[发明专利]一种天线阵列误差参数估计方法及其设备

权利要求书

1.一种天线阵列误差参数估计的方法，其特征在于，包括：

步骤一、多次采样天线阵列上的来波方向信号，根据所述来波方向信号利 用第一相关矩阵计算出用户数量；

步骤二、判断所述用户数量是否小于等于3；其中，所述多次采样天线阵列 上的来波方向信号，根据所述来波方向信号利用第一相关矩阵计算出用户数量 步骤具体为：

对天线阵列上每个阵元所对应的感应信号进行均匀采样得到离散信号；

将每个阵元所对应的离散信号构成初始数据矩阵的行；

去掉所述初始数据矩阵中的最后一列，得到第一数据矩阵；

去掉所述初始数据矩阵中的第一列，得到第二数据矩阵；

将第一数据矩阵和第二数据矩阵上下相叠，得到第三数据矩阵；

将第三数据矩阵与所述第三数据矩阵的共轭转置矩阵相乘，得到第一相关 矩阵；

对所述第一相关矩阵进行特征值分解，得到从大到小排序的特征值；

检测特征值大小发生突变的位置，所述突变的位置所对应的值为用户数量；

步骤三、当判断出所述用户数量小于等于3时，利用第一相关矩阵获得所 述用户数量所对应的特征向量；

步骤四、根据所述获得的特征向量和采样间隔得到天线阵列上的频率估计 值；所述根据所述获得的特征向量和采样间隔得到天线阵列上的频率估计值步 骤具体为：

将所述获得的特征向量从左到右排列组成第四数据矩阵，并将所述第四数 据矩阵分解成第五数据矩阵和第六数据矩阵，其中：所述第五数据矩阵为第四 数据矩阵的上半部，所述第六数据矩阵为第四数据矩阵的下半部；

计算第六数据矩阵的广义逆矩阵，乘以第五数据矩阵得到第七数据矩阵；

对所述第七数据矩阵进行特征值分解，将所述第七数据矩阵进行特征值分 解后的特征值的相位值除以采样间隔获得天线阵列上的频率估计值；

步骤五、根据所述频率估计值和第二相关矩阵获得天线阵列的阵列流形； 所述根据所述频率估计值和第二相关矩阵获得天线阵列的阵列流形步骤具体 为：

根据所述频率估计值，设计不同的带通滤波器作用于接收信号，对每个带 通滤波器的输出，每个采样时刻的值组成一列，这些列从左到右按时间顺序排 列，获得第八数据矩阵；

将所述第八数据矩阵与其共轭转置矩阵相乘，得到第二相关矩阵，对所述 第二相关矩阵进行特征值分解，检测特征值大小发生突变的位置，所述位置对 应的值为当前载波所包含的来波个数；

从所述第二相关矩阵进行特征值分解后得到的特征向量中获取当前载波所 包含的来波个数所对应个数的最大特征值所对应的特征向量，作为阵列流形的 估计；

步骤六、采用来波方向和阵列误差联合估计方法计算阵列的误差参数；具 体步骤如下：

a、设置阵列幅度响应误差和阵列相位响应误差的初始估计值为0；

b、以当前阵列幅度响应误差和阵列相位响应误差估计值为基础，最小化阵 列流形估计模块估计得到的用户阵列流形与由误差参数和未知来波方向构成的 阵列流形之间的夹角，估计所有来波的来波方向；

c、以来波方向的估计结果为基础，重新估计阵列幅度响应误差和阵列相位 响应误差；

d、重复步骤b和c直到阵列幅度响应和阵列相位响应在两次相邻的估计结 果没有明显差别。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

在根据所述天线阵列的阵列流形计算阵列的误差参数之后，对接收信号进 行校正。

3.一种天线阵列误差参数估计的设备，其特征在于，包括：

用户数量估计单元，用于对天线阵列上每个阵元所对应的感应信号进行均 匀采样得到离散信号；将每个阵元所对应的离散信号构成初始数据矩阵的行； 去掉所述初始数据矩阵中的最后一列，得到第一数据矩阵；去掉所述初始数据 矩阵中的第一列，得到第二数据矩阵；将第一数据矩阵和第二数据矩阵上下相 叠，得到第三数据矩阵；将第三数据矩阵与所述第三数据矩阵的共轭转置矩阵 相乘，得到第一相关矩阵；对所述第一相关矩阵进行特征值分解，得到从大到 小排序的特征值；检测特征值大小发生突变的位置，利用所述突变的位置所对 应的值计算用户数量，对计算出的用户数量进行判断；

频率估计值单元，用于在所述用户数量估计单元判断出所述用户数量小于 等于3时，利用第一相关矩阵获得所述用户数量所对应的特征向量，将所述获 得的特征向量从左到右排列组成第四数据矩阵，并将所述第四数据矩阵分解成 第五数据矩阵和第六数据矩阵，其中：所述第五数据矩阵为第四数据矩阵的上 半部，所述第六数据矩阵为第四数据矩阵的下半部；计算第六数据矩阵的广义 逆矩阵，乘以第五数据矩阵得到第七数据矩阵；对所述第七数据矩阵进行特征 值分解，将所述第七数据矩阵进行特征值分解后的特征值的相位值除以采样间 隔获得天线阵列上的频率估计值；

误差参数单元，用于根据所述频率估计值，设计不同的带通滤波器作用于 接收信号，对每个带通滤波器的输出，每个采样时刻的值组成一列，这些列从 左到右按时间顺序排列，获得第八数据矩阵；将所述第八数据矩阵与其共轭转 置矩阵相乘，得到第二相关矩阵，对所述第二相关矩阵进行特征值分解，检测 特征值大小发生突变的位置，所述位置对应的值为当前载波所包含的来波个数； 从所述第二相关矩阵进行特征值分解后得到的特征向量中获取当前载波所包含 的来波个数所对应个数的最大特征值所对应的特征向量，作为阵列流形的估计； 采用来波方向和阵列误差联合估计方法计算阵列的误差参数：a、设置阵列幅度 响应误差和阵列相位响应误差的初始估计值为0；b、以当前阵列幅度响应误差 和阵列相位响应误差估计值为基础，最小化阵列流形估计模块估计得到的用户 阵列流形与由误差参数和未知来波方向构成的阵列流形之间的夹角，估计所有 来波的来波方向；c、以来波方向的估计结果为基础，重新估计阵列幅度响应误 差和阵列相位响应误差；d、重复步骤b和c直到阵列幅度响应和阵列相位响应 在两次相邻的估计结果没有明显差别；

校正单元，用于在所述误差参数单元计算出误差参数之后，对接收信号进 行校正。