寬帶相干信號(hào)DOA估計(jì)算法研究

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1、分類(lèi)號(hào)TN929．5密級(jí)重慶郵電大學(xué)碩士學(xué)位論文英文題目墜Q△星璺叢堡壘!垃墜△!gQ￡鰱塾磐魚(yú)￡￡Q塾曼￡曼望!翌篁i墮皇墜壘望壘§ig墜壘!璺碩士研究生指導(dǎo)教師學(xué)科專(zhuān)業(yè)論文提交日期論文評(píng)閱人論文答辯日期五豪鯉蘭絲f圣五墾避蘭絲f掌一一槲瓤會(huì)捕—誣驢趟L————一年月日獨(dú)創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也不包含為獲得重龐由＆電太堂或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)而使用過(guò)的材

2、料。與我一同工作的同志對(duì)本研究所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說(shuō)明并表示謝意。學(xué)位論文作者虢7私，簽字吼勱噼r月加日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)本學(xué)位論文作者完全了解重麼郵電太堂有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國(guó)家有關(guān)部門(mén)或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤(pán)，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)重龐蜜§電太堂可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。(保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)書(shū))學(xué)位論文作者簽名：7簽字日期：Wl≥年j月如日導(dǎo)師簽名：撕期：W

3、年6杉日摘要智能天線(xiàn)技術(shù)作為未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，是當(dāng)前通信領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。智能天線(xiàn)系統(tǒng)通過(guò)天線(xiàn)陣列擴(kuò)展了空間域，充分利用了空間擴(kuò)展所提供的資源，能有效提高系統(tǒng)容量、能提供更大帶寬和降低多徑效應(yīng)的不利影響。波達(dá)方向(DirectionofArrival，DOA)估計(jì)作為智能天線(xiàn)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一，可以用來(lái)實(shí)現(xiàn)空分多址、移動(dòng)臺(tái)精確定位等。傳統(tǒng)天線(xiàn)陣列的DOA估計(jì)理論都是針對(duì)窄帶信號(hào)進(jìn)行研究的，這些理論在處理寬帶信號(hào)源時(shí)就會(huì)失效。因此，隨著寬帶信號(hào)的廣泛使用，寬帶信號(hào)DOA估計(jì)理論的研究也越來(lái)越受到專(zhuān)家

4、和學(xué)者們的廣泛重視。本文以均勻直線(xiàn)陣為基礎(chǔ)，重點(diǎn)對(duì)相干寬帶信號(hào)源的DOA估計(jì)算法進(jìn)行了研究，研究工作主要概括如下：①介紹了智能天線(xiàn)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和數(shù)學(xué)模型，并介紹智能天線(xiàn)系統(tǒng)的兩大關(guān)鍵技術(shù)：波束賦型和DOA估計(jì)，本文研究的重點(diǎn)是信號(hào)的DOA估計(jì)。對(duì)當(dāng)前信號(hào)DOA估計(jì)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，著重對(duì)寬帶信號(hào)的DOA估計(jì)進(jìn)行了介紹。②對(duì)寬帶信號(hào)和窄帶信號(hào)的DOA估計(jì)算法研究的主要區(qū)別和聯(lián)系進(jìn)行了分析和研究。并著重研究了寬帶陣列接收信號(hào)的系統(tǒng)模型及影響寬帶信號(hào)DOA估計(jì)結(jié)果的因素。③對(duì)傳統(tǒng)的寬帶信號(hào)DOA估計(jì)算法，本文

5、主要介紹了兩種經(jīng)典的寬帶信號(hào)DOA估計(jì)算法：非相干信號(hào)子空間處理方法(ISM)和相干信號(hào)子空間算法(CSM)。對(duì)兩種算法的適用范圍和環(huán)境進(jìn)行了對(duì)比和研究，并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。由于本文主要研究的對(duì)象是相干源的寬帶信號(hào)DOA估計(jì)算法，因此本文重點(diǎn)對(duì)CSM算法進(jìn)行了研究，并對(duì)CSM算法的核心思想聚焦矩陣的構(gòu)造進(jìn)行了剖析，對(duì)三種聚焦矩陣(對(duì)角聚焦矩陣、旋轉(zhuǎn)信號(hào)子空間(RSS)變換聚焦矩陣以及雙邊相關(guān)變換(TCT)聚焦矩陣)的構(gòu)造方式進(jìn)行了研究和分析，并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比。④針對(duì)傳統(tǒng)的CSM算法不能對(duì)入射角度非常接近的相干

6、寬帶信號(hào)進(jìn)行精準(zhǔn)的DOA估計(jì)問(wèn)題，本文給出了一種解決該問(wèn)題的方法。先利用Toeplitz陣列模型將接收到的信號(hào)通過(guò)CSM算法的頻域轉(zhuǎn)換及聚焦處理，然后將得到的協(xié)方差矩陣進(jìn)行分解，最后進(jìn)行窄帶高分辨的處理方法進(jìn)行譜峰搜索。仿真實(shí)驗(yàn)證明，新算法具有很好的處理入射角度非常接近的相重慶郵電大學(xué)碩士論文干寬帶信號(hào)DOA估計(jì)的能力。與已有的解決該問(wèn)題的算法相對(duì)比，本文給出的算法具有魯棒性高、算法復(fù)雜度低等特點(diǎn)。⑤大多數(shù)的人工信號(hào)都是循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)，這類(lèi)信號(hào)在進(jìn)行寬帶信號(hào)的DOA估計(jì)時(shí)，不用進(jìn)行傳統(tǒng)的離散傅里葉變換，更不用進(jìn)

7、行聚焦矩陣的處理。但是對(duì)于寬帶循環(huán)平穩(wěn)信號(hào)的DOA估計(jì)算法(SC．SSF算法)不具有解決相干寬帶信號(hào)DOA估計(jì)的能力，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，本文給出了一種改進(jìn)SC．SSF算法，該算法主要對(duì)SC．SSF算法中的協(xié)方差矩陣進(jìn)行重構(gòu)處理，并且在重構(gòu)的協(xié)方差矩陣中扣除噪聲，從而得到低秩的并且“凈化”的協(xié)方差矩陣，并對(duì)該協(xié)方差矩陣進(jìn)行矩陣分解，然后再利用高分辨DOA估計(jì)的方法進(jìn)行譜峰搜索。仿真實(shí)驗(yàn)證明，改進(jìn)的SC．SSF算法能夠在低信噪比的情況下，解決兩個(gè)入射角度非常接近的相干寬帶信號(hào)DOA估計(jì)問(wèn)題。關(guān)鍵字：DOA估計(jì)，寬帶信

8、號(hào)，智能天線(xiàn)，相干信號(hào)IIAbstractsmartantenna，asoneofthekeytechniquesof也efuturemobilecommunicationsystem，istheresearchfocusinthecurrentcommunicationfield．Thesmartantennasystemextendthespatialdomainthoughtheantenna