为了缓解微波频段的频谱资源紧张,毫米波通信技术成为下一代移动通信的关键技术。毫米波频段拥有丰富的频谱资源,可实现Gbps级别的无线传输速率;其波长短的特性使可其在较小的物理尺寸上使用大规模天线阵列实现波束赋形,从而获得高增益以弥补高频段上的严重路损和衰落。由于波束赋形技术需要精确的方位信息,因此角度估计成为毫米波通信的前提和基础。由于工艺水平的限制,实际的天线阵列普遍存在较大的阵元初始相位校准误差,这将严重影响角度估计与波束赋形的性能。本文基于这一背景,本文重点研究在毫米波通信中,天线阵列存在较大的相位校准误差条件下的角度估计。主要工作包括两方面:1)分析了常见阵列误差的来源与表现形式,并重点对相位校准误差进行建模,获得相位误差条件下的天线接收信号模型;基于上述信号模型,分析了相位误差对经典的子空间类角度估计算法—MUSIC算法和ESPRIT算法的性能影响;然后以ESPRIT算法为基本算法,理论分析角度估计误差与天线阵元数、角度分布和相位校准误差之间的关系式,并通过仿真实验验证了其正确性。2)通过分析相位误差自校正算法存在的性能对初始相位值敏感的缺陷,提出了两种改进方法。一是初始相位改进方案:根据接收数据的协方差矩阵斜对角线上相邻元素包含相同的角度信息和不同的相位误差信息这一特性,建立方程组求解相位误差(文中称作协方差自校正算法),并以求得的结果作为迭代自校正算法的初始相位值,此改进方案可在大相位误差下仍获得更好的性能。二是重构性能改进方案:通过判断重构性能的好坏从零相位和协方差自校正算法估计值中选取更合适的值作为迭代初始相位,此方案可在不同相位误差下均获得较好的性能。