智能天线中信号到达角（DOA）跟踪算法的研究

作     者：胡茂兵 

作者单位：华侨大学 

学位级别：硕士

导师姓名：汤炜

授予年度：2012年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 

主      题：智能天线 DOA跟踪 可变遗忘因子 子空间更新算法 

摘      要：自从我国自主研发的3G标准TD-SCDMA的提出，智能天线技术引起了越来越多人的关注。该技术在提高频谱利用率、信道容量和增加通信系统覆盖距离等方面具有很重要的意义。智能天线技术所涉及的领域众多，其中信号到达角（Direction of Arrival:DOA）估计技术对于智能天线技术来说具有非常重要的意义。由于传统高分辨率DOA估计算法是基于阵列输出信号协方差矩阵的特征分解而提出来的，这种算法的运算量大，并且属于“批处理方法，因而无法实现对时变信号的DOA跟踪。同时已有的跟踪算法在DOA跟踪误差和跟踪速度这两个方面存在矛盾，因而论文旨在研究出一种既有低的DOA跟踪误差，又能实现较快DOA跟踪的算法。 论文首先简要的介绍了智能天线系统的组成部分和根据采样信号进行DOA估计的理论基础，为新算法的提出提供了理论依据;然后详细分析了各种估计算法的成功与不足之处，其中MUSIC、ESPRIT算法等具有超分辨能力的优点，但同时也面临无法进行DOA跟踪的问题，而PAST、FAPI等算法虽然可以实现跟踪，但在跟踪速度和跟踪误差方面存在一定的矛盾。 基于上述结论，论文提出了一种可变遗忘因子的子空间更新算法，一定程度上缓减了DOA跟踪误差与跟踪速度之间的矛盾，同时将新一维DOA跟踪算法与相位模式激励算法（如UCA-ESPRIT等）相结合，提出了一种新的二维DOA跟踪算法。该新算法实现了同时对方位角和俯仰角的跟踪，表现出更高的实用价值。仿真实验结果验证了这种二维DOA跟踪算法的可行性及有效性。