3.3.1 MP-OSIC 階段一:粗估計 (Coarse Detection)

初始化

輸入:

初始狀態:

$$\mathbf{y}^{(0)} = \mathbf{y}[m], \quad \text{detected\_targets} = \emptyset$$

噪聲底估計 (Noise Floor Estimation)

Step 1: 初始CIR計算

$$\hat{\mathbf{h}}^{(init)} = \mathbf{X}_m^H \mathbf{y}^{(0)}$$

Step 2: 噪聲功率估計

$$P_{noise} = \text{mean}\left( \text{sorted}(|\hat{\mathbf{h}}^{(init)}|^2)[1:\lfloor 0.5L \rfloor] \right)$$ $$\sigma_{noise} = \text{std}\left( \text{sorted}(|\hat{\mathbf{h}}^{(init)}|^2)[1:\lfloor 0.5L \rfloor] \right)$$

迭代檢測流程 (Iterative Detection)

For \(i = 1\) to \(K_{max}\):

Step 1: 計算當前CIR

$$\hat{\mathbf{h}}^{(i)} = \mathbf{X}_m^H \mathbf{y}^{(i-1)}$$

Step 2: 構建搜尋遮罩 (Search Mask)

$$\mathcal{M}^{(i)} = \{1, 2, \ldots, L\} \backslash \bigcup_{k \in \text{detected}} \mathcal{B}_r(p_k)$$

其中排除區域:

$$\mathcal{B}_r(p) = \{j : |j - p| \leq r\}$$

Step 3: 峰值檢測

$$(p_i, a_i) = \arg\max_{l \in \mathcal{M}^{(i)}} |\hat{\mathbf{h}}_l^{(i)}|$$

Step 4: 動態噪聲門檻

$$\sigma_n^{(i)} = \text{mean}\left(|\hat{\mathbf{h}}_j^{(i)}|\right) + 2 \cdot \text{std}\left(|\hat{\mathbf{h}}_j^{(i)}|\right)$$

其中 \(j \in \) 最低 30% 的 \(\mathcal{M}^{(i)}\) 元素

Step 5: 檢測決策

$$\text{SNR}^{(i)} = 20\log_{10}\left(\frac{a_i}{\sigma_n^{(i)} + \epsilon}\right)$$

停止條件:

$$\text{if } \text{SNR}^{(i)} < \gamma_{th} \text{ then break}$$

3.3.1 MP-OSIC 階段一:參數估計與OSIC消除

目標參數估計 (Target Parameter Estimation)

Step 6: 複數幅度估計

$$\mathbf{g}_i = \mathbf{X}_m[:, p_i]$$ $$\alpha_i = \frac{\mathbf{g}_i^H \mathbf{y}^{(i-1)}}{\|\mathbf{g}_i\|^2} = \frac{\mathbf{g}_i^H \mathbf{y}^{(i-1)}}{\mathbf{g}_i^H \mathbf{g}_i}$$

儲存目標參數:

OSIC 訊號消除 (Signal Cancellation)

Step 7: 建構目標貢獻

建立第 \(i\) 個目標的完整貢獻:

$$\hat{\mathbf{h}}_{\text{temp}} = \mathbf{0}_L$$ $$\hat{\mathbf{h}}_{\text{temp}}[p_i] = \alpha_i$$ $$\mathbf{s}_i = \mathbf{X}_m \hat{\mathbf{h}}_{\text{temp}}$$

Step 8: 更新殘差

$$\mathbf{y}^{(i)} = \mathbf{y}^{(i-1)} - \mathbf{s}_i = \mathbf{y}^{(i-1)} - \alpha_i \cdot \mathbf{g}_i$$

Step 9: 更新檢測集合

$$\text{detected\_targets} = \text{detected\_targets} \cup \{(p_i, |\alpha_i|, \angle\alpha_i)\}$$

能量停止準則 (Energy Stopping Criterion)

殘差能量比:

$$\rho^{(i)} = \frac{\|\mathbf{y}^{(i)}\|^2}{\|\mathbf{y}^{(0)}\|^2}$$

停止條件:

$$\text{if } \rho^{(i)} < 10^{-3} \text{ then break}$$

輸出 (Output)

階段一輸出:

MP-OSIC 階段一:參數表

參數符號 參數名稱 數值/定義 說明
\(K_{max}\) 最大目標數 6 MP+OSIC最大迭代次數
\(r\) 排除半徑 5 samples 避免重複檢測同一目標
\(\gamma_{th}\) 檢測門檻 10 dB 相對於噪聲底的SNR門檻
\(\mathcal{M}^{(i)}\) 搜尋遮罩 \(\subseteq \{1,\ldots,L\}\) 第i次迭代的有效搜尋範圍
\(\mathcal{B}_r(p)\) 排除區域 \(\{j:|j-p|\leq r\}\) 以位置p為中心的排除區
\(\sigma_n^{(i)}\) 動態噪聲門檻 - 第i次迭代的噪聲估計
\(\rho^{(i)}\) 殘差能量比 \(<10^{-3}\) 判斷是否已移除大部分能量
\(\alpha_i\) 複數幅度 \(\in \mathbb{C}\) 包含幅度與相位資訊

註:階段一的輸出將作為階段二(迭代精煉)的輸入,進行更精確的參數估計。