宽带相干信号DOA估计算法研究

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1、分类号TN929．5密级重庆邮电大学硕士学位论文英文题目坠Q△星璺丛堡垒!垃坠△!gQ￡鲢塾磐鱼￡￡Q塾曼￡曼望!翌篁i堕皇坠垒望垒§ig坠垒!璺硕士研究生指导教师学科专业论文提交日期论文评阅人论文答辩日期五豪鲤兰丝f圣五垦避兰丝f掌一一槲瓤会捕—诬驴趟L————一年月日独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得重庞由＆电太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材

2、料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者虢7私，签字吼劢噼r月加日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解重麽邮电太堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权重庞蜜§电太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：7签字日期：Wl≥年j月如日导师签名：撕期：W

3、年6杉日摘要智能天线技术作为未来移动通信系统的关键技术之一，是当前通信领域的研究重点。智能天线系统通过天线阵列扩展了空间域，充分利用了空间扩展所提供的资源，能有效提高系统容量、能提供更大带宽和降低多径效应的不利影响。波达方向(DirectionofArrival，DOA)估计作为智能天线技术的关键技术之一，可以用来实现空分多址、移动台精确定位等。传统天线阵列的DOA估计理论都是针对窄带信号进行研究的，这些理论在处理宽带信号源时就会失效。因此，随着宽带信号的广泛使用，宽带信号DOA估计理论的研究也越来越受到专家

4、和学者们的广泛重视。本文以均匀直线阵为基础，重点对相干宽带信号源的DOA估计算法进行了研究，研究工作主要概括如下：①介绍了智能天线系统的基本结构和数学模型，并介绍智能天线系统的两大关键技术：波束赋型和DOA估计，本文研究的重点是信号的DOA估计。对当前信号DOA估计的研究现状进行了分析，着重对宽带信号的DOA估计进行了介绍。②对宽带信号和窄带信号的DOA估计算法研究的主要区别和联系进行了分析和研究。并着重研究了宽带阵列接收信号的系统模型及影响宽带信号DOA估计结果的因素。③对传统的宽带信号DOA估计算法，本文

5、主要介绍了两种经典的宽带信号DOA估计算法：非相干信号子空间处理方法(ISM)和相干信号子空间算法(CSM)。对两种算法的适用范围和环境进行了对比和研究，并进行仿真实验。由于本文主要研究的对象是相干源的宽带信号DOA估计算法，因此本文重点对CSM算法进行了研究，并对CSM算法的核心思想聚焦矩阵的构造进行了剖析，对三种聚焦矩阵(对角聚焦矩阵、旋转信号子空间(RSS)变换聚焦矩阵以及双边相关变换(TCT)聚焦矩阵)的构造方式进行了研究和分析，并进行了仿真实验对比。④针对传统的CSM算法不能对入射角度非常接近的相干

6、宽带信号进行精准的DOA估计问题，本文给出了一种解决该问题的方法。先利用Toeplitz阵列模型将接收到的信号通过CSM算法的频域转换及聚焦处理，然后将得到的协方差矩阵进行分解，最后进行窄带高分辨的处理方法进行谱峰搜索。仿真实验证明，新算法具有很好的处理入射角度非常接近的相重庆邮电大学硕士论文干宽带信号DOA估计的能力。与已有的解决该问题的算法相对比，本文给出的算法具有鲁棒性高、算法复杂度低等特点。⑤大多数的人工信号都是循环平稳信号，这类信号在进行宽带信号的DOA估计时，不用进行传统的离散傅里叶变换，更不用进

7、行聚焦矩阵的处理。但是对于宽带循环平稳信号的DOA估计算法(SC．SSF算法)不具有解决相干宽带信号DOA估计的能力，针对这个问题，本文给出了一种改进SC．SSF算法，该算法主要对SC．SSF算法中的协方差矩阵进行重构处理，并且在重构的协方差矩阵中扣除噪声，从而得到低秩的并且“净化”的协方差矩阵，并对该协方差矩阵进行矩阵分解，然后再利用高分辨DOA估计的方法进行谱峰搜索。仿真实验证明，改进的SC．SSF算法能够在低信噪比的情况下，解决两个入射角度非常接近的相干宽带信号DOA估计问题。关键字：DOA估计，宽带信

8、号，智能天线，相干信号IIAbstractsmartantenna，asoneofthekeytechniquesof也efuturemobilecommunicationsystem，istheresearchfocusinthecurrentcommunicationfield．Thesmartantennasystemextendthespatialdomainthoughtheantenna