針對毫米波信號源的到達角（DOA）估計隨頻率變化、導致估計誤差較大的問題,提出毫米波信號向窄帶信號轉化的DOA估計算法.該算法通過在頻域內建立毫米波信號接收模型,將接收信號看成多個不相關的窄帶信號,并將其"聚焦"在某一參考頻率下,減少波束因頻率變化帶來的影響,進而利用旋轉不變子空間（ESPRIT）算法進行毫米波DOA估計.仿真結果表明:該算法可有效降低中等信噪比下的DOA估計誤差,當陣元數達到70時,可實現相對穩(wěn)定的DOA估計,隨頻率變化估計效果保持整體穩(wěn)定,從而提升毫米波系統(tǒng)定向傳輸時的鏈路質量. 

【文章來源】：蘭州理工大學學報. 2020,46(05)北大核心

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

陣列接收模型

接收毫米波信號時,將整個接收陣劃分成兩個接收子陣Y1、Y2,陣元數為N.如圖2所示,Y1表示前N-1個陣元,Y2表示后N-1個陣元,Y1、Y2在信號接收過程中,相差一個包含DOA信息的旋轉因子φ.P個毫米波信號源,根據上文信號轉化模型,將毫米波信號轉化成窄帶信號,得到陣列信號模型:

如圖3所示,在30 dB的仿真條件下,遠場信號DOA分別為15°、30°、40°時,均方根誤差隨著陣元數的增加而變化且呈下降趨勢,表明均方根誤差受陣元數的影響.當陣元數達到70時,陣列中的非相關噪聲和快衰落的影響被平滑掉,均方根誤差逐漸趨于穩(wěn)定,通常情況下毫米波通信會用到多天線,實驗結果符合預期設想.曲線中的數據波動與實際的噪聲環(huán)境有關,但不影響整體效果.如圖4所示,均方根誤差隨信噪比的升高而降低,在中等信噪比情況下估計性能明顯優(yōu)于其他算法.當信噪比達到40 dB時,均方根誤差穩(wěn)步降低.本文所提出的算法利用各個信號的子空間信息且毫米波信號路徑之間互相正交,減弱了噪聲子空間帶來的誤差,從而在中等信噪比條件下得到更精確的估計值.

【參考文獻】：
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