申请/专利权人：海南大学

申请日：2022-06-30

公开（公告）日：2024-04-23

公开（公告）号：CN115278869B

主分类号：H04W64/00

分类号：H04W64/00;H04B7/08;H04L25/03

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.23#授权;2022.11.18#实质审查的生效;2022.11.01#公开

摘要：本发明公开了一种幂迭代辅助Root‑MUSIC的快速MIMO测向方法及装置，方法如下：选取全阵列的少量天线来对辐射源方向进行粗略估计，通过ESPRIT算法来估计入射波信号的初始角度，基于该估计值拓展构建阵列流形的初始值；在该全阵列初始阵列流形的基础上，对全部阵元采用幂迭代方法来求解更加准确的阵列流形；根据阵列流形，采用Root‑MUSIC算法来估计最终的到达方向；装置包括模型构建模块、ESPRIT算法模块、幂迭代求解模块、Root‑MUSIC算法模块。本发明能够趋近并达到全数字阵列的克拉美罗界，可有效避免全阵列特征值分解和谱峰搜索操作的高复杂度，在确保较高测向精度的同时显著降低了计算复杂度。

主权项：1.一种幂迭代辅助Root-MUSIC的快速MIMO测向方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1、初始化接收机结构的基本参数，建立大规模MIMO接收机的系统模型；步骤2、选取全阵列的一部分天线对辐射源方向进行初步估计，通过ESPRIT算法估计入射波信号的初始角度，基于估计值拓展构建全阵列初始阵列流形；步骤3、在全阵列初始阵列流形的基础上，对全部阵元采用幂迭代方法求解准确的阵列流形；步骤4、根据准确的阵列流形，采用Root-MUSIC算法估计最终的到达方向DOA；步骤1中初始化接收机结构的基本参数，包括：初始化接收远场的窄带入射波信号为其中st为基带信号，wc＝2πfc，fc为信号的载波频率，初始输入的到达角为θ；步骤1中建立大规模MIMO接收机的系统模型，具体如下：接收机采用全数字天线阵列结构，接收机阵列含M根天线，经过射频链路和模数转换，单个发射源情形下，接收信号形式表达为：zt＝[z1t,z2t,…,zMt]T＝aθst+nt式中，z1t,z2t,…,zMt依次为第1,2,…,M根天线的接收信号；nt是均值为0、方差为σ2的高斯白噪声；aθ为阵列流形，表示为： 式中，λ是载波频率的波长，d等于载波频率的半波长即步骤2所述选取全阵列的一部分天线对辐射源方向进行初步估计，通过ESPRIT算法估计入射波信号的初始角度，基于估计值拓展构建全阵列初始阵列流形，具体如下：取全接收阵列的一部分根天线来进行初步估计DOA，M0根天线对应的接收信号向量表示为： 式中，为M0根天线对应的阵列流形，nt为M0根天线对应的均值为0、方差为σ2的高斯白噪声； 的样本协方差矩阵和相应的特征分解由下式给出： 式中，i表示第i个样本，L为样本数量，U能够分解成信号子空间US和噪声子空间UN，Λ为特征值构成的对角阵；通过ESPRIT算法估计入射波信号的初始角度θ0：矩阵U和RM0的主特征值对应的部分组成US，抽取US的前M0-1行组成矩阵U1，后M0-1行组成矩阵U2，构造一个矩阵Ψ并进行特征值分解： 通过矩阵Ψ的主特征值得到入射波信号的初始角度θ0： 式中，为特征值的相位；基于估计的入射波信号的初始角度，将阵列流形扩展到M维，构造全阵列初始阵列流形aθ0如下

全文数据：

权利要求：

百度查询： 海南大学 幂迭代辅助Root-MUSIC的快速MIMO测向方法及装置

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