[发明专利]到达方向估算方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及扩频无线通信网络的智能天线基站，尤其涉及一种增强反馈无线信号到达方向(DOA)估算的角分辨率的方法及到达方向估算装置。

背景技术

在移动通信系统中，可在基站上利用阵列天线，通过在上下行链路采用波束形成来提高无线接收质量。为了降低波束形成过程的复杂度，常采用多个固定波束，这些固定波束的相位和振幅加权矢量为预先计算的并以阵列响应矢量的形式存储在基站中，这里阵列相应矢量可用如下所示的均匀分布线性阵列表示：

a‾(θ)=1N1ej2πλdsin(θ)···ej2πλd(N-1)sin(θ)T---(1)]]>

其中θ为从阵列侧面测量的波束指向角，λ为无线信号的波长，d为天线列间距，N为天线阵单元总数，上标T表示转置，符号“-”表示矢量。

出于若干理由，希望能够精确估算到达信号到达天线阵列的到达方向(DOA)。这可以有多种方式。

例如，J.C.Liberti和T.S.Rappaport在“Smart antennas for wirelesscommunications”(Prentice Hall，Upper Saddle River，New Jersey，1999)(“无线通信智能天线”)第九章中提到一种DOA经典估算方法，即经典波束形成器方法。波束形成器从一组波束的输入信号中计算合成功率，并将功率最高的波束的指向作为估算的到达方向。其缺点是为了获得适当的精确度，波束的数目必须很大，从而导致较高复杂度。

有一类到达方向估算器采用输入信号的关联矩阵。例如，Capon的最小方差法利用输入信号的关联矩阵在信号功率不变的限制下最小化干扰；这种方法获得的分辨率高于经典波束成形法，但复杂度更高。更复杂的方法例如多信号分类法(MUSIC，Multiple User Signal Characteristic)和旋转不变技术信号参数估计法(ESPRIT，Estimation of Signal Parameter via Rotational InvarianceTechnique)等子空间法，其中包含计算信号关联矩阵本征分解值的算法；这种方法记载于欧洲专利“Method for estimating a direction of arrival”(EP 1253434，L.Brunel and A.Ribeiro Dias，in December 30，2002)(“到达方法估算方法”)中。