[发明专利]一种基于信道观测冲激响应模型的多径数目估计方法

说明书

本发明公开了一种基于信道观测冲激响应模型的多径数目估计方法，选择长度为N的伪随机序列作为基带探测信号，确定空间信道冲激响应模型，生成具有M个相同阵元的均匀线性排列的接收阵列天线，确定天线阵列的导向矢量；对第1个至第M个接收天线振子的接收信号，将接收信号与一个标准的本地伪随机序列做滑动相关得到观测冲激响应，进行离散化处理得到观测冲激响应矩阵，对观测冲激响应矩阵进行多径数目估计，对空间信道的第1～K条有效径和相干径进行检验与估计，得到整个接收信号的多径数目以及对应的相关结构。本发明实现大量多径信号的数目估计，估计精确度高且能够区分相干径。

技术领域

本发明属于无线通信系统中的测距和定位技术领域，具体涉及一种基于信道观测冲激响应模型的多径数目估计方法。

背景技术

为了更好地利用多径信道的空域特性，准确的信道模型是不可或缺的。而支撑信道模型的信道参数同样是需要测量以及求解的。在这其中，波达角的估计是必不可少的。现有的大部分高精度波达角估计算法，如MUSIC算法、ESPRIT算法以及似然算法，能够实现其超分辨性能的先决条件之一是多径数目已知。如果这一先验知识与实际的多径数目不一样，那么大多数估计算法的性能将迅速下降，甚至失效。因此，如何更准确地实现对多径数目的估计，尤其是在多径数目较多、信噪比较低的情况下，是需要研究的一个难题。

现有的多径数目估计算法存在着以下几点不足：一、算法稳定性较差，在环境较为恶劣的情况下性能急剧下降；二、对相干径数目的估计性能差，即解相干能力弱；三、受阵列天线孔径数目的限制，传统算法要求多径数量小于天线阵列的振子个数，而实际密集多径场景信道中的多径数量很大，无法满足需求。

因此，传统的多径数目估计算法不再适用于密集多径场景，需要一种新的算法来实现正确的多径数目以及相关结构估计。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于信道观测冲激响应模型的多径数目估计方法，实现了在未知多径数目与相关结构的情况下，对大量多径，且存在相干径的信号进行准确的多径数目估计，同时具有良好的估计精度以及较高的稳定性。

本发明采用以下技术方案：

一种基于信道观测冲激响应模型的多径数目估计方法，选择长度为N的伪随机序列作为基带探测信号p(t)，确定空间信道冲激响应模型h(t)，生成具有M个相同阵元的均匀线性排列的接收阵列天线，确定天线阵列的导向矢量a(θ_l)；对第1个至第M个接收天线振子的接收信号，将接收信号y_m(t)与一个标准的本地伪随机序列p(t)做滑动相关得到观测冲激响应进行离散化处理得到观测冲激响应矩阵对观测冲激响应矩阵进行多径数目估计，对空间信道的第1～K条有效径和相干径进行检验与估计，得到整个接收信号的多径数目以及对应的相关结构。

具体的，基带探测信号p(t)为：

其中，t表示时间，是单位矩形脉冲函数，信号宽度是T_b；

设传播环境中包含L条多径信号，其空间信道冲激响应模型h(t)表示如下：

其中，θ为入射角度，θ_l是第l条径的入射角度，是第l条径在信道下的复响应，τ_l是对应的时延。

具体的，接收阵列天线的阵元间隔d＝λ/2，λ为信号的波长，收发天线之间的距离满足远场条件，经解调后，第m个阵元的接收信号y_m(t)经过下变频降采样后表示为：