[发明专利]一种基于大规模MIMO接收阵列结构的模糊相位快速消除方法

权利要求书

1.一种基于大规模MIMO接收阵列结构的模糊相位快速消除方法，其特征在于，包括下列步骤：

建立基于HAD大规模MIMO接收阵列的DOA估计系统模型，并获得输出信号，包括下列步骤：

设定拥有N根天线以及K个子阵的HAD天线阵列捕获一个远场发射器发射的窄带信号其中s(t)是基带信号，f_c是载波频率，其从θ₀方向发射来的信号被天线阵列接收表示为：

其中b表示数据块索引，每个数据块由L个采样点组成，w^b(t)表示加性高斯白噪声矩阵，a(θ₀)是阵列流形，定义如下：

其中λ表示信号波长，d表示天线间距；

从θ₀方向发射来的信号经过APA、射频链、ADC、DPA得到：

其中s(n)表示发射信号，V_A是AB块对角矩阵，其对角线元素v_A,k是第k个子阵的AB向量，是DB向量；

利用Root-MUSIC算法对所述DOA估计系统模型进行DOA估计得到模糊解集，包括下列步骤：

将每个子阵列设定为一个大的虚拟天线，当AB相位均为0时，至少一个数据块中所有子阵列的输出向量为:

式中，M为子阵天线数量，a_M(θ₀)为虚拟天线阵列的阵列流形，g(θ₀)为每个子阵列所有天线元素综合的公共因子，w¹(n)为加性高斯白噪声矩阵；

虚拟天线阵列输出向量y¹(n)的协方差矩阵为：

对R_yy进行奇异值分解得到：

R_yy＝[E_S E_N][E_S E_N]^H

其中E_S、E_N分别代表信号子空间和噪声子空间；

获得相应的谱函数：

定义如下多项式方程：

多项式方程有2K-2个根z_i，从而获得发射器方向集其中

利用DPA联合平均功率最大化策略删除中的2K-3个伪解得到最优解既而获得相位：

由f_φ(φ)于函数是变量φ周期为2π的周期函数，即故可得可行模糊解集合如下

基于快速模糊相位消除法以及平均功率最大化策略消除模糊解，得到DOA。

2.根据权利要求1所述的一种基于大规模MIMO接收阵列结构的模糊相位快速消除方法，其特征在于，在基于快速模糊相位消除法以及平均功率最大化策略消除模糊解时，其具体步骤包括：

设定每个子阵中具有M根天线，每根天线均对准一个模糊相位；

在经过了APA和ADC之后，第m组的第p个子阵列的输出信号为：

其中a_mp(θ₀)是第m组第p子阵的阵列流形，定义H＝(m-1)PM+(P-1)M，则：

而是第m组第p个子阵的AB向量，它的相位要对准第m个模糊方向角，则：

DB向量为v_D＝[1,1,…,1]^T，故经过DPA输出信号为平均输出功率为

其中r＝[r(1),r(2),…,r(L)]，平均功率最大所对应的模糊相位即为波达方向的估计角：