一种应用于椭圆阵的超分辨参数估计方法

椭圆阵比圆阵复杂,但易于工程中的应用,文中利用平面均匀圆阵与平面均匀椭圆阵的等效关系,采用相模激励技术,将波束空间的旋转不变波达角估计法(ESPRIT算法)从圆阵应用场合拓展到椭圆阵中,对均匀椭圆阵的EA-ESPR IT算法进行了仿真分析,对平面均匀圆阵与平面均匀椭圆阵的DOA估计进行了对比分析。结果表明,给出的算法应用在椭圆阵中有在圆阵中几乎相同的性能,较好地解决了椭圆型阵列的波达角估计问题。     

共形阵列天线MUSIC算法性能分析

该文在建立了三维共形天线阵列流形的数学模型基础上,将经典高分辨波达方向(DOA)估计方法多重信号分类(MUSIC)算法移植到共形阵列天线中;详细分析推导了MUSIC算法在共形阵列天线 (锥面阵列、柱面阵列、球面阵列)中的估计方差、克拉美-罗界(CRB);通过计算机仿真试验对比MUSIC算法在面阵(均匀线阵、均匀圆阵)与共形阵列中的性能函数以及估计方差,给出了MUSIC 算法在不同阵列形式中DOA估计性能的评估与比较,仿真结果显示MUSIC算法在不同阵列形式中的估计性能均随阵元个数以及信噪比的增加而变好,验证了理论分析的正确性。     

不同阵列流形下的二维DOA估计性能

研究了几种不同二维阵列流形,通过一个统一的模型,仿真分析了简单的二维阵列、均匀方阵、均匀圆阵、随机方阵和半圆阵的到达方向（DOA）估计性能。从仿真结果可以得出,均匀方阵的DOA估计性能较好,均匀圆阵相位易于控制,半圆阵与圆阵的DOA估计性能差别很小,但是半圆阵减少了大量的阵元数。     

基于ANM的非均匀圆阵二维DOA估计

传统的基于原子范数最小化（Atomic Norm Minimization, ANM）的波达方向（Direction of Arrival, DOA）估计算法无法直接应用于不满足范德蒙德结构的非均匀圆阵,针对这一问题提出了一种基于虚拟阵列变换的改进方法。以某非均匀圆阵作原始阵列为例,首先通过虚拟阵列变换处理原始阵列接收的数据,使其转换为虚拟的均匀L阵接收数据,将非均匀圆阵上的DOA估计问题转化为两个均匀线阵上的DOA估计问题,再利用基于ANM的DOA估计算法与L型阵的二维角度关系还原出方位角和俯仰角。通过仿真与实测实验验证了所提算法应用于非均匀圆阵的可行性,并分析其DOA估计结果,证明其拥有较高的估计精度。     

基于均匀圆阵的相干源三维参数估计算法

基于均匀圆阵,提出了一种宽频段信号频率和二维到达角联合估计的新方法—CTDS算法。通过对构造的波达矩阵进行特征分解,该算法能精确地估计具有相同数字频率的相干信号的三维参数,无需多维谱峰搜索,具有计算量小,三维参数自动配对的优点。另外,算法通过增加延迟抽头级数解相干,因此避免了通常的降维解相干算法引起的阵列孔径损失,同时减少了所需的阵元数。计算机仿真结果验证了算法的有效性。     

阵列单通道高分辨DOA估计方法

阵列单通道相比多通道具有复杂度低、成本小的优点。针对以往阵列单通道测向模型估计精度较低的问题,基于随机过程理论,构建了阵列单通道波达方向(direction of arrival,DOA)估计模型。在此模型基础上,推导阵列单通道下均匀线阵和均匀圆阵导向矢量,并将MUSIC算法运用于阵列单通道DOA估计。由于该模型充分利用了阵元的幅相信息,无需恢复协方差矩阵,因此具有较高精度和分辨率。仿真实验验证了模型的可行性和有效性。     

一种均匀圆阵子阵干扰抑制DOA估计算法

常规空间谱估计算法在强干扰背景下往往无法正确估计弱信号的来波方向。针对此问题,本文提出了一种均匀圆阵子阵干扰抑制波达方向估计算法。将整个阵列划分为若干个子阵,利用提出的最小二乘波束形成算法分别对子阵波束加权以抗干扰,加权后的子阵可以看作是一个‘有向阵元’,将它们组成一个新的虚拟阵列,再进行超分辨谱估计。该方法通过子阵波束形成抑制强干扰,子阵输出中消除了强干扰分量,因此能够实现弱信号波达方向的正确估计,同时弱信号到达角估计的成功概率也得到了提高。最后计算机仿真实验验证了本文算法的有效性和正确性。      

一种实用的多径信号时间平滑二维DOA估计方法

在二维波达方向(DOA)估计领域,均匀圆阵(UCA)应用越来越广泛.针对均匀圆阵,提出了一种可在多径环境下估计二维波达方向的新算法,该算法充分利用了空间和时间上的特性,估计P个多径信号方向仅需P+1个天线阵列.多径信号经过时间平滑处理后,再利用改进的主分量分析(PCA)迭代算法求空间谱,各来波方向可被实时快速地估计出来,整个估计过程中不需要预先知道多径数量,运算复杂度低,系统结构简单.最后给出的仿真试验结果验证了提出方法的有效性.     

基于均匀圆阵的幅相误差自校正算法

针对实际应用中普遍存在的阵列幅相误差扰动问题,结合子空间类波达方向估计算法,以均匀圆阵为基础,提出了一种幅相误差的自校正算法。先利用均匀圆阵协方差矩阵的结构特点对幅相误差进行初步估计,再通过迭代方法得到更精确的估计值,自校正方法无需任何参数初始值,实现比较简单。仿真实验验证了算法具有良好的误差校正效果,能够比较准确的估计出波达方向角和幅相误差值。     

基于均匀圆阵的相干信源DOA估计算法研究

针对均匀圆阵相干信源的波达方向估计问题,提出了一种去相干的正交预处理方法——阵列移位算法。阵列移位算法改进了抗相干干扰的波束形成方法,通过圆阵移位和MUSIC算法的结合,使相干信源角估计的性能得到改善。与传统的模式空间平滑算法相比,该方法减少了阵列孔径损失,提高了计算速度。     

BER performance of a uniform circular array versus a uniform linear array in a mobile radio environment

In this letter, we present a comparison between the bit error rate (BER) performance of a uniform circular array (UCA) and a uniform linear array (ULA) assuming quadrature phase-shift keying (QPSK) and maximal-ratio-combining (MRC) in a mobile radio communication environment. The results are based on analysis, assuming a flat Rayleigh fading channel with omni-directional antennnas and considering the azimuthal plane only. The analytical BER is derived as a function of the spatial fading correlation for both types of antenna arrays. Results show that for similar aperture sizes the UCA outperforms the ULA when considering all angles-of-arrival. However, there is considerable variability over central angle-of-arrival (AOA) for low-to-moderate angle spreads. For angles-of-arrival concentrated near the broadside of the linear array, the ULA typically performs as well as or better than the UCA. A truncated Gaussian AOA (AOA) distribution is assumed to model spatial correlation and the numerical results focus on four element arrays.     

一般阵列误差情况下信号二维方向角估计

针对均匀圆阵存在一般阵列误差的情况,提出一种信号二维方向角估计方法.基于均匀圆阵的阵列流形和阵列输出的协方差矩阵,采用加权总体最小二乘法估计信号二维方向角.并给出了解整周期性模糊的方法.计算机仿真表明了此方法估计精度高,对阵列误差鲁棒性强,并且各项性能都接近于CRB.     

Effects of Spatial Characteristics on Smart Antenna System with Uniform Linear Antenna Array

1IntroductionCurrently,smart antenna technology can greatly en-hance system performance and i mprove the system ca-pacity so that it has been considered as a keytechnologyinthe third generation wireless communicationsystems .The researches on channel model , beamforming algo-rithms and receive algorithms have been widely carriedout and a great many of proposition have beensubmittedtothe 3th Generation Project Partner (3GPP) . Fromthe viewpoint of link-level and system-level research,many asp…     

均匀天线阵列的空间相关性函数分析

推导了均匀圆形阵列与均匀线形阵列的空间相关性函数精确表达式和近似表达式。表达式由天线间距、阵列形状以及到达角分布构成。利用均匀角能量分布,分析均匀圆形阵列与均匀线形阵列的空间相关性精确模型和近似模型,并利用Matlab进行仿真。仿真结果表明,近似分析在一定的条件下可替代精确分析,并可减少74%的运算时间。     

一种高效稳健的均匀圆阵互耦校正方法

紧凑均匀圆阵（UCA）的强电磁互耦效应严重影响波束赋形（BF）和波达方向（DoA）估计的性能,本文利用UCA的特殊圆对称性,提出了一种稳健高效的互耦参数校正方法.该方法只需要单个信源和单次校正实验,并且信源方向并不需要事先精确校准.首先互耦矩阵在离散傅里叶空间被转化为具有中心对称的一个参矢量,随后在一个有限的先验二维空间角域内进行搜索,从而根据基于对称性的目标函数将互耦参数估计出来.仿真对比实验验证了新校正算法的有效性和鲁棒性,同时揭示了秩损（RARE）校正方法不够稳健,为基于UCA的雷达、移动通信等应用提供了简单且高效的互耦误差校正方法.     

Spatial fading correlation function of circular antenna arrays withLaplacian energy distribution

We derive an analytical formula for the fading correlation function of a uniform circular array (UCA) when the angular energy follows a Laplacian distribution. The fading correlation for a UCA is a function of antenna spacing, array geometry, as well as the distribution of the received energy in terms of the angle-of-arrival (AOA). Computer simulations are carried out to verify the analytical results     

Eigenstructure techniques for 2-D angle estimation with uniformcircular arrays

The problem of 2D angle estimation (azimuth and elevation) of multiple plane waves incident on a uniform circular array (UCA) of antennas is considered. Two eigenstructure-based estimation algorithms that operate in beamspace and employ phase mode excitation-based beamformers have been developed. The first, UCA-RB-MUSIC, is a beamspace version of MUSIC that offers numerous advantages over element space operation, including reduced computation, as subspace estimates are obtained via real-valued eigendecompositions, enhanced performance in correlated source scenarios due to the attendant forward-backward averaging effect, and the applicability of Root-MUSIC. The second, UCA-ESPRIT, represents a significant advance in the area of 2D angle estimation. It is a novel closed-form algorithm that provides automatically paired source azimuth and elevation estimates. With UCA-ESPRIT, the eigenvalues of a matrix have the form μ_i=sin &thetas;_ie^{jφ(i/), where &thetas;}sub i/ and φ_i are the elevation and azimuth angles, respectively. Expensive search procedures being thus avoided, UCA-ESPRIT is superior to existing 2D angle estimation algorithms with respect to computational complexity. Finally, asymptotic expressions for the variances of the element space MUSIC and UCA-RB-MUSIC estimators for the 2D scenario have been derived. Results of simulations that compare UCA-RB-MUSIC and UCA-ESPRIT and also validate the theoretical performance expressions are presented     

加权子空间拟合相干信源二维波达方向估计

对均匀圆阵列(UCA)二维波达方向估计问题,运用相位激励模式波束形成技术,得到圆阵波束空间实值阵列流形。在波束空间内．研究了相干信源子空间分解技术和加权子空间拟合技术。计算机仿真表明,在波束空间内的加权子空间拟合技术具有良好的相干信源二维波达方向估计性能。     

基于旋转均匀圆阵的单近场源参数估计解模糊算法

基于阵列的信源定位在无线通信、雷达、声纳等领域运用广泛.针对均匀圆阵下单个高频近场源参数估计存在相位模糊的情况,本文提出利用旋转使同一阵元形成虚拟短基线的解模糊算法.首先,为了对旋转前后两组观测数据进行配准,在圆阵中心设置参考阵元并利用其初始相位差对其他阵元数据进行相位补偿;随后,在通过复共轭积计算各阵元旋转前后无模糊相位差的基础上,使用最小二乘法反演出近场源的方位、俯仰和距离;进一步地,利用反演得到的无模糊近场源参数消除旋转前最长基线阵元间接收信号的相位差模糊,得到长基线下的高精度参数;最后,利用仿真实验验证了本文算法在高频单近场源下的解模糊性能.     

天线相关性对MIMO系统BER性能的影响分析

推导了一种基于拉普拉斯角能量分布的天线相关性的精确算法表达式与近似表达式,分析了影响MIMO系统天线空间相关性的因素,并将之用于对MIMO系统的BER分析。在均匀线性阵列跟圆形阵列中,对比了不同衰落因子下,系统BER随信噪比、天线之间距离以及信号到达角的变化关系。分析了决定系统BER的因素以及降低系统BER的方法。最后通过对近似算法的研究发现,在衰落因子a值比较大时,近似算法能很好地代替精确算法,并能大大简化计算复杂度。