[發(fā)明專利]MIMO通信系統(tǒng)定位中的角度估計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010234929.2
• 申請日: 2010-07-23
• 公開（公告）號(hào): CN101917235A
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張建平;卓永寧
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B17/00
• 分類號(hào): H04B17/00;H04L25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，如無線通信、移動(dòng)通信等，特別涉及MIMO移動(dòng)通信系統(tǒng)的定位。

背景技術(shù)

蜂窩系統(tǒng)中信號(hào)到達(dá)的時(shí)延序列、角度序列及其組合往往具有唯一性，實(shí)際上可以看作位置的一種標(biāo)識(shí)。無線MIMO通信系統(tǒng)應(yīng)用陣列天線，進(jìn)而估計(jì)AOA(Angle?Of?Arrival，到達(dá)角)、AOD(Angle?Of?Departure，離開角)便成為可能。傳統(tǒng)的計(jì)算信號(hào)角度的子空間分解算法主要有MUSIC(多重信號(hào)分類)算法、ESPRIT(借助旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)估計(jì)信號(hào)參數(shù))算法、JADE-MUSIC(角度時(shí)延聯(lián)合估計(jì)-多重信號(hào)分類)算法、JADE-ESPRIT(角度時(shí)延聯(lián)合估計(jì)-借助旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)估計(jì)信號(hào)參數(shù))算法等。在假設(shè)多徑不相干的MIMO信道模型中，信號(hào)源數(shù)就是多徑數(shù)。假設(shè)信道是準(zhǔn)靜態(tài)的，某個(gè)時(shí)隙內(nèi)不變，那么信號(hào)的角度也是不變的，可以視為信道的角度，體現(xiàn)為信道沖激響應(yīng)間的相位差。在MIMO信道模型下，用角度時(shí)延聯(lián)合估計(jì)算法(JADE-MUSIC或JADE-ESPRIT等)估計(jì)角度時(shí)，第一步先用信道估計(jì)算法(基于訓(xùn)練序列的信道估計(jì)算法或盲估計(jì)等)估計(jì)信道沖激響應(yīng)矩陣，第二步用MUSIC或ESPRIT等子空間分解算法得出角度的估計(jì)。

在文獻(xiàn)[1]Ralph?0.Schmidt.Multiple?Emitter?Location?and?Signal?Parameter-Estimation.IEEE?Trans.On?Antennas?and?Propagation，VOL.AP-34，NO.3，March?1986，pp.276-280.中提出一種MUSIC算法，基本思想是對接收信號(hào)的相關(guān)矩陣做特征值分解得到噪聲子空間以計(jì)算MUSIC譜，并通過MUSIC譜的譜峰搜索得到信號(hào)的到達(dá)角，其特點(diǎn)是不需要估計(jì)信道沖激響應(yīng)矩陣，但此算法要求天線個(gè)數(shù)大于信號(hào)源數(shù)；在文獻(xiàn)[2]A.Paukaj，R.Roy?and?T.Kailath，Estimation?of?Signal?Parameters?via?Rotational?Invariance?Techniques-ESPRIT.ACCSC，Nov.1985.中提出一種ESPRIT算法，基本思想是假設(shè)有兩個(gè)完全相同的子陣，可以得到自相關(guān)協(xié)方差矩陣R_xx和互相關(guān)協(xié)方差矩陣R_yx，做自相關(guān)矩陣R_xx特征值分解得到噪聲估計(jì)，去除噪聲得到協(xié)方差矩陣C_xx和C_yx，并求矩陣束(C_xx，C_yx)的廣義特征值分解得到信號(hào)的到達(dá)角估計(jì)，其特點(diǎn)是不需要估計(jì)信道沖激響應(yīng)矩陣，但算法要求天線個(gè)數(shù)不少于信號(hào)源數(shù)；在文獻(xiàn)[3]M.C.Vanderveen，C.B.Papadias，and?A.Paulraj，″Joint?angle?and?delay?estimation(JADE)for?multipath?signals?arriving?at?an?antenna?array″，IEEE?Communications?Letters，vol.1，pp.2-14，January?1997.中提出一種JADE-MUSIC算法，其基本思想是假設(shè)已經(jīng)用信道估計(jì)算法(基于訓(xùn)練序列或盲估計(jì)等)估計(jì)信道沖激響應(yīng)矩陣，再對信道沖激響應(yīng)矩陣的自相關(guān)矩陣做特征值分解以及對MUSIC譜的譜峰搜索得到信號(hào)的到達(dá)角估計(jì)，其特點(diǎn)是天線個(gè)數(shù)不受多徑數(shù)目的限制，但是譜峰搜索需要較大的計(jì)算量和存儲(chǔ)空間；在文獻(xiàn)[4]A.J.van?der?Veen，M.C.Vanderveen，A.Paulraj，″Joint?angle?and?delay?estimation?using?shift-invariance?techniques″，IEEETransactions?on?Signal?Processing，vol.46，Issue：2，pp.405-418，F(xiàn)eb.1998.中提出一種JADE-ESPRIT算法，基本思想是先用信道估計(jì)算法得到信道沖激響應(yīng)矩陣的估計(jì)，再通過求解矩陣束的廣義特征值估計(jì)信號(hào)的到達(dá)角，其特點(diǎn)是天線個(gè)數(shù)不受多徑數(shù)目的限制，但此算法需要求矩陣的特征分解，當(dāng)數(shù)較大時(shí)，運(yùn)算量也相當(dāng)大；另外，信號(hào)的角度在信道模型中體現(xiàn)為信道沖激響應(yīng)間的相位差，相位與角度存在正弦關(guān)系，所以利用相位差估計(jì)的角度周期只有180度，不滿足實(shí)際應(yīng)用如定位中的360度的角度范圍要求。