fix(symbol): 第 1 节信源改用 x_t/X 与 R_x

第 1 节原用 s_t/S 表示确定信号源、P 表示随机源协方差,
与符号索引 A 表及附录 D 冲突:后者用 x_t/X/x_k(t) 表示信源、
R_x 表示源协方差,而 s_k(t) 已保留给第 2 节起的已知导频。
统一改为 x 体系,消除 s_k(t)(未知源 vs 已知导频)的同字形歧义,
也避免与第 3 节卫星位置矢量 s_ell 撞车。
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2026-06-15 19:40:58 +08:00
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@@ -20,7 +20,7 @@ $M$ 元阵列在第 $t$ 个快拍的接收向量记为
\label{eq:single_arr_doa_model}
\mathbf y_t
=
\mathbf A(\bm{\Theta})\mathbf s_t + \mathbf n_t,
\mathbf A(\bm{\Theta})\mathbf x_t + \mathbf n_t,
\qquad t=0,1,\ldots,T-1,
\end{equation}
其中:
@@ -33,15 +33,15 @@ $M$ 元阵列在第 $t$ 个快拍的接收向量记为
\left[\mathbf a(\bm{\theta}_1),\ldots,\mathbf a(\bm{\theta}_K)\right]
\in \mathbb C^{M\times K}
$,其中 $\mathbf a(\bm{\theta}_k)$ 为第 $k$ 个信源对应的导向矢量;
\item 信源快拍 $\mathbf s_t=[s_1(t),\ldots,s_K(t)]^\Tran\in\mathbb C^{K\times 1}$,作为确定性未知量;
\item 信源快拍 $\mathbf x_t=[x_1(t),\ldots,x_K(t)]^\Tran\in\mathbb C^{K\times 1}$,作为确定性未知量;
\item 噪声向量 $\mathbf n_t\sim\mathcal{CN}(\mathbf 0,\sigma_n^2\mathbf I_M)$。
\end{itemize}
将所有快拍按列堆叠得到矩阵形式
\begin{equation}
\mathbf Y = \mathbf A(\bm{\Theta})\mathbf S + \mathbf N,
\mathbf Y = \mathbf A(\bm{\Theta})\mathbf X + \mathbf N,
\end{equation}
其中 $\mathbf Y\in\mathbb C^{M\times T}$、$\mathbf S\in\mathbb C^{K\times T}$、$\mathbf N\in\mathbb C^{M\times T}$ 为相应的堆叠矩阵。
其中 $\mathbf Y\in\mathbb C^{M\times T}$、$\mathbf X\in\mathbb C^{K\times T}$、$\mathbf N\in\mathbb C^{M\times T}$ 为相应的堆叠矩阵。
本节待估主参数为
\begin{equation*}
\boldsymbol\eta
@@ -50,7 +50,7 @@ $M$ 元阵列在第 $t$ 个快拍的接收向量记为
=
\left[\bm\theta_1^\Tran,\ldots,\bm\theta_K^\Tran\right]^\Tran,
\end{equation*}
干扰参数为信源快拍 $\{\mathbf s_t\}$ 与噪声方差 $\sigma_n^2$。
干扰参数为信源快拍 $\{\mathbf x_t\}$ 与噪声方差 $\sigma_n^2$。
\subsection{阵列模型:ULA 与 UPA}
\label{subsec:single_arr_array_model}
@@ -114,29 +114,29 @@ $M$ 元阵列在第 $t$ 个快拍的接收向量记为
\subsection{对数似然与确定最大似然准则}
记 $\sigma\triangleq\sigma_n^2$。由 $\mathbf n_t\sim\mathcal{CN}(\mathbf 0,\sigma\mathbf I_M)$ 及 $\mathbf s_t$ 的确定性假设,有 $\mathbf y_t\sim\mathcal{CN}(\mathbf A(\bm\Theta)\mathbf s_t,\sigma\mathbf I_M)$。各快拍独立,对数似然为
记 $\sigma\triangleq\sigma_n^2$。由 $\mathbf n_t\sim\mathcal{CN}(\mathbf 0,\sigma\mathbf I_M)$ 及 $\mathbf x_t$ 的确定性假设,有 $\mathbf y_t\sim\mathcal{CN}(\mathbf A(\bm\Theta)\mathbf x_t,\sigma\mathbf I_M)$。各快拍独立,对数似然为
\begin{equation}
\label{eq:det_ml_log_likelihood}
\ln \mathcal L(\sigma,\{\mathbf s_t\},\bm\Theta)
\ln \mathcal L(\sigma,\{\mathbf x_t\},\bm\Theta)
=
\mathrm{Const}
-MT\ln\sigma
-\frac{1}{\sigma}\sum_{t=0}^{T-1}\left\|\mathbf y_t-\mathbf A(\bm\Theta)\mathbf s_t\right\|_2^2.
-\frac{1}{\sigma}\sum_{t=0}^{T-1}\left\|\mathbf y_t-\mathbf A(\bm\Theta)\mathbf x_t\right\|_2^2.
\end{equation}
对应的 \gls{dml}/\gls{cml} 优化问题为
\begin{alignat}{2}
\label{eq:det_ml_doa_opt}
&\minimize_{\bm\Theta,\{\mathbf s_t\},\sigma} \quad &&
&\minimize_{\bm\Theta,\{\mathbf x_t\},\sigma} \quad &&
MT\ln\sigma
+
\frac{1}{\sigma}\sum_{t=0}^{T-1}\left\|\mathbf y_t-\mathbf A(\bm\Theta)\mathbf s_t\right\|_2^2.
\frac{1}{\sigma}\sum_{t=0}^{T-1}\left\|\mathbf y_t-\mathbf A(\bm\Theta)\mathbf x_t\right\|_2^2.
\end{alignat}
\subsection{集中似然与投影残差准则}
我们关心的是 $\bm\Theta$,因此把信源快拍 $\{\mathbf s_t\}$ 与噪声方差 $\sigma$ 视为干扰参数集中消去。对固定的 $\bm\Theta$,逐一最小化得到的闭式解为
我们关心的是 $\bm\Theta$,因此把信源快拍 $\{\mathbf x_t\}$ 与噪声方差 $\sigma$ 视为干扰参数集中消去。对固定的 $\bm\Theta$,逐一最小化得到的闭式解为
\begin{equation}
\widehat{\mathbf s}_t(\bm\Theta)
\widehat{\mathbf x}_t(\bm\Theta)
=
\left(\mathbf A^\Herm\mathbf A\right)^{-1}\mathbf A^\Herm\mathbf y_t,
\qquad
@@ -168,6 +168,6 @@ $\mathcal P_{\mathbf A}$ 是导向矩阵列空间的正交投影算子,将贯
\subsection{随机信号模型的对比与取舍}
\label{subsec:sml_contrast}
经典文献中另一条主线是随机信号模型,即把 $\mathbf s_t$ 视为零均值复高斯过程 $\mathbf s_t\sim\mathcal{CN}(\mathbf 0,\mathbf P)$。此时观测协方差为 $\mathbf R(\bm\Theta)=\mathbf A(\bm\Theta)\mathbf P\mathbf A^\Herm(\bm\Theta)+\sigma\mathbf I_M$,\gls{sml} 似然只通过 $\mathbf R(\bm\Theta)$ 依赖参数,从而只能识别信号子空间而非信号波形。
经典文献中另一条主线是随机信号模型,即把 $\mathbf x_t$ 视为零均值复高斯过程 $\mathbf x_t\sim\mathcal{CN}(\mathbf 0,\mathbf R_x)$。此时观测协方差为 $\mathbf R(\bm\Theta)=\mathbf A(\bm\Theta)\mathbf R_x\mathbf A^\Herm(\bm\Theta)+\sigma\mathbf I_M$,\gls{sml} 似然只通过 $\mathbf R(\bm\Theta)$ 依赖参数,从而只能识别信号子空间而非信号波形。
一旦引入 Doppler,时间相位项 $e^{j\nu_k t}$ 会被随机信号波形的统计平均吸收,DoA 与 Doppler 不可分离;这是本笔记后续主线选择确定信号假设(已知训练序列/导频)的根本原因。
随机信号 DoA 估计与其 \gls{crb} 仅作为对照保留在附录~\ref{sec:sto_doa_crb} 中供查阅,不再进入第~\ref{sec:det_doa_doppler_est} 节及之后的主线。