[發(fā)明專利]一種稀疏L陣及其二維DOA估計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610404072.1
• 申請日: 2016-06-06
• 公開（公告）號: CN106054123B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭植;楊雨軒;楊姣;楊海芬;閆波;孟會鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S3/14
• 分類號: G01S3/14;G01S3/782;G01S3/802
• 代理公司: 電子科技大學專利中心51203
• 代理人: 周劉英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線移動通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于線陣構(gòu)造的L陣列及其二維波達方向(DOA)估計方法。

背景技術(shù)

隨著近年來無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對通信業(yè)務(wù)量和通信質(zhì)量的需求也越來越大，以陣列信號處理技術(shù)為核心的空分多址技術(shù)已成為下一代移動通信的關(guān)鍵。

現(xiàn)有的二維DOA估計大多是基于由陣元間距等于半倍波長的簡化面陣構(gòu)成的。其中，L陣由于有更大的有效孔徑、更小的運算量、更易實現(xiàn)、更強的方法適用性等優(yōu)點得到了廣泛的關(guān)注和應用。近幾十年來，人們已經(jīng)做了很多的利用L陣估計2-D DOA的研究并提出了大量的算法。主要分為兩大類：需要額外配對的算法，如文獻“Nizar Tayem and Hyuck M Kwon,L-shape 2dimensional arrival angle estimation with propagator method,Antennas and Propagation,IEEE Transactions on,vol.53,no.5,pp.1622–1630,2005.”和可以自動配對的算法,如文獻“Jian-Feng Gu and Ping Wei,Joint svd of two crosscorrelation matrices to achieve automatic pairing in 2-D angle estimation problems,Antennas and Wireless Propagation Letters,IEEE,vol.6,pp.553–556,2007.，簡稱JSVD”和”J.Gu,P.Wei,and H.-M.Tai,“DOAestimation using cross-correlation matrix,”in Phased Array Systems and Technology(ARRAY),2010IEEE International Symposium on.IEEE,2010,pp.593–598.”，簡稱CCM-based。但現(xiàn)有的L陣大多是由常規(guī)ULA(均勻線陣)構(gòu)成，存在測向精度和系統(tǒng)成本之間的矛盾，為了緩解該矛盾，2015年，文獻“Jian-Feng Gu,Wei-Ping Zhu,and MNS Swamy,Joint 2-d doa estimation via sparse l-shaped array,Signal Processing,IEEE Transactions on,vol.63,no.5,pp.1171–1182,2015.”提出了基于SLA(稀疏線陣)和ULA的稀疏L陣，該算法和傳統(tǒng)由常規(guī)ULA構(gòu)成的L陣相比雖然在性能上有所提升，但是該陣列并沒有充分利用稀疏陣列的優(yōu)勢，此外在利用SLA求解方位角時的性能不穩(wěn)定，不能達到理想所需要的結(jié)果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：為克服現(xiàn)有的稀疏L陣和傳統(tǒng)L陣在估計算法復雜度，估計精度方面的不足，提出一種結(jié)構(gòu)簡單的稀疏L陣及其相應的二維波達角(DOA)估計算法，以達到降低計算復雜度、系統(tǒng)成本、簡化處理程序、有效提高估計精度等目的。

本發(fā)明為了利用稀疏陣有更大的陣列孔徑，均勻線陣的平移不變性等特性而提出一種基于SLA和SULA的L陣結(jié)構(gòu)，然后利用互相關(guān)矩陣不受噪聲影響的特性、ULA的平移不變性、遞歸思想和最小二乘(LS)技術(shù)求解二維DOA。

本發(fā)明的稀疏L陣列，包括陣元數(shù)不同的線性第一子陣(M1個陣元)、第二子陣(M2個陣元)構(gòu)成的L形陣列，兩個均勻線陣的共有陣元定義為參考陣元，第一子陣由陣元間距等于波長的稀疏均勻線陣和一個輔助陣元構(gòu)成，輔助陣元到參考陣元的距離為半倍波長，第二子陣由最小陣元間距小于或等于半倍波長的任意稀疏線陣構(gòu)成，且M₁≥4，M₂≥3。本發(fā)明的稀疏L陣列(以下簡稱L陣)可以是位于x-z平面或y-z平面，第一子陣、第二子陣對應二維DOA的兩個角：方位角、俯仰角，第一子陣可對應方位角或俯仰角，第二子陣可對應俯仰角或方位角，取決于L陣的放置方式。