專利名稱：陣列天線cdma系統(tǒng)用戶相干多徑信號(hào)波達(dá)方向估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于碼分多址CDMA蜂窩通信系統(tǒng)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
CDMA蜂窩通信技術(shù)以其頻率規(guī)劃簡(jiǎn)單、系統(tǒng)容量大、抗多徑能力強(qiáng)、通信質(zhì)量好、電磁干擾小等特點(diǎn)顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿Γ俏磥硪苿?dòng)通信的主流技術(shù)。特別是如果在CDMA系統(tǒng)中使用陣列天線可以顯著地改善系統(tǒng)的容量、頻譜效率、通信質(zhì)量、覆蓋范圍和提供高精度的無線定位服務(wù)。在陣列天線CDMA系統(tǒng)中用戶多徑信號(hào)的波達(dá)方向估計(jì)對(duì)下行鏈路的波束形成、減小干擾和基于角度估計(jì)的用戶無線定位技術(shù)具有重要作用，是陣列天線CDMA系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。
目前，已提出了一些陣列天線CDMA系統(tǒng)用戶多徑信號(hào)波達(dá)方向估計(jì)方法，但這些方法假設(shè)用戶多徑信號(hào)彼此之間是獨(dú)立的，但在實(shí)際的CDMA系統(tǒng)中，同一用戶各多徑信號(hào)往往可能是相干的，因此現(xiàn)有的估計(jì)方法還不能很好地解決CDMA系統(tǒng)用戶相干多徑信號(hào)的波達(dá)方向估計(jì)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提出了一種陣列天線CDMA系統(tǒng)用戶相干多徑信號(hào)波達(dá)方向估計(jì)方法，該方法通過巧妙地利用CDMA系統(tǒng)用戶信號(hào)的內(nèi)在特性和用戶相干多徑信號(hào)的空間特征，有效地解決了陣列天線CDMA系統(tǒng)用戶相干多徑信號(hào)的波達(dá)方向估計(jì)問題。
本發(fā)明一種陣列天線CDMA系統(tǒng)用戶相干多徑信號(hào)波達(dá)方向估計(jì)的技術(shù)方案，包括以下步驟1)陣列天線每一陣元接收到的信號(hào)包括各用戶的信號(hào)以及噪聲的疊加，首先，利用陣列天線各陣元后接的解擴(kuò)與匹配濾波器組對(duì)各陣元接收到總的基帶信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)與匹配濾波處理，實(shí)現(xiàn)用戶多徑信號(hào)的分離，得到用戶多徑信號(hào)的陣列天線匹配濾波器輸出矢量；2)其次，對(duì)用戶多徑信號(hào)的陣列天線匹配濾波器輸出矢量進(jìn)行求和運(yùn)算，得到用戶所有徑信號(hào)的陣列天線匹配濾波器輸出的矢量和；3)而后，基于對(duì)陣列天線匹配濾波器輸出的矢量和的連續(xù)采樣所形成的數(shù)據(jù)塊，利用迭代最小二乘投影的恒模算法，得到用戶的空間特征矢量估計(jì)；4)之后，對(duì)空間特征矢量估計(jì)所對(duì)應(yīng)的協(xié)方差矩陣應(yīng)用前向/后向空間平滑方法，形成一個(gè)空間平滑的協(xié)方差矩陣；5)最后，對(duì)用戶信號(hào)的空間平滑協(xié)方差矩陣應(yīng)用波達(dá)方向估計(jì)的多重信號(hào)分類算法，得到用戶相干多徑信號(hào)的波達(dá)方向估計(jì)。
以下對(duì)本發(fā)明波達(dá)方向估計(jì)的過程加以論述，以闡明本發(fā)明估計(jì)方法各步驟的具體含義與相關(guān)符號(hào)的意義。
1.用戶多徑信號(hào)的分離
A.陣列天線的接收信號(hào)考察一個(gè)上行異步多徑信道陣列天線CDMA系統(tǒng)。假設(shè)系統(tǒng)中某個(gè)蜂窩小區(qū)有K個(gè)用戶在通過各自的多徑信道發(fā)射BPSK擴(kuò)頻信號(hào)。這樣，第k個(gè)用戶所發(fā)射的信號(hào)表示為sk(t)＝Akbk(t)ck(t) [公式1]式中，Ak表示第k個(gè)用戶信號(hào)的幅度，bk(t)表示第k個(gè)用戶傳輸?shù)谋忍匦盘?hào)，ck(t)表示第k個(gè)用戶的擴(kuò)頻波形ck(t)=Σg=0G-1ckgp(t-gTc)]]>[公式2]式中，ckg∈{- 1，+1}(g＝0，...，G-1)為其擴(kuò)頻碼，p(t)是切普脈沖，其切普周期為Tc，G是定義為G＝Tb/Tc的擴(kuò)頻增益，Tb是比特間隔時(shí)間，其擴(kuò)頻波形具有歸一化的能量，即∫0Tb|ck(t)|2=1.]]>假設(shè)基站陣列天線有N個(gè)陣元，用戶移動(dòng)終端采用單天線。這樣，第k個(gè)用戶發(fā)射機(jī)與基站接收機(jī)間的基帶多徑信道用單輸入多輸出SIMO信道表示，其脈沖響應(yīng)矢量為hk(t)=Σl=1Lαk,l(t)ak,l(θk,l(t))δ(t-τk,l)]]>[公式3]其中，L為用戶的多徑數(shù)，δ(t)為delta函數(shù)，αk，l和τk，l分別是第k個(gè)用戶第l徑信號(hào)的復(fù)衰減和時(shí)延。
ak,l(θk,l)=[ak,l,1(θk,l),...,ak,l,N(θk,l)]T/N]]>[公式4]是對(duì)應(yīng)第k個(gè)用戶第l徑信號(hào)波達(dá)方向?yàn)棣萲，l的陣列矢量。
這樣，基站陣列天線陣元1，...，陣元N接收到總的基帶信號(hào)為y(t)=[y1(t),...,yN(t)]T]]>=Σk=1Ksk(t)*hk(t)+w(t)]]>=Σi=-∞∞Σk=1KAkbk(i)Σl=1Lαk,lak,lck(t-iTb-τk,l)+w(t)]]>=Σi=-∞∞Σk=1KΣl=1Lμk,lbk(i)ak,lck(t-iTb-τk,l)+w(t)]]>[公式5]式中，OT表示轉(zhuǎn)置運(yùn)算，*表示卷積，μk，l＝Akαk，l是所接收的第k個(gè)用戶第l徑信號(hào)的復(fù)幅度，w(t)是均值為0，協(xié)方差矩陣為σ2IN的加性白高斯噪聲矢量，IN是N×N的單位矩陣。
B.用戶多徑信號(hào)的解擴(kuò)與匹配濾波處理對(duì)CDMA系統(tǒng)，每一個(gè)CDMA用戶都被分配了獨(dú)特的擴(kuò)頻碼，利用CDMA用戶擴(kuò)頻碼的先驗(yàn)知識(shí)，對(duì)用戶多徑信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)與匹配濾波處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)用戶多徑信號(hào)的有效分離和對(duì)多址干擾的抑制。
用戶k第l徑信號(hào)陣列天線的解擴(kuò)匹配濾波輸出矢量為Yk,l(i)=∫(i-1)Tb+τk,liTb+τk,ly(t)ck(t-iTb-τk,l)dt]]>=∫(i-1)Tb+τk,liTb+τk,l{Σk′=1KΣl′=1Lμk′,l′bk′(i)ak′,l′(θk′,l′)ck′(t-iTb-τk′,l′)+w(t)}ck(t-iTb-τk,l)dt]]>=Σk′=1KΣl′=1Lμk′,l′αk′,l′(θk′,l′)bk′(i)ρk,k′,l,l′+wk,l(i)]]> [公式6]式中，∫(i-1)Tb+τk,liTb+τk,lck(t-iTb-τk,l)ck′(t-iTb-τk′,l′)dt=ρk,k′,l,l′,ρk,k,l,l=1,]]>∫(i-1)Tb+τk,liTb+τk,lw(t)ck(t-iTb-τk,l)dt=wk,l(i).]]>C.陣列天線匹配濾波器輸出矢量的求和對(duì)用戶多徑信號(hào)的陣列天線匹配濾波器輸出矢量求和，得到用戶k所有L徑信號(hào)陣列天線匹配濾波器輸出的矢量和為Yk(i)=Σl=1LYk,l(i)=Σl=1L{μk,lak,l(θk,l)bk(i)+vk,l(i)}]]>=bk(i)Σl=1Lμk,lak,l(θk,l)+Σl=1Lvk,l(i)]]>=akbk(i)+vk(i)]]>[公式7]式中，ak=Σl=1Lμk,lak,l(θk,l)]]>為用戶信號(hào)的空間特征矢量，vk(i)=Σl=1Lvk,l(i).]]>2.用戶相干多徑信號(hào)波達(dá)方向估計(jì)A.空間特征估計(jì)在子空間算法中，為確定波達(dá)方向，必須構(gòu)造一個(gè)空間特征協(xié)方差矩陣，使其信號(hào)子空間由空間特征矢量ak張成，對(duì)其進(jìn)行特征分解，得到波達(dá)方向。為估計(jì)用戶信號(hào)的空間特征，對(duì)用戶k所有徑信號(hào)陣列天線解擴(kuò)與匹配濾波輸出的矢量和進(jìn)行采樣，根據(jù)公式7，其采樣輸出為Zk(O)＝akbk(O)+Ik(O) [公式8]式中，Zk(O)＝[Yk(1)，...，Yk(O)]是N×O階陣列輸入數(shù)據(jù)矩陣，bk(O)＝[bk(1)，...，bk(O)]是1×O階信號(hào)波形矩陣，Ik(O)＝[vk(1)，...，vk(O)]是N×O階干擾加噪聲矩陣，O為比特采樣長(zhǎng)度。
在給定這個(gè)數(shù)據(jù)塊下，先采用基于迭代最小二乘投影的恒模算法進(jìn)行空間特征的估計(jì)，具體估計(jì)步驟如下
(1)隨機(jī)給一個(gè)ak，0，j＝0；(2)j＝j(luò)+1；·bk,j=(ak,j-1Hak,j-1)-1ak,j-1HZk;]]>·將[bk，j]的所有元素投影成單位圓上最接近的值(硬限制)；·ak,j=Zkbk,jH(bk,jbk,jH)-1;]]>(3)將ak，j的每列除以該列的第一個(gè)元素值；(4)重復(fù)步驟2和3直到ak，j和ak，i-1充分接近。
由此，將得到空間特征的估計(jì)值 B.空間特征協(xié)方差矩陣的估計(jì)在移動(dòng)通信系統(tǒng)中，由于同一用戶的各多徑信號(hào)間往往可能是相干的，因此將傳統(tǒng)的基于子空間如多重信號(hào)分類法和借助旋轉(zhuǎn)不變技術(shù)估計(jì)信號(hào)參數(shù)等波達(dá)方向估計(jì)算法直接應(yīng)用于陣列天線CDMA系統(tǒng)，估計(jì)性能要受到很大的影響，甚至無法進(jìn)行估計(jì)。因此，在特征分解前，需要進(jìn)行前后向平均，得到空間平滑的空間特征協(xié)方差矩陣，以保證估計(jì)的可靠性。
空間特征矢量估計(jì) 所對(duì)應(yīng)的協(xié)方差矩陣Rf，k為Rf,k(P)=Σp=1P(a^k(p:N-P+p)a^k(p:N-P+p)H)]]>[公式9]對(duì)Rf，k應(yīng)用前向/后向空間平滑方法，形成一個(gè)空間平滑的協(xié)方差矩陣Rfb,k(P)=Rf,k(P)+JRf,k*(P)J]]>[公式10]式中，()H表示共軛轉(zhuǎn)置運(yùn)算，()*表示共軛運(yùn)算，J是除反對(duì)角線元素為1外其余元素均為0的置換矩陣，P是平滑因子(子陣列數(shù))。
C.波達(dá)方向估計(jì)對(duì)用戶信號(hào)的空間平滑協(xié)方差矩陣應(yīng)用下面波達(dá)方向估計(jì)的多重信號(hào)分類法，得到用戶相干多徑信號(hào)的波達(dá)方向估計(jì)。具體估計(jì)步驟為(1)對(duì)空間平滑協(xié)方差矩陣Rfb，k進(jìn)行特征分解Rfb，kV＝VΛ [公式11]式中，Λ＝diag{λ1，λ2，...，λN-P+1}，λ1≥…≥λN-P+1為特征值，V＝[q1，…，qN-P+1]是Rfb，k相應(yīng)的特征向量組成的矩陣。
(2)計(jì)算空間譜
P^MU(θ)=akH(θ)ak(θ)akH(θ)VnVnHak(θ)]]>[公式12]式中，Vn＝[qL+1，qL+2，...，qN-P+1]。 的L個(gè)最大峰值所對(duì)應(yīng)的θ值就是用戶k各相干多徑信號(hào)波達(dá)方向的估計(jì)值。
本發(fā)明的有益效果首先，本發(fā)明充分利用了CDMA系統(tǒng)每一用戶都被分配了獨(dú)特?cái)U(kuò)頻碼的先驗(yàn)知識(shí)，通過對(duì)用戶多徑信號(hào)進(jìn)行解擴(kuò)與匹配濾波處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)用戶多徑信號(hào)的有效分離和對(duì)多址干擾的抑制；其次，對(duì)用戶相干多徑信號(hào)波達(dá)方向的估計(jì)是直接利用陣列天線各陣元后接的匹配濾波器組及其輸出實(shí)現(xiàn)的，而對(duì)用戶多徑信號(hào)的解擴(kuò)與匹配濾波處理是CDMA系統(tǒng)用戶信號(hào)解調(diào)過程所必須的環(huán)節(jié)，因此方法具有處理直接、簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)；另外，對(duì)用戶各相干多徑信號(hào)波達(dá)方向的估計(jì)是基于對(duì)空間平滑協(xié)方差矩陣的特征分解實(shí)現(xiàn)的，保證了對(duì)用戶各相干多徑信號(hào)波達(dá)方向估計(jì)的可靠性；最后，對(duì)采用N元陣列天線的系統(tǒng)，對(duì)任一用戶該方法能同時(shí)估計(jì)出2N/3個(gè)相干多徑的波達(dá)方向，而CDMA系統(tǒng)對(duì)同一用戶所利用的多徑分量數(shù)通常少于2N/3，如第三代(3G)CDMA移動(dòng)通信的RAKE接收機(jī)利用了4條多徑分量，采用6陣元的陣列天線就能對(duì)同一用戶各相干多徑信號(hào)的波達(dá)方向進(jìn)行有效的估計(jì)，采用9陣元的陣列天線就可對(duì)同一用戶的6條相干多徑信號(hào)的波達(dá)方向進(jìn)行有效的估計(jì)，因此該方法十分適合應(yīng)用于陣列天線CDMA系統(tǒng)中。


圖1是一種陣列天線CDMA系統(tǒng)任一用戶k相干多徑信號(hào)波達(dá)方向估計(jì)的過程圖；圖2為本發(fā)明的方法和對(duì)解擴(kuò)與匹配濾波器輸出的和直接應(yīng)用傳統(tǒng)的多重信號(hào)分類法的空間譜；圖3是本發(fā)明波達(dá)方向估計(jì)方法的均方根誤差RMSE對(duì)信噪比SNR的關(guān)系曲線。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
根據(jù)本發(fā)明的方法，能將其應(yīng)用于任何采用陣列天線的CDMA移動(dòng)通信系統(tǒng)。
圖1給出了該方法應(yīng)用于陣列天線CDMA系統(tǒng)對(duì)任一用戶k相干多徑信號(hào)波達(dá)方向估計(jì)的過程。具體的估計(jì)步驟如下1)首先，將基站陣列天線陣元1，...，陣元N接收到總的基帶信號(hào)y(t)＝[y1(t)，...，yN(t)]T送入各自的解擴(kuò)與匹配濾波器組模塊11，通過各多徑信號(hào)所對(duì)應(yīng)的解擴(kuò)與匹配濾波器11-1，...，11-L的解擴(kuò)與匹配濾波處理實(shí)現(xiàn)用戶多徑信號(hào)的分離，得到用戶k第l徑信號(hào)的陣列天線匹配濾波器輸出矢量Yk，l(i)，Yk,l(i)=∫(i-1)Tb+τk,jiTb+τk,ly(t)ck(t-iTb-τk,l)dt]]>式中，ck(t)為第k個(gè)用戶的擴(kuò)頻波形，Tb為比特間隔時(shí)間，τk，l為第k個(gè)用戶第l徑信號(hào)的時(shí)延，其結(jié)果提供給求和模塊12；2)其次，在求和模塊12中，對(duì)用戶多徑信號(hào)的陣列天線匹配濾波器輸出矢量Yk，l(i)進(jìn)行求和運(yùn)算，得到用戶k所有L徑信號(hào)陣列天線匹配濾波器輸出的矢量和Yk(i)，Yk(i)=Σl=1LYk,l(i)]]>3)而后，在空間特征矢量估計(jì)模塊13中，基于對(duì)Yk(i)的O個(gè)連續(xù)采樣所形成的數(shù)據(jù)塊Zk(O)＝[Yk(1)，...，Yk(O)]，利用迭代最小二乘投影的恒模算法得到用戶k的空間特征矢量估計(jì) 具體估計(jì)步驟如下(1)隨機(jī)給一個(gè)ak，0，j＝0；(2)j＝j(luò)+1；·bk,j=(ak,j-1Hak,j-1)-1ak,j-1HZk;]]>·將[bk，j]的所有元素投影成單位圓上最接近的值(硬限制)；·ak,j=Zkbk,jH(bk,jbk,jH)-1;]]>(3)將ak，j的每列除以該列的第一個(gè)元素值；(4)重復(fù)步驟(2)和(3)直到ak，j和ak，i-1充分接近；式中，bk(O)＝[bk(1)，...，bk(O)]是1×O階信號(hào)波形矩陣，由此，將得到空間特征的估計(jì)值 4)之后，在空間特征協(xié)方差矩陣估計(jì)模塊14中，對(duì)空間特征矢量估計(jì) 所對(duì)應(yīng)的協(xié)方差矩陣Rf，kRf,k(P)=Σp=1P(a^k(p:N-P+p)a^k(p:N-P+p)H)]]>應(yīng)用前向/后向空間平滑方法，形成一個(gè)空間平滑的協(xié)方差矩陣Rfb,k(P)=Rf,k(P)+JRf,k*(P)J]]>式中，()H表示共軛轉(zhuǎn)置運(yùn)算，()*表示共軛運(yùn)算，J是除反對(duì)角線元素為1外其余元素均為0的置換矩陣，P是平滑因子(子陣列數(shù))；5)最后，在波達(dá)方向估計(jì)模塊15中，對(duì)用戶信號(hào)的空間平滑協(xié)方差矩陣應(yīng)用波達(dá)方向估計(jì)的多重信號(hào)分類算法，得到用戶相干多徑信號(hào)的波達(dá)方向估計(jì)，具體估計(jì)步驟為(1)對(duì)空間平滑協(xié)方差矩陣Rfb，k進(jìn)行特征分解Rfb，kV＝VΛ式中，Λ＝diag{λ1，λ2，...，λN-P+1}，λ1≥…≥λN-P+1為特征值，V＝[q1，…，qN-P+1]是Rfb，k相應(yīng)的特征向量組成的矩陣；(2)計(jì)算空間譜P^MU(θ)=akH(θ)ak(θ)akH(θ)VnVnHak(θ)]]>式中，Vn＝[qL+1，qL+2，...，qN-P+1]， 的L個(gè)最大峰值所對(duì)應(yīng)的θ值就是用戶k各相干多徑信號(hào)波達(dá)方向的估計(jì)值。
為考察本發(fā)明所提出的一種陣列天線CDMA系統(tǒng)用戶多徑信號(hào)波達(dá)方向估計(jì)方法，對(duì)方法進(jìn)行了計(jì)算機(jī)仿真研究。在仿真中，采用了陣元間距為半波長(zhǎng)的均勻等間距6陣元直線陣列天線，為了進(jìn)行空間平滑，將陣列分成2個(gè)重疊的5元子陣列?？紤]到CDMA系統(tǒng)匹配濾波器是以碼片周期對(duì)用戶多徑信號(hào)進(jìn)行分離的，因此用戶多徑信號(hào)的時(shí)延按碼片周期的整數(shù)倍選取。用戶相干多徑信號(hào)的信道復(fù)衰減系數(shù)是按瑞利分布隨機(jī)選取的，擴(kuò)頻碼為隨機(jī)選取的長(zhǎng)度為8的PN序列。假設(shè)系統(tǒng)有4個(gè)CDMA用戶，每個(gè)用戶有4條相干多徑，期望用戶的相干多徑的波達(dá)方向分別為18°、58°、98°和138°，其它3個(gè)用戶的各相干多徑的波達(dá)方向隨機(jī)選取。采樣長(zhǎng)度為50。
圖2為本發(fā)明的方法和對(duì)解擴(kuò)與匹配濾波器輸出的和直接應(yīng)用傳統(tǒng)的多重信號(hào)分類法的空間譜。從圖2能清晰地看出，采用本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)了對(duì)期望用戶相干多徑信號(hào)波達(dá)方向的有效估計(jì)，而傳統(tǒng)的方法幾乎徹底失敗。
為進(jìn)一步評(píng)價(jià)本發(fā)明方法的性能，對(duì)1000次獨(dú)立的仿真結(jié)果進(jìn)行了平均，采用了均方根誤差RMSE作為評(píng)價(jià)指標(biāo)，RMSE=1DΣd=1D1LΣl=1L(θ^k,l-θk,l)2,l=1,...,L]]>[公式13]其中，D是獨(dú)立試驗(yàn)的次數(shù)。
從圖3能夠看出，采用本發(fā)明的方法對(duì)CDMA用戶相干多徑信號(hào)波達(dá)方向估計(jì)的均方根誤差RMSE隨信噪比SNR的增加越來越小，表明本發(fā)明的方法非常有效，其結(jié)果適合于實(shí)際應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種陣列天線CDMA系統(tǒng)用戶相干多徑信號(hào)波達(dá)方向估計(jì)方法，其特征在于，對(duì)任一用戶k相干多徑信號(hào)波達(dá)方向的估計(jì)包括以下步驟1)首先，將基站陣列天線陣元1，...，陣元N接收到總的基帶信號(hào)y(t)＝[y1(t)，...，yN(t)]T送入各自的解擴(kuò)與匹配濾波器組模塊(11)，通過各多徑信號(hào)所對(duì)應(yīng)的解擴(kuò)與匹配濾波器(11-1)，...，(11-L)的解擴(kuò)與匹配濾波處理實(shí)現(xiàn)用戶多徑信號(hào)的分離，得到用戶k第l徑信號(hào)的陣列天線匹配濾波器輸出矢量Yk，l(i)，Yk,l(i)=∫(i-1)Tb+τk,liTb+τk,ly(t)ck(t-iTb-τk,l)dt]]>式中，ck(t)為第k個(gè)用戶的擴(kuò)頻波形，Tb為比特間隔時(shí)間，τk，l為第k個(gè)用戶第l徑信號(hào)的時(shí)延，其結(jié)果提供給求和模塊(12)；2)其次，在求和模塊(12)中，對(duì)用戶多徑信號(hào)的陣列天線匹配濾波器輸出矢量Yk，l(i)進(jìn)行求和運(yùn)算，得到用戶k所有L徑信號(hào)陣列天線匹配濾波器輸出的矢量和Yk(i)，Yk(i)=Σl=1LYk,l(i)]]>3)而后，在空間特征矢量估計(jì)模塊(13)中，基于對(duì)Yk(i)的O個(gè)連續(xù)采樣所形成的數(shù)據(jù)塊Zk(O)＝[Yk(1)，...，Yk(O)]，利用迭代最小二乘投影的恒模算法得到用戶k的空間特征矢量估計(jì) 具體估計(jì)步驟如下(1)隨機(jī)給一個(gè)ak，0，j＝0；(2)j＝j(luò)+1；·bk,j=(ak,j-1Hak,j-1)-1ak,j-1HZk;]]>·將[bk，j]的所有元素投影成單位圓上最接近的值，硬限制；·ak,j=Zkbk,jH(bk,jbk,jH)-1;]]>(3)將ak，j的每列除以該列的第一個(gè)元素值；(4)重復(fù)步驟(2)和(3)直到ak，j和ak，i-1充分接近；式中，bk(O)＝[bk(1)，...，bk(O)]是1×O階信號(hào)波形矩陣，由此，將得到空間特征的估計(jì)值 4)之后，在空間特征協(xié)方差矩陣估計(jì)模塊(14)中，對(duì)空間特征矢量估計(jì) 所對(duì)應(yīng)的協(xié)方差矩陣Rf，kRf,k(P)=Σp=1P(a^k(p:N-P+p)a^k(p:N-P+p)H)]]>應(yīng)用前向/后向空間平滑方法，形成一個(gè)空間平滑的協(xié)方差矩陣Rfb,k(P)=Rf,k(P)+JRf,k*(P)J]]>式中，()H表示共軛轉(zhuǎn)置運(yùn)算，()*表示共軛運(yùn)算，J是除反對(duì)角線元素為1外其余元素均為0的置換矩陣，P是平滑因子即子陣列數(shù)；5)最后，在波達(dá)方向估計(jì)模塊(15)中，對(duì)用戶信號(hào)的空間平滑協(xié)方差矩陣應(yīng)用波達(dá)方向估計(jì)的多重信號(hào)分類算法，得到用戶相干多徑信號(hào)的波達(dá)方向估計(jì)，具體估計(jì)步驟為(1)對(duì)空間平滑協(xié)方差矩陣Rfb，k進(jìn)行特征分解Rfb，kV＝VΛ式中，Λ＝diag{λ1，λ2，...，λN-P+1}，λ1≥...≥λN-P+1為特征值，V＝[q1，...，qN-P+1]是Rfb，k相應(yīng)的特征向量組成的矩陣；(2)計(jì)等空間譜P^MU(θ)=akH(θ)ak(θ)akH(θ)VnvnHak(θ)]]>式中，Vn＝[qL+1，qL+2，...，qN-P+1]， 的L個(gè)最大峰值所對(duì)應(yīng)的θ值就是用戶k各相干多徑信號(hào)波達(dá)方向的估計(jì)值。
全文摘要
一種陣列天線CDMA系統(tǒng)用戶相干多徑信號(hào)波達(dá)方向估計(jì)方法包括以下步驟首先，利用陣列天線各陣元后接的解擴(kuò)與匹配濾波器組對(duì)用戶多徑信號(hào)進(jìn)行分離，得到陣列天線匹配濾波器輸出矢量；其次，對(duì)輸出矢量進(jìn)行求和運(yùn)算，得到陣列天線匹配濾波器輸出矢量和；而后，基于對(duì)矢量和的連續(xù)采樣所形成的數(shù)據(jù)塊，利用迭代最小二乘投影的恒模算法，得到用戶空間特征矢量估計(jì)；之后，對(duì)空間特征矢量估計(jì)所對(duì)應(yīng)的協(xié)方差矩陣應(yīng)用前向/后向空間平滑方法，形成空間平滑的協(xié)方差矩陣；最后，對(duì)空間平滑協(xié)方差矩陣應(yīng)用多重信號(hào)分類算法，得到用戶相干多徑信號(hào)的波達(dá)方向估計(jì)。有效地解決了陣列天線CDMA系統(tǒng)用戶相干多徑信號(hào)的波達(dá)方向估計(jì)問題。
文檔編號(hào)H01Q21/00GK1878045SQ20061001180
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2006年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月28日
發(fā)明者楊維, 李瀅 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)