[發明專利]信號波達方向估計方法

無效

• 申請號: 200810022655.3
• 申請日: 2008-07-24
• 公開（公告）號: CN101325807A
• 公開（公告）日: 2008-12-17
• 發明（設計）人: 郭艷;李寧;劉學亮;王金龍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍理工大學
• 主分類號: H04Q7/38
• 分類號: H04Q7/38;H04B7/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司
• 代理人: 葉連生

技術領域

本發明涉及一種網絡定位技術，它以認知無線電技術為背景，利用智能天線，對天線接收信號的波達方向進行估計，從而可以為安全服務、商業服務、網絡管理及與位置有關的信息服務提供技術依據。

背景技術

近年來隨著移動通信技術的不斷發展，移動通信網絡中定位技術得到普遍的應用。定位技術可以應用于安全服務、商業服務、網絡管理及與位置有關的信息服務。例如：定位業務可用于地震、戰場等情況下的人員營救，也可用于城市的交通導航、目標跟蹤等領域。

根據不同的位置業務對定位精度的需求，定位系統的實施方案分為基于終端、基于網絡，以及兩者混合等三種不同的方案。基于移動終端(如手機)的定位系統又稱移動臺自主定位系統，以GPS輔助定位等為代表。GPS定位利用的是衛星信號，在室內、地下室、隧道、地鐵等條件下定位效果不好。而基于網絡的無線定位系統利用現有的移動通信網絡，在網絡端測試移動臺發生的信號并估算信號的各種參數，如波達方向參數、到達時間和時間差參數，根據這些參數對目標位置進行估算。這類方法的實施耗資少、見效快，是移動通信網絡中定位方法的主流。

其中根據信號的波達方向進行定位的方法，利用信號在空間各個方向上的能量分布，對空間不同來向的信號進行分辨。估計信號波達方向的傳統經典方法包括多重信號分類和旋轉不變子空間等方法。當空間中的信號由于多條路徑傳播，以不同的時間延遲到達天線時，信號間產生相關性，導致上述方法不能有效估計信號的波達方向。傳統的空間協方差差分方法從最初只能估計信號的波達方向，到能估計相干信號的發展，都存在兩個重要缺點，一是要求天線陣元數M必須大于入射信號數q的兩倍，即M＞2q，二是在±θ處都形成譜峰，其中θ為信號的真實波達角。由于上面兩個缺點，導致傳統的方法在實際應用中代價增加。

發明內容

技術問題：本發明的目的是提供一種信號波達方向估計方法，該方法可以有效解除信號間的相關性，從而能夠精確估計到達天線信號的波達方向，并且能夠在有限天線傳感器數目下，估計更多的信號數目。

技術方案：本發明旨在利用一種新的空間協方差差分方法，估計信號的波達方向，當信號相干時，解除由于多徑等因素影響導致信號的相關性。本發明利用虛數j使傳統的方法性能得到提高，這里j=-1,]]>本發明的優點主要體現在三個方面：一是陣元數M和入射信號數q滿足M＞q，二是只在信號波達角θ處形成譜峰，三是能夠消除噪聲影響，與空間平滑技術結合能估計相干信號的波達角。

本發明能夠解決色噪聲背景下信號的波達方向估計問題，當信號由于多徑等因素影響產生相干時，與空間平滑技術結合可以解除這種相關性，因此該發明也能估計相干信號的波達方向。

本發明的信號波達方向估計方法利用空間協方差差分方法，估計信號的波達方向，當信號相干時，解除由于多徑等因素影響導致信號的相關性，體現在三個方面：一是陣元數M和入射信號數q滿足M＞q，二是只在信號波達角θ處形成譜峰，三是能夠消除噪聲影響，與空間平滑技術結合能估計相干信號的波達角；

該方法的具體步驟為：

1.)根據天線陣列接收數據向量X(t)，按照式RX=1NΣn=1NX(n)XH(n)]]>構造數據協方差矩陣R_X，其中N為數據快拍長度，n為離散時間點，()^H表示共軛轉置，X(n)為n時刻的接收數據，