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智能天线技术已经成为未来无线通信系统的关键技术之一,它结合了天线阵列技术和信号空时处理技术,并在系统设计中增加了空时处理自由度,因此增加了系统容量、提高了频谱利用率、改善了系统的性能。DoA估计和波束赋形技术是阵列信号处理技术领域的核心问题,它们在信号处理、声纳、雷达、生物医学等方面有着极其广泛的应用。本文在简单的介绍了阵列信号处理基本理论和模型的基础之上,针对智能天线系统中相干信源的DoA估计和波束赋形及其相关技术中存在的一些问题,主要从以下两个方面展开研究工作:
(1)智能天线系统中相干信源DoA估计算法研究
在实际的环境中,由于多径传输而产生的相干信号普遍存在,为此,针对直线阵人们提出了空间平滑算法的相关技术,但是该方法减小了阵列的孔径,从而使阵列能够估计出的相干信号源个数下降,为此本文将空间平滑的思想扩展,将整个阵列进行虚拟平移,使接收到的数据协方差矩阵恢复到满秩,在此基础之上再利用经典的DoA估计MUSIC算法解相干,和传统的空间平滑算法相比,不损失阵列的孔径。最后,分别对均匀线阵和均匀圆阵进行了计算机仿真,结果分析表明,该算法对于相干信源具有更精确的测向性能。
(2)智能天线系统中相干信源波束赋形技术研究
研究了传统的Capon法波束赋形,该算法可以自适应地选择加权向量,可以在期望信号方向上保持一个固定的增益,并且使其他干扰信号和噪声最小,但是该算法对于相干干扰信号来说,不能在干扰方向上形成零陷,会引起信号的对消,波束性能急剧下降。本文针对Capon法的缺点,结合第一部分DoA估计的方法,选择虚拟阵列平移使输入的相干信号的协方差矩阵恢复满秩后,再利用传统的Capon法进行波束赋形,最后主要针对均匀圆阵进行计算机仿真,结果分析表明,该算法对于干扰零陷的深度要远远大于传统Capon法和最优波束赋形算法,并且在低信噪比和低快拍数的情况下,依旧具有很高的抑制干扰性能。