[发明专利]MIMO系统中的到达角估计方法

说明书

本申请涉及一种MIMO系统中的到达角估计方法，该方法包括：建立天线阵列的数学模型；收集到达角估计算法；预设不同信道参数，利用天线阵列的数学模型使用不同到达角估计算法在不同信道参数下计算到达角估计值；对所述到达角估计值进行评估，筛选出每种信道参数下最终到达角估计算法；获取实际传输信道，分析所述传输信道中的传输信道参数；根据所述传输信道参数选取最终到达角估计算法利用所述天线阵列的数学模型进行到达角估计。本申请通过建立天线阵列的数学模型在不同信道参数下选取最准确算法进行到达角估计，从而提高到达角估计的准确率和分辨率。

技术领域

本申请涉及信号处理技术领域，尤其是一种MIMO系统中的到达角估计方法。

背景技术

在多入多出(Multiple Input Multiple Output,MIMO)系统中，接收端信道均衡和检测都需要精确的信道状态信息，但是，当基站天线数量和用户数量都非常大时，信道矩阵的维度编的非常大，信道估计问题随之复杂。目标信号入射到接收天线阵列的角度为到达角，通过到达角估计可以获得目标方位参数，因此，利用天线的阵列对电磁波信号的到达方向角进行估计是无线通信领域一个重要的研究方向。利用波达方向角估计技术解决到达角估计问题。波达方向角估计是指在特定的空间内存在多个信号源而且它们发射的信号都会被阵列天线所接收的情况下，利用阵列天线所接收到的数据对各个信号的来源方向进行估计。相关技术中，分别应用MUSIC(Multiple Signal Classification,MUSIC)算法，Root-MUSIC算法与ESPRIT(Estimation of Signal Parameters via Rotational InvarianceTechniques,ESPRIT)算法对信号一维波达方向角进行估计，但上述任一种算法都会因传输信道参数的不同导致角度估计值或分辨不稳定，从而导致算法适用性降低。

发明内容

为至少在一定程度上克服单一算法由于信道的不同导致角度分辨不稳定，从而导致算法适用性降低的问题，本申请提供一种MIMO系统中的到达角估计方法，包括：

建立天线阵列的数学模型；

收集到达角估计算法；

预设不同信道参数，利用天线阵列的数学模型使用不同到达角估计算法在不同信道参数下计算到达角估计值；

对所述到达角估计值进行评估，筛选出每种信道参数下最终到达角估计算法；

获取实际传输信道，分析所述传输信道中的传输信道参数；

根据所述传输信道参数选取最终到达角估计算法利用所述天线阵列的数学模型进行到达角估计。

进一步的，所述建立天线阵列的数学模型，包括：

定义阵元接收信号表达式，所述表达式因变量为波达方向角；

根据阵元接收信号表达式与接收信号的数量创建阵元接收信号矩阵；

根据所述阵元接收信号矩阵确定方向响应矩阵。

进一步的，所述到达角估计算法包括：MUSIC算法、Root-MUSIC算法和ESPRIT算法。

进一步的，所述利用天线阵列的数学模型使用不同到达角估计算法在不同信道参数下计算到达角估计值，包括：分别计算MUSIC算法、Root-MUSIC算法和ESPRIT算法在所述天线阵列的数学模型中的角度估计值。

进一步的，所述信道参数包括信号的信噪比、天线阵列个数和采样快拍数。

进一步的，所述对所述到达角估计值进行评估，包括：使用计算均方根误差对所述到达角估计值进行评估。

进一步的，所述信道为莱斯信道。