認できた.(著者抄録)

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アンテナ

引用文献 (7件)：

山田寛喜, 電子情報通信学会, アンテナ・伝搬における設計・解析手法ワークショップ (第33回), Aug. 2006.
R. O. Schumidt, “Multiple emitter location and signal parameter estimation,” IEEE Trans. Antennas and Propagation, vol. 34, no. 3, pp. 276-280, Mar. 1986.
M. Cetin, D. M. Malioutov, and A. S. Willsky, “A variational technique for source localization based on a sparse signal reconstruction perspective,” Proc. IEEE ICASSP, vol. 3, pp. 2965-2968, May 2002.
Z. Yang, L. Xie, and C, Zhang, “Off-grid direction of arrival estimation using sparse bayesian inference,” IEEE Trans. Signal Processing, vol. 61, no. 1, pp. 38-43, Jan. 2013.
I. Daubechies, M. Defrise, and C. De-Mol, “An iterative thresholding algorithm for linear inverse problems with a sparsity constraint,” Commun. Pure Appl. Math., vol. 57, no. 11, pp. 1413-1457, Nov. 2004.

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