[发明专利]用于估计到达方向的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于估计由一个信号源发出的基准信号的到达方向的方法。特别是，本发明可以用于估计由一个移动终端发出的信号的到达方向。

背景技术

在回顾DOA(到达方向)估计领域的已有技术状态之前，将简短地介绍一下无源波束生成(beamforming)技术。

一个自适应天线一般包括一个天线阵列和一个波束生成器，如图1所示。天线100可以具有任意的几可结构，基本传感器100₁，…，100_L可以是任意类型的。我们考虑位于频率为f₀的正弦波源S的远场中的L个全向单元的阵列。根据远场条件，我们可以考虑在方向(₀，θ₀)从波源到达的平面波。将第一天线任意地取为时间原点。在第l个单元和原点之间的行进时间差由下式给出：

其中，是第l个单元的位置向量，是方向(₀，θ₀)上的单位向量，c是传播速度，<，>代表内积。对于一个均匀线性阵列(ULA)、即等间距单元的线性阵列，其中单元间距为d，沿X轴排列，第一单元位于原点，则(1)可以表示为： τ l ( θ 0 ) = d c ( l - 1 ) cos θ 0 - - - ( 2 ) ]]>

从第一单元接收的信号可以用复数表示法表示为：

m(t)exp(j2πf₀t)                                        (3)

其中，m(t)代表复调制函数。

假设第l个单元上的波前比第一单元上的晚到达τ_l(₀，θ₀)，则由l个单元接收的信号可以表示为：

m(t)exp(j2πf₀(t+τ_l(₀，θ₀)))                                  (4)

该表达式是基于阵列信号处理的窄带假设的，其中假设信号的带宽对于调制函数足够窄，阵列维数对于调制函数足够小，从而在τ_l(₀，θ₀)上可以几乎保持恒定，即假设m(t)≌m(t+τ_l(₀，θ₀))有效。则在第l个单元接收的信号由下式给出：

x_l(t)＝m(t)exp(j2πf₀(t+τ_l(₀，θ₀)))+n_l(t)                     (5)

其中，n_l(t)是一个随机噪声分量，包括背景噪声和在第l个信道中产生的电噪声。假设所产生的噪声在时间上是零均值并且方差等于σ²的高斯白噪声。