ds-cdma系统中波达方向（doa）估计

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1、摘要SpaceDivisionMultipleAccess(SDMA)技术是一种改善系统性能的有效多址方案，在移动通信系统中，它通常与FrequencyDivisionMultipleAccess(FDMA)，TimeDivisionMultipleAccess(TDMA)，CodeDivisionMultipleAccess(CDMA)技术联合使用，其中尤以CDMA+SDMA模式最具实用性。SDMA技术通常可分为智能天线技术及天线分集技术，分别利用l了各天线阵元间的相关性及不相关性。本课题研究CDMA系统中智能天线技术的一个热点问题——波达方向(D

2、irctionOfArrival)估计。基于DOA信息，可实现波束形成，空时多用户检测及信源定位等操作。本文讨论了CDMA系统中DOA估计实用化算法的两个关键问题：(1)克服过载状态；(2)降低汁算量。系统过载时，传统的DOA估计算法因无法提供足够的子空间或自由度而无法求解。为此，本文分两步实现DOA估计：(1)预处理，即利用CDMA技术的码分特性来分离感兴趣信息；f2)从感兴趣信息中逐次估计各DOA信息。这一基本模式不但克服了过载问题，同时也为降低DOA估计算法复杂度提供了条件。为降低DOA估计算法的复杂度，本文提出了两种无需特征值分解运算的低复杂

3、度DOA估计算法，这两种算法本质上为ESPRIT算法在解析单路径DOA信息时的简化方案。当有效信源数为1时，ESPRIT算法中的旋转矩阵实际上为一标量，利用这一特性，可通过矩阵点除运算或求取最小二乘解来代替ESPRIT算法中的广义特征值分解运算，从而大大降低算法复杂度。由于预处理方案能够构造出有效信源数为1的相关阵，因此上述两种算法具有较好的应用前景。针对周期扩频CDMA系统，本文提出了四种算法：(1)基于解相关检测技术的DOA估计算法：(2)基于约束最小输山能量(CMOE)准则的DOA估计算法：(3)基于符号级相关阵的DOA估计算法；(4)基于抵消

4、多址干扰(MAI)相关阵的DOA估计算法。针对非周期扩频CDMA系统，本文提出了三种预处理方案：(1)码滤波法；(2)构造正交码法；(3)极化操作法。这三种方案都是通过抵消干扰信号相关阵来提取感兴趣信息。经上述预处理以后，采用矩阵点除算法可大大降低算法的复杂度，基于Mahalanobis变换则可提高估计精度。本文还提出了一类低复杂度的联合角度(DOA)一时延估计(JADE)算法。通过对非周期扩频CDMA系统中各种抵消干扰信号相关阵方法进行扩展，本文构造了一系列时延估计测度，这些测度均为某一相关阵的Frobinious范数。当从测度值中估计出某～时延信

5、息、以后，其相应的相关阵同时可用于DOA估计。由于求取Frobenius范数及采用矩阵点除算法来解析DOA信息均不涉及复杂的矩阵操作，故本文各JADE算法具有计算量低及易于实现等显著优点。关键词：码分多址．空分多址，智能天线，空时信号处理，波达方向估计，波束形成ABSTRACTSpaceDivisionMultipleAccess(SDMA)techniqueisaneffectivemultipleaccessscenariotoimprovethesystemperformances．Forwirelesscommunicationsystems

6、，italwayscombineswithFrequencyDivisionMultipleAccess(FDMA)，TimeDivisionMultipleAccess(TDMA)orCodeDivisionMultipleAccess(CDMA)techniquesAmongthesejointpatterns，CDMA+SDMAhasthemostpowerfulapplicability．Generallyspeaking，SDMAtechniqueincludessmartantennaandantennadversity，whichexp

7、loitsthecorrelationanduncorrelationamongtheantennaarray’selements，respectively．Thisthesisconsidersahot-spotproblemofsmartantenna，i．e．，DirectinOfArrivat(DOA)estimation．TheestimatedDOA’scanbeusedtobeamforming，space-timemultiuserdetectionandsource10cationetc．Thisthesisdealswithtwo

8、keyproblemsofDOAestimationforCDMAsystemsinpractice．One