專利名稱：一種估計(jì)固定波束空間到達(dá)方向的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種移動(dòng)通信技術(shù)，更確切地說是涉及一種在無(wú)線移動(dòng)通信系統(tǒng)中，基站估計(jì)終端固定波束空間到達(dá)方向的方法。
背景技術(shù)：
固定波束空間到達(dá)方向(DOADirection of Arrival)估計(jì)技術(shù)是空間譜估計(jì)與陣列信號(hào)處理技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、聲納、海洋測(cè)繪、地震學(xué)、無(wú)線電天文學(xué)以及數(shù)字移動(dòng)通信技術(shù)領(lǐng)域中。
DOA估計(jì)所要解決的問題是如何利用天線(或傳感器、換能器等)陣列的輸出，從背景噪聲中檢測(cè)出有用信號(hào)，并估計(jì)該有用信號(hào)的方位參數(shù)。
對(duì)DOA估計(jì)而言，衡量估計(jì)方法優(yōu)劣的至關(guān)重要的兩個(gè)性能指標(biāo)是空間分辨率和運(yùn)算復(fù)雜度。空間分辨率反映的是估計(jì)方法所能區(qū)分的各個(gè)源信號(hào)的最小角度間隔，估計(jì)方法的分辨率越高，能分辨的各個(gè)源信號(hào)就越接近；而方法的運(yùn)算復(fù)雜性則體現(xiàn)出估計(jì)方法的可實(shí)現(xiàn)性或稱實(shí)用性。在DOA估計(jì)技術(shù)的發(fā)展史中，正是這兩項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)決定著這個(gè)領(lǐng)域的前進(jìn)方向。
DOA估計(jì)也是智能天線技術(shù)領(lǐng)域中研究的重要問題之一。如何獲得更高的角度分辨率而又盡量減小運(yùn)算量是研究者們普遍關(guān)心的問題。在眾多的DOA估計(jì)算法中，ESPRIT及其各種變體算法能獲得相對(duì)較高的精度。然而，這類算法主要適用于大型天線陣列，并且運(yùn)算復(fù)雜度很高。對(duì)于目前的移動(dòng)通信系統(tǒng)，智能天線主要應(yīng)用于基站。因?yàn)槭軘?shù)字信號(hào)處理器(DSP)處理能力的影響，目前，智能天線陣中的陣元數(shù)目不可能做得很大，通常在10個(gè)左右，這樣就會(huì)影響ESPRIT算法的估計(jì)精度。因此，在目前的移動(dòng)通信系統(tǒng)中很少采用ESPRIT算法實(shí)現(xiàn)DOA估計(jì)。
經(jīng)典波束形成器算法，也稱固定波束賦形算法，是一種低復(fù)雜度的DOA估計(jì)算法，它通過對(duì)離散的扇形區(qū)域進(jìn)行搜索(或稱掃描)，得到各個(gè)區(qū)域的空間譜參數(shù)，然后根據(jù)這些參數(shù)進(jìn)行到達(dá)角度估計(jì)。固定波束賦形算法適用于各種環(huán)境，得到的DOA分辨率不受天線陣元數(shù)目的影響，因此而廣泛應(yīng)用于目前的移動(dòng)通信系統(tǒng)中。
然而，固定波束賦形算法得到的DOA分辨率與空間的離散扇形分區(qū)數(shù)目有關(guān)。通常，分區(qū)數(shù)目越大(搜索角度越小)，DOA的分辨率增大，然而系統(tǒng)的計(jì)算量也增大。
圖1示出用經(jīng)典波束形成算法估計(jì)DOA的方法，由N個(gè)天線陣元組成的天線陣，N個(gè)射頻(RF)電路對(duì)應(yīng)接收各自天線陣元輸出的信號(hào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)后送到數(shù)字基帶信號(hào)處理器中進(jìn)行處理，其空間譜參數(shù)可用公式(1)表達(dá)為P(θ)＝aH(θ)Ra(θ)，θ∈
(1)其中，P(θ)表示輸出功率，a(θ)表示方向向量，R表示空間相關(guān)矩陣。H是共軛轉(zhuǎn)置符，即輸出功率由到達(dá)角度的方向向量和空間相關(guān)矩陣組成，其空間搜索區(qū)域?yàn)?至θcell的覆蓋范圍。根據(jù)求得的空間譜參數(shù)，就可進(jìn)行DOA估計(jì)了。式中的方向向量a(θ)隨線陣不同(如均勻線陣，均勻圓陣)而不同。
從公式(1)可以看出，在求解空間譜參數(shù)P(θ)時(shí)，θ以Δθ為變化量，在0至θcell的覆蓋范圍內(nèi)，每改變一次θ，求解一次對(duì)應(yīng)的輸出功率P(θ)，其中最大值P(θ)所對(duì)應(yīng)的到達(dá)角度即為最終需要的角度，Δθ越小則DOA估計(jì)精度越高，相應(yīng)的空間譜搜索次數(shù)(可用L表示)就越大，然而系統(tǒng)計(jì)算量也越大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種估計(jì)固定波束空間到達(dá)方向的方法，基于固定波束賦形算法，既要得到一定的角度分辨率即達(dá)到一定精度，同時(shí)又要減小系統(tǒng)計(jì)算量。
本發(fā)明的方法，是一種化單級(jí)搜索為多級(jí)搜索、而形成的一種逐步分級(jí)細(xì)化求DOA的估計(jì)方法(“逐步分級(jí)細(xì)搜方法”)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是這樣的一種估計(jì)固定波束空間到達(dá)方向的方法，其特征在于包括A.采用經(jīng)典波束形成算法，對(duì)用戶在天線陣列的整個(gè)波束空間范圍內(nèi)進(jìn)行第1級(jí)搜索，共搜索L1次，從各次搜索獲得的輸出功率中取出最大值，獲得該最大值所對(duì)應(yīng)的用戶到達(dá)角度的初搜角度，L1為正整數(shù)；B.采用經(jīng)典波束形成算法，在初搜角度的指定空間范圍內(nèi)，對(duì)該用戶進(jìn)行第2級(jí)搜索，共搜索L2次，從各次搜索獲得的輸出功率中取出最大值，獲得該最大值所對(duì)應(yīng)的用戶到達(dá)角度的細(xì)搜角度，L2為正整數(shù)。
所述的步驟B是重復(fù)執(zhí)行的，下一級(jí)搜索在上一級(jí)搜索獲得的細(xì)搜角度的指定空間范圍內(nèi)進(jìn)行。
所述步驟A中的整個(gè)波束空間范圍，在天線陣列是均勻線形陣列時(shí)為180；在天線陣列是均勻圓形陣列時(shí)為360。
當(dāng)天線陣列的整個(gè)波束空間范圍為θcell，初搜角度為θ1時(shí)，所述步驟B中初搜角度的指定空間范圍為[θ1-θcell/L1，θ1+θcell/L1]。
所述搜索獲得的輸出功率，是由信號(hào)到達(dá)角度的方向向量和空間相關(guān)矩陣組成。
所述的空間相關(guān)矩陣按功率最大準(zhǔn)則、信噪比最大準(zhǔn)則和信干比最大準(zhǔn)則可分別表示為用戶的信號(hào)空間相關(guān)矩陣、用戶的信噪比空間相關(guān)矩陣和用戶的信干比空間相關(guān)矩陣。
所述的信號(hào)空間相關(guān)矩陣可以由接收信號(hào)直接組成，或由信道響應(yīng)直接組成，或由信道響應(yīng)的某個(gè)或者某些抽頭直接組成。
所述步驟A中的第1級(jí)搜索，還包括確定出次大輸出功率和該次大輸出功率所對(duì)應(yīng)的用戶到達(dá)角度；判斷最大輸出功率所對(duì)應(yīng)的用戶到達(dá)角度與次大輸出功率所對(duì)應(yīng)的用戶到達(dá)角度是否為相鄰區(qū)間；是相鄰區(qū)間時(shí)，將該相鄰區(qū)間作為初搜角度的指定空間范圍進(jìn)行步驟B的第2級(jí)搜索；不是相鄰區(qū)間時(shí)，將兩個(gè)區(qū)間作為初搜角度的指定空間范圍分別進(jìn)行步驟B的第2級(jí)搜索。
所述的搜索對(duì)每個(gè)用戶單獨(dú)進(jìn)行，可以是用戶主徑方向的一個(gè)到達(dá)角度或者是包括主徑方向和其他徑方向的多個(gè)到達(dá)角度。
本發(fā)明的“逐步分級(jí)細(xì)搜DOA估計(jì)”方法，分兩級(jí)或者多級(jí)對(duì)整個(gè)空間譜進(jìn)行搜索。其中，第1級(jí)為初略搜索，從整個(gè)波束空間范圍中確定出用戶DOA的大致范圍；第2級(jí)或者后續(xù)多級(jí)為更精確搜索，根據(jù)所需要的精度，從指定的初搜空間范圍內(nèi)(在1級(jí)搜索或上一次搜索得到的角度附近)確定出用戶DOA的準(zhǔn)確位置。對(duì)于每級(jí)搜索，我們都采用公式(1)所示的經(jīng)典波束形成算法進(jìn)行求解。
本發(fā)明針對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)中智能天線技術(shù)下的DOA估計(jì)，所提出的“逐步分級(jí)細(xì)化DOA估計(jì)方法”，具有簡(jiǎn)單、計(jì)算量小且有效的優(yōu)點(diǎn)，而且同時(shí)為上下行波束賦形技術(shù)的實(shí)現(xiàn)和移動(dòng)用戶的定位提供了先決條件。
本發(fā)明提出的采用逐步分級(jí)細(xì)化求經(jīng)典波束(或稱固定波束)DOA到達(dá)方向的方法，是先對(duì)整個(gè)小區(qū)(或者扇區(qū))覆蓋范圍進(jìn)行初步搜索，獲得粗略估計(jì)的DOA；然后根據(jù)需要的精度，在上述粗略估計(jì)得到的DOA附近進(jìn)一步搜索，獲得更為精確的DOA。本發(fā)明提出的這種“逐步分級(jí)細(xì)化DOA估計(jì)方法”能夠用較小的運(yùn)算量獲得較高的DOA估計(jì)精度。


圖1經(jīng)典波束形成算法估計(jì)DOA的示意圖；圖2均勻線陣的DOA估計(jì)示意圖；圖3均勻圓陣的DOA估計(jì)示意圖；圖4“逐步分級(jí)細(xì)化DOA估計(jì)”方法的流程圖；圖5“逐步分級(jí)細(xì)化DOA估計(jì)”方法在TD-SCDMA系統(tǒng)中的應(yīng)用流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明仍采用公式(1)的固定波束賦形算法，獲得空間譜參數(shù)，估計(jì)DOAP(θ)＝aH(θ)Ra(θ)，θ∈
空間譜參數(shù)P(θ)包括到達(dá)角度的方向向量a(θ)和空間相關(guān)矩陣R。其中到達(dá)角度的方向向量a(θ)與天線陣的類型有關(guān)。
參見圖2，圖中示出均勻線陣中方向向量a(θ)的求解，假設(shè)以第1根天線為參考點(diǎn)，信源的方向向量可表達(dá)為公式(2)a(θ)=(f1(θ)f2(θ)ej2πdλsinθ···fN(θ)ej2πdλ(N-1)sinθ)T...(2)]]>θ∈
其中，N表示天線陣元數(shù)目(圖中N等于5)，d表示天線之間的距離，T是轉(zhuǎn)置運(yùn)算符。當(dāng)每個(gè)天線陣元均為全向天線時(shí)，f1(θ)＝f2(θ)＝…＝fN(θ)＝1。
參見圖3，圖中示出均勻圓陣中方向向量a(θ)的求解，在均勻圓陣中，假設(shè)以圓心0為參考點(diǎn)，以圓心與第1根天線的連線為參考線(0x)，信源的方向向量可表達(dá)為公式(3)a(θ)=(f1(θ)ej2πrλcos(θ)f2(θ)ej2πrλcos(θ-2πN)···fN(θ)ej2πrλcos(θ-2π(N-1)N))T...(3)]]>θ∈[0，360°)其中，r表示圓半徑，N是天線陣元的數(shù)目(圖中N為8)，T是轉(zhuǎn)置運(yùn)算符，圖中的為仰角(也是DOA估計(jì)的參數(shù)之一)。同理，當(dāng)每個(gè)天線陣元均為全向天線時(shí)，有f1(θ)＝f2(θ)＝…＝fN(θ)＝1。
空間相關(guān)矩陣R，根據(jù)空間譜參數(shù)的不同準(zhǔn)則，包括功率最大準(zhǔn)則、信噪比最大準(zhǔn)則和信干比最大準(zhǔn)則，既可以代表各用戶的信號(hào)空間相關(guān)矩陣，也可以代表各用戶的信噪比空間相關(guān)矩陣，還可以代表各用戶的信干比空間相關(guān)矩陣。假設(shè)各用戶的信號(hào)空間相關(guān)矩陣用Rxx表示，噪聲相關(guān)矩陣用Rn表示，那么，對(duì)于某一終端用戶k而言，其空間相關(guān)矩陣R可表達(dá)為公式(4) 參見圖4，為本發(fā)明“逐步分級(jí)細(xì)化DOA估計(jì)”方法的流程圖，是一個(gè)二級(jí)細(xì)化DOA估計(jì)方法的流程圖。
步驟41，確定空間相關(guān)矩陣R，根據(jù)選擇空間譜參數(shù)的不同準(zhǔn)則，包括功率最大準(zhǔn)則、信噪比最大準(zhǔn)則和信干比最大準(zhǔn)則，空間相關(guān)矩陣R既可以代表各用戶的信號(hào)空間相關(guān)矩陣，也可以代表各用戶的信噪比空間相關(guān)矩陣，還可以代表各用戶的信干比空間相關(guān)矩陣，空間相關(guān)矩陣R與各用戶的信號(hào)空間相關(guān)矩陣、各用戶的信噪比空間相關(guān)矩陣、各用戶的信干比空間相關(guān)矩陣之間應(yīng)滿足由公式(4)決定的關(guān)系。
假設(shè)θcell代表整個(gè)空間搜索范圍，該范圍與天線陣列的類型有關(guān)，對(duì)于線陣，θcell＝180°；對(duì)于圓陣，θcell＝360°，用P1(θ)代表第1級(jí)搜索得到的輸出功率，共搜索L1次，用i代表第1級(jí)搜索中的任一次搜索；用P2(θ)代表第2級(jí)搜索得到的輸出功率，共搜索L2次，用j代表第2級(jí)搜索中的任一次搜索，那么，“逐步分級(jí)細(xì)搜DOA估計(jì)”方法的具體計(jì)算步驟如下步驟42，采用經(jīng)典波束形成算法，對(duì)用戶(信源)在整個(gè)空間范圍(θcell)進(jìn)行第1級(jí)搜索，搜索次數(shù)為L(zhǎng)1(與Δθ的大小有關(guān))，每次搜索得到的輸出功率為P1i(θ1i)＝aH(θ1i)Ra(θ1i)，θ1i∈
，i＝1…L1(5)步驟43，從第1級(jí)共L1次搜索得到的輸出功率中找到一個(gè)最大值，該最大值所對(duì)應(yīng)的到達(dá)角度即為初搜角度θ1，用公式(6)表示θ1←P(θ1)=maxθ1i(P1i(θ1i)),i=1···L1...(6)]]>
步驟44，采用經(jīng)典波束形成算法，在步驟43獲得的指定的空間范圍(θ1附近)內(nèi)進(jìn)行第2級(jí)搜索，搜索次數(shù)為L(zhǎng)2(與Δθ的大小有關(guān))，每次搜索得到的輸出功率為P2j(θ2j)＝aH(θ2j)Ra(θ2j)，θ2j∈[θ1-Δθ1，θ1+Δθ1]，j＝1…L2(7)Δθ1＝θcell/L1(8)步驟45，從第2級(jí)共L2次搜索得到的輸出功率中找到一個(gè)最大值，該最大值所對(duì)應(yīng)的到達(dá)角度即為細(xì)搜角度θ2，用公式(9)表示θ2←P(θ2)=maxθ2j(P2j(θ2j)),j=1···L2...(9)]]>如果是兩級(jí)細(xì)化求DOA，此時(shí)的θ2便是系統(tǒng)最終需要的角度。若采用二級(jí)以上細(xì)化求DOA，則還需按步驟44、45相同的過程逐步求出，后一級(jí)搜索求功率最大值及其所對(duì)應(yīng)的到達(dá)角度時(shí)，是利用前一級(jí)搜索求出的功率最大值及其所對(duì)應(yīng)的到達(dá)角度為搜索范圍，即以此到達(dá)角度(附近)為指定的空間搜索范圍，進(jìn)行下一級(jí)搜索。每一級(jí)搜索的指定空間范圍通過改變公式(7)和(8)中的相應(yīng)項(xiàng)獲得，如第3級(jí)搜索是用θ2代替θ1，用Δθ2代替Δθ1，并且Δθ2表示為Δθ2＝2Δθ1/L2；第4級(jí)搜索是用θ3代替θ1，用Δθ3代替Δθ1，并且Δθ3表示為Δθ3＝2Δθ2/L3；依次類推，即是一個(gè)搜索區(qū)域逐級(jí)減小細(xì)化的過程。
“逐步分級(jí)細(xì)搜DOA估計(jì)”方法在具體實(shí)施過程中，還可以采用如下的變換方法第1級(jí)搜索確定出最大和次大輸出功率對(duì)應(yīng)的到達(dá)角度，判斷兩者是否為相鄰區(qū)間，如果兩者在相鄰區(qū)間(角度差值是否小于等于Δθ1)，則直接在該區(qū)間中進(jìn)行搜索；如果兩者不在相鄰區(qū)間(角度差值大于Δθ1)，則分別在兩個(gè)區(qū)間中進(jìn)行搜索，然后從兩個(gè)區(qū)間搜索獲得的輸出功率中，挑選出最大輸出功率，用最大輸出功率值對(duì)應(yīng)的角度，作為所求的到達(dá)角度。
參見圖5，下面以TD-SCDMA系統(tǒng)為例，說明“逐步分級(jí)細(xì)搜DOA估計(jì)”方法的應(yīng)用。
TD-SCDMA(時(shí)分-同步碼分多址)系統(tǒng)是基于智能天線的移動(dòng)通信系統(tǒng)，其中，基站采用陣列天線進(jìn)行發(fā)射和接收。對(duì)于上行鏈路，智能天線起最大功率比合并的微分集作用；對(duì)于下行鏈路，智能天線進(jìn)行波束賦形，抑制同信道干擾。在波束賦形中，采用了基于DOA的固定波束形成算法，而DOA則通過本發(fā)明的“逐步分級(jí)細(xì)搜DOA估計(jì)”方法獲得。
步驟51、52，由N個(gè)天線陣元組成的天線陣，N個(gè)射頻(RF)電路對(duì)應(yīng)接收各自天線陣元輸出的信號(hào)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換(A/D)后送到數(shù)字基帶信號(hào)處理器中進(jìn)行處理。
步驟53、54，進(jìn)行信道估計(jì)和取空間相關(guān)矩陣。在TD-SCDMA系統(tǒng)中，信道估計(jì)作為一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，它反映出信號(hào)經(jīng)歷的無(wú)線信道。在發(fā)送信號(hào)歸一化的情況下，接收信號(hào)的空間相關(guān)矩陣就等同于信道空間相關(guān)矩陣。因此，在各個(gè)用戶信號(hào)不能分離的情況下，直接用信號(hào)空間相關(guān)矩陣Rxx來(lái)進(jìn)行用戶區(qū)分，信號(hào)空間相關(guān)矩陣Rxx可以由接收信號(hào)直接組成，也可以由信道響應(yīng)直接組成，也可以由信道響應(yīng)的某個(gè)或者某些抽頭直接組成。這樣，用戶k(共有K個(gè)用戶)的空間相關(guān)矩陣表示為Rxx(k)=E{H(k)·H(k)H},k=1···K...(10)]]>E為求均值，H(k)表示用戶K的信道響應(yīng)，H是共軛轉(zhuǎn)置符，是點(diǎn)乘，其具體表達(dá)為H(k)＝(h(k，1)…h(huán)(k，N))T(11)其中，h(k，n)表示用戶k對(duì)應(yīng)天線n的信道響應(yīng)，式中T為轉(zhuǎn)置運(yùn)算符。
h(k,n)=(h1(k,n)h2(k,n)···hW(k,n)),n=1···N...(12)]]>其中，h(k，n)表示用戶k對(duì)應(yīng)天線n的信道響應(yīng)抽頭，W表示信道響應(yīng)的最大窗長(zhǎng)，即抽頭的總數(shù)，上式表示的是所有信道響應(yīng)抽頭的空間相關(guān)矩陣的疊加，也可以是某幾個(gè)信道響應(yīng)抽頭(式12中的某幾項(xiàng))的空間相關(guān)矩陣的疊加。實(shí)施時(shí)也可分別利用每個(gè)信道響應(yīng)抽頭(式12中的某一項(xiàng))的空間相關(guān)矩陣求得各1個(gè)到達(dá)角度。
步驟55，利用公式(1)求空間譜參數(shù)。對(duì)于單小區(qū)，TD-SCDMA系統(tǒng)采用了全向陣元的均勻圓形陣列，其陣元總數(shù)N＝8。因此，其對(duì)應(yīng)的譜搜索空間為360°。在波束賦形過程中，由于通常只對(duì)各個(gè)用戶的主徑感興趣，這樣，在求DOA時(shí)，對(duì)于每個(gè)用戶，只需求得1個(gè)到達(dá)角度(主徑方向的到達(dá)角度)。采用這種“分級(jí)”搜索方法還可以求得各個(gè)用戶的多個(gè)到達(dá)角度(主徑方向和其他徑方向)，具體實(shí)施時(shí)可直接利用整個(gè)信道響應(yīng)空間相關(guān)矩陣求得多個(gè)到達(dá)角度。
步驟56，為了達(dá)到1°的分辨率，系統(tǒng)進(jìn)行了兩級(jí)搜索(按圖4所示步驟)，每級(jí)搜索都對(duì)給定扇區(qū)進(jìn)行均勻分區(qū)。通過對(duì)數(shù)字360進(jìn)行約數(shù)分解，分別求得兩級(jí)搜索的最優(yōu)搜索次數(shù)L1＝36，L2＝18。
步驟57、58，利用最終求得的第k用戶的到達(dá)角度θ(k)，可分別進(jìn)行該用戶的定位及按最簡(jiǎn)單的公式w(k)＝a*(θ(k))進(jìn)行下行或上行波束賦形算法設(shè)計(jì)(還可以采用其他下行波束賦形公式)，式中*為共軛符號(hào)。即采用本發(fā)明方法得到的DOA，可以用來(lái)進(jìn)行用戶定位，也可以用來(lái)進(jìn)行下行或上行波束賦形算法設(shè)計(jì)。
本發(fā)明可應(yīng)用在采用陣列天線進(jìn)行接收的通信系統(tǒng)中，這種“逐步分級(jí)細(xì)化的DOA估計(jì)”方法，采用經(jīng)典波束形成算法，分級(jí)地對(duì)整個(gè)波束空間進(jìn)行搜索，逐步得到細(xì)化的DOA，可在達(dá)到一定精度的同時(shí)降低系統(tǒng)計(jì)算量。
權(quán)利要求
1.一種估計(jì)固定波束空間到達(dá)方向的方法，其特征在于包括A.采用經(jīng)典波束形成算法，對(duì)用戶在天線陣列的整個(gè)波束空間范圍內(nèi)進(jìn)行第1級(jí)搜索，共搜索L1次，從各次搜索獲得的輸出功率中取出最大值，獲得該最大值所對(duì)應(yīng)的用戶到達(dá)角度的初搜角度，L1為正整數(shù)；B.采用經(jīng)典波束形成算法，在初搜角度的指定空間范圍內(nèi)，對(duì)該用戶進(jìn)行第2級(jí)搜索，共搜索L2次，從各次搜索獲得的輸出功率中取出最大值，獲得該最大值所對(duì)應(yīng)的用戶到達(dá)角度的細(xì)搜角度，L2為正整數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種估計(jì)固定波束空間到達(dá)方向的方法，其特征在于所述的步驟B是重復(fù)執(zhí)行的，下一級(jí)搜索在上一級(jí)搜索獲得的細(xì)搜角度的指定空間范圍內(nèi)進(jìn)行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種估計(jì)固定波束空間到達(dá)方向的方法，其特征在于所述步驟A中的整個(gè)波束空間范圍，在天線陣列是均勻線形陣列時(shí)為180；在天線陣列是均勻圓形陣列時(shí)為360。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種估計(jì)固定波束空間到達(dá)方向的方法，其特征在于當(dāng)天線陣列的整個(gè)波束空間范圍為θcell，初搜角度為θ1時(shí)，所述步驟B中初搜角度的指定空間范圍為[θ1-θcell/L1，θ1+θcell/L1]。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種估計(jì)固定波束空間到達(dá)方向的方法，其特征在于所述搜索獲得的輸出功率，是由信號(hào)到達(dá)角度的方向向量和空間相關(guān)矩陣組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種估計(jì)固定波束空間到達(dá)方向的方法，其特征在于所述的空間相關(guān)矩陣按功率最大準(zhǔn)則、信噪比最大準(zhǔn)則和信干比最大準(zhǔn)則可分別表示為用戶的信號(hào)空間相關(guān)矩陣、用戶的信噪比空間相關(guān)矩陣和用戶的信干比空間相關(guān)矩陣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種估計(jì)固定波束空間到達(dá)方向的方法，其特征在于所述用戶的信號(hào)空間相關(guān)矩陣可以由接收信號(hào)直接組成，或由用戶對(duì)天線的信道響應(yīng)直接組成，或由用戶對(duì)天線的信道響應(yīng)的某個(gè)或者某些抽頭直接組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種估計(jì)固定波束空間到達(dá)方向的方法，其特征在于所述步驟A中的第1級(jí)搜索，還包括確定出次大輸出功率和該次大輸出功率所對(duì)應(yīng)的用戶到達(dá)角度；判斷最大輸出功率所對(duì)應(yīng)的用戶到達(dá)角度與次大輸出功率所對(duì)應(yīng)的用戶到達(dá)角度是否為相鄰區(qū)間；是相鄰區(qū)間時(shí)，將該相鄰區(qū)間作為初搜角度的指定空間范圍進(jìn)行步驟B的第2級(jí)搜索；不是相鄰區(qū)間時(shí)，將兩個(gè)區(qū)間作為初搜角度的指定空間范圍分別進(jìn)行步驟B的第2級(jí)搜索。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種估計(jì)固定波束空間到達(dá)方向的方法，其特征在于所述的搜索對(duì)每個(gè)用戶單獨(dú)進(jìn)行，可以是用戶主徑方向的一個(gè)到達(dá)角度或者是包括主徑方向和其他徑方向的多個(gè)到達(dá)角度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種估計(jì)固定波束空間到達(dá)方向(DOA)的方法，通過化單級(jí)搜索為多級(jí)搜索、而形成一種逐步分級(jí)細(xì)化求DOA的估計(jì)方法。包括采用經(jīng)典波束形成算法，對(duì)用戶在天線陣列的整個(gè)波束空間范圍內(nèi)進(jìn)行第1級(jí)搜索，共搜索L1次，從各次搜索獲得的輸出功率中取出最大值，獲得該最大值所對(duì)應(yīng)的用戶到達(dá)角度為初搜角度；再在初搜角度的指定空間范圍內(nèi)，采用經(jīng)典波束形成算法，對(duì)該用戶進(jìn)行第2級(jí)搜索，共搜索L2次，從各次搜索獲得的輸出功率中取出最大值，獲得該最大值所對(duì)應(yīng)的用戶到達(dá)角度的細(xì)搜角度，可反復(fù)執(zhí)行本步驟進(jìn)行多級(jí)搜索，獲得系統(tǒng)最終所需要的角度。L1、L2為正整數(shù)。本細(xì)搜方法既能得到所需的角度分辨率(精度)，還能減小系統(tǒng)計(jì)算量。
文檔編號(hào)G01S3/14GK1535048SQ0312129
公開日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2003年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月31日
發(fā)明者峰 李, 李峰, 鄒素玲, 康紹莉 申請(qǐng)人:大唐移動(dòng)通信設(shè)備有限公司