[发明专利]基于MIMO接收机结构的分块子阵列相干合并的DOA估计方法

权利要求书

1.一种基于MIMO接收机结构的分块子阵列相干合并的DOA估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、初始化接收机结构的基本参数，将大规模数字天线阵列分为K个子阵列，每个子阵列包含M根天线；

步骤2、每个子阵列单独产生样本协方差矩阵；

步骤3、每个子阵列单独进行协方差矩阵特征值分解，并采用测向算法估计到达角；

步骤4、采用组合器将每个子阵列估计出的到达角组合并求平均，得到最终的到达角，完成DOA估计。

2.根据权利要求1所述的基于MIMO接收机结构的分块子阵列相干合并的DOA估计方法，其特征在于，步骤1所述初始化接收机结构的基本参数，具体如下：

接收远场的窄带信号其中s(t)为基带信号，f_c为信号的载波频率，初始输入到达角为θ。

3.根据权利要求2所述的基于MIMO接收机结构的分块子阵列相干合并的DOA估计方法，其特征在于，步骤1所述将大规模数字天线阵列分为K个子阵列，每个子阵列包含M根天线，具体如下：

接收机采用全数字天线阵列结构，接收机阵列含N副天线，天线被分为K个子阵列，每个子阵列含有M副天线，即N＝MK；

经过射频链、下变频以及模数转换，单个发射源情形下，第k个子阵列的接收信号y_k(t)为：

y_k(t)＝a_k(q)s_k(t)+w_k(t),k＝1,2,...,K

其中，w_k(t)是第k个子阵列，对应的均值为0，方差为s_k(t)为第k个子阵列对应的基带信号；是加性高斯白噪声，I_M是M*M的单位矩阵；

a_k(θ)是第k个子阵列对应的阵列流行，被表示为：

其中，是与从发射源到天线参考阵元的时间延迟相对应的基带信号相移：

其中，λ是载波频率的波长；d_m是参考阵元点到第m个天线的距离，且若取天线中心阵元为参考点，则

其中d等于载波频率的半波长；

若存在P个信号源，且信号源之间是相互独立的，则接收信号向量y_k(t)为：

其中，a_k(θ_p)是第p个信号在k个子块上的阵列流行，s_k,p(t)是第p个源发送到第k个子块的信号。

4.根据权利要求3所述的基于MIMO接收机结构的分块子阵列相干合并的DOA估计方法，其特征在于，步骤2所述每个子阵列单独产生样本协方差矩阵，具体如下：

接收信号向量y_k(t)的协方差矩阵R_CM,k表示为：

R_S＝E[s_k,p(t)s_k,p(t)^H]是信号相关矩阵，是噪声相关矩阵；

协方差矩阵无法直接获得，通过收集到的数据样本得到子块的协方差矩阵R_CM,k：

K个子阵列单独做协方差矩阵估计，K个子阵列协方差矩阵不重组，直接到步骤3进行协方差矩阵特征值分解或奇异值分解。