被动雷达自身不发射电磁波,具有四抗(抗干扰、抗低空突防、抗反辐射导弹、抗隐身)能力,且成本低等优势。引入认知能提高系统的环境适应能力,但由于不存在发射机,波形不受控制,基于“识别-评价-择优”的认知方法会带来新的挑战。本文首先分析多载波信号参数估计的克拉美罗界。在视距以及点目标的假设前提下,推导了基于多载波信号非相干条件下克拉美罗界的闭式表达式,对非正交多载波调制信号(Filter Bank Multicarrier,FBMC),正交频分复用多载波信号(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM),实现参数估计的克拉美罗界(Cramér–Rao bound,CRB)对比,指出FBMC相对于OFDM具有的优越性。在去除上述假设后,推导了宽带多载波信号的CRB闭式解,由于宽带信号的带宽大于信道的相干带宽,从而造成多径效应,采用RAKE接收机将不同径信号叠加,实现探测性能提升。其次,提出了基于稀疏编码多址接入(Sparse Code Multiple Access,SCMA)的MIMO雷达模糊函数的分析方法。对SCMA非正交波形完成了Woodward模糊函数和MIMO雷达模糊函数的仿真分析,并与正交CDMA信号的模糊函数进行比较,仿真表明非正交波形能够提供较好的多普勒性能,且引入MIMO技术的被动雷达系统能提高雷达性能。随后,搭建了基于LTE的被动雷达实验系统,实现室内运动目标检测。实现LTE下行链路信号生成,基于最小二乘的自适应FIR直达波干扰消除算法,实现了延迟距离-多普勒匹配滤波的二维的运动目标检测。最后,在传播算子方法的基础上,提出一种L阵列的DOA估计算法。该算法通过对L阵列的互相关矩阵进行线性运算,可以实现仰角与方位角的自动配对并且避免了奇异值分解的使用,降低了运算的复杂度。除此之外,互相关矩阵还消除了噪声的影响,从而实现性能的优化。仿真结果表明,该算法在复杂度与估计性能之间取得较好的折衷,在低信噪比以及小快拍数的情况下仍能得到较好的估计性能。