[发明专利]一种信号的波达方向确定方法及装置

说明书

本发明实施例提供了一种信号的波达方向确定方法及装置，获取待处理信号的流型矩阵，作为待处理矩阵；根据当前的待处理矩阵，计算得到待处理信号的功率谱函数；确定当前的功率谱函数中波峰处的波达方向；获取本次确定的波达方向中与本次之前已确定出的波达方向不同的波达方向，作为当前的待处理波达方向；如果未达到第一收敛条件，基于当前的待处理波达方向更新当前的待处理矩阵；并返回执行根据当前的待处理矩阵，计算得到待处理信号的功率谱函数的步骤；如果达到第一收敛条件，基于当前已确定出的各波达方向确定各原始信号各自的波达方向。基于上述处理，可以提高信号的波达方向确定方法的有效性。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是涉及一种信号的波达方向确定方法及装置。

背景技术

DOA(Direction of Arrival，波达方向)表示信号到达接收端的天线阵列时的方向角。接收端可以根据信号的波达方向，确定发送信号的发送端的位置。然而，当多个信号(可以称为原始信号)同时到达接收端时，该多个原始信号可能会叠加形成一个信号(可以称为待处理信号)，此时，接收端可以根据接收到的待处理信号，确定各原始信号的波达方向，进而，可以根据各原始信号的波达方向，确定发送各原始信号的各发送端的位置。

现有技术中，确定原始信号的波达方向的方法可以包括以下步骤：在接收端的天线阵列中的每一个天线处，按照预设的采样时间，对待处理信号进行采样接收，可以得到表示待处理信号的特征的矩阵(可以称为特征矩阵)，该特征矩阵中的每一列向量与每一采样时间对应，该特征矩阵中的每一行向量与天线阵列中的每一个天线对应，该特征矩阵中的每一元素可以包括待处理信号的幅度和相位。然后，可以计算该特征矩阵对应的协方差矩阵，并对协方差矩阵进行特征分解，得到待处理信号中包含的噪声信号的噪声子空间。另外，还可以获取待处理信号对应的流型矩阵，流型矩阵包含一个列向量，该列向量中的每一元素表示接收端的天线阵列中，每一个天线与天线阵列中指定天线接收到的同一个原始信号的相位的差值，该差值可以用该原始信号的波达方向的函数表示。

然后，根据流型矩阵与噪声子空间，计算得到待处理信号对应的功率谱函数，功率谱函数可以表示各原始信号的功率谱密度与各原始信号的波达方向的函数关系。功率谱密度可以表示为：

P(θ_n)表示第n个原始信号的功率谱密度，θ_n表示第n个原始信号的波达方向，C(θ_n)表示待处理信号的流型矩阵，C(θ_n)^H表示矩阵C(θ_n)的共轭转置矩阵，E表示待处理信号中包含的噪声信号的噪声子空间，E^H表示矩阵E的共轭转置矩阵，|C(θ_n)^HEE^HC(θ_n)|表示矩阵C(θ_n)^HEE^HC(θ_n)的模。

在对协方差矩阵进行特征分解时，如果能够完全分离出噪声子空间，噪声子空间与各原始信号完全正交，此时，|C(θ_n)^HEE^HC(θ_n)|的值接近0，相应的，计算得到的P(θ_n)的值较大，也就是说，原始信号对应的P(θ_n)的值较大，进而，可以确定功率谱函数的各波峰处的波达方向，即为各原始信号的波达方向。

然而，波达方向较为接近的两个原始信号的功率可能会叠加，形成不同于该两个原始信号的另一个信号(可以称为干扰信号)，且当噪声信号的功率较大时，在对上述协方差矩阵进行特征分解时，不能完全分离出噪声子空间。进而，可能会导致噪声子空间与该两个原始信号均不完全正交，且与干扰信号正交，也就是说，干扰信号的功率谱密度位于功率谱函数的波峰处，而该两个原始信号的功率谱密度并不位于功率谱函数的波峰处，即只能确定出干扰信号的波达方向，而无法确定出该两个原始信号的波达方向，即现有技术中信号的波达方向确定方法的有效性较低。