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矩阵束法:高效求解特征多项式的方法

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:上节阐述的Prony法是一种多项式方法,其求解过程包括了求特征多项式的根zi的步骤。,zn] [B]=残差矩阵[I]=n×n单位矩阵n=希望的特征值个数L=束参数,满足n≤L≤N-n矩阵束法步骤1.选择L,满足n≤L≤N-n。从这里开始,算法的剩余部分与Prony法一样,即计算特征值λ和残余矩阵B的过程与Prony法相同。已经证明,在存在噪声的情况下,采用矩阵束法得到的极点的统计方差总是小于Prony法[24]。

矩阵束法:高效求解特征多项式的方法

上节阐述的Prony法是一种多项式方法,其求解过程包括了求特征多项式的根zi的步骤。本节介绍的矩阵束(MP)法,则通过构造一个矩阵进行计算,该矩阵的特征值就是zi,此特征值是一个广义特征值问题的解[24-41]。矩阵束由下式给出:

[Y2]-λ[Y1]=[Z1][B]{[Z0]-λ[I]}[Z2] (7.44)

式中,

[Z0]=diag[z1z2,…,zn] (7.46)

[B]=残差矩阵

[I]=n×n单位矩阵

n=希望的特征值个数

L=束参数,满足nLN-n

矩阵束法步骤

1.选择L,满足nLN-n

2.构建矩阵[Y]。

3.对[Y]进行奇异值分解

[Y]=[U][S][V]T (7.49)(www.xing528.com)

式中,[U]和[V]为酋矩阵,分别包含[Y][Y]T和[Y]T[Y]的特征向量

4.构建矩阵[V1]和[V2]满足

V1=[v1v2v3vn-1] (7.50)

V2=[v2v3v4vn] (7.51)

式中,viV的第i个右奇异向量。

5.构建[Y1]和[Y2]

[Y1]=[V1]T[V1]

[Y2]=[V2]T[V1]

6.要求的极点zi可以作为矩阵对{[Y1];[Y2]}的广义特征值求出。

从这里开始,算法的剩余部分与Prony法一样,即计算特征值λ和残余矩阵B的过程与Prony法相同。

如果束参数L选为L=N/2,那么此方法的性能已接近最优边界的性能[24]

已经证明,在存在噪声的情况下,采用矩阵束法得到的极点的统计方差总是小于Prony法[24]

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