[发明专利]一种非相干分布式信号二维波达角的测定方法

说明书

技术领域

本发明属于无线移动通信技术领域，特别是涉及一种采用阵列天线测定非相干多径分布式信号(简称非相干分布信号)二维波达方向的二维波达角(Direction of Arrival，简称DOA)的测定方法。

背景技术

随着近年来移动通信事业的飞速发展，通信业务需求量越来越大，特别是三代移动通信等概念的提出，对通信技术提出了更高的要求。在现代复杂的移动通信环境和频带资源限制下要达到极大的通信容量和极好的通信质量等目标，主要受到多个因素限制：由于移动环境的复杂性，通常从发射机到接收机的信号包含有折射、衍射、绕射等多种信号成分，由于多径效应的影响产生信号的时延扩展，不同多径分量的到达时间不同，造成接收信号的时域展宽，直接导致接收信号的码间干扰；在码分多址(CDMA)系统中，由于不同用户扩频码的非正交性或异步将造成信号的共信道干扰(CCI)。对于这些干扰，仅仅采用目前的数字通信技术是远远无法克服的。近来展开研究的移动通信中智能天线技术，为克服和减轻这些限制，提供了有力的技术支持。在无线移动通信系统中采用智能天线技术，实现最优收发天线波束形成和自适应信号处理，可为蜂窝系统提供高质量的数据链路，提高基站天线的覆盖范围以及系统容量和业务质量，降低移动用户的码间干扰和多址干扰，以及降低所需发射功率等。

在智能天线系统中，准确估计来波的到达方向(DOA)非常重要，它不但有助于智能天线上、下行链路中波束更精确地指向某个用户，更好地进行信息的定向发送和接收；而且可为空时信号处理中其它处理方法提供重要的技术支持。

无线通信系统的电波传播有直达波传播和非直达波传播两种方式。对于直达波传播，电波在接收机和发射机之间以直线波的方式传播，其条件是第一涅费尔区内无障碍物。在陆地环境下，起伏的地形、建筑物和植被等传播环境的影响，直达波传播非常困难。对于非直达波传播，接收和发射机之间的传播路径上存在障碍物而无直射路线，到达接收机的信号都是通过反射、衍射和散射等途径。相对于直达波而言，这几种传播途径均会造成信号的时延、衰耗，极化方式和稳定性都有很大的不同，严重影响传输质量。工程上，对于传播路线上的遮蔽物，可以采用增加发射功率、或者提高收发天线有效高度加以避开等措施。但是，功率的加大和高度的提升是有限度的，并且在CDMA系统中，往往会增加对周围小区的同频干扰，对系统容量极为小利。

在直达波传播情况下，移动台和观测阵列之间存在直接路线，因此一般可将信号源假设为点源。在非直达波传播条件下，当多径数目较大或者难以有效地分离各条路径时，传统的点源模型及其参数估计方法不再适用，此时，采用空间分布式信号模型来描述信号的多径传播特性更适合。由于采用分布式信号模型，只需要少数几个分布参数就能完整地描述非直达波的分布特性，而不用区分所有的传播路径，数学上处理起来非常方便。

分布源根据其源内不同波达方向之间是否相干，可分为相干分布(CoherentlyDistributed，CD)源和非相干分布(Incoherently Distributed，ID)源。当信道缓慢变化，或者信号遇到光滑的物体反射时，通常会产生相干分布信号；而当信道快速变化，或者当信号遇到粗糙的物体反射时，则会产生非相干分布信号。在移动通信中，非相干分布信号是普遍存在的；因此，研究非相干分布信号方位的测定方法具有十分重要的实际意义。