嵌套阵列doa估计及其性能分析

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1、？＇论文骗号－中图分类号ＴＮ９１１．７１００６０１６０２８４学科分巧弓５１０．５０１５密级？＊考嗦乂学ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ硕ｊ：学位论支■，ｌｂＨｉｌｆｅｋ＞ＤｔｇＷＡＷＢｊｌ８Ｆ嵌套阵列ＤＯＡ估计及其性能分析ＤＯＡＥｓｔｉｍａｔｉｏｎｏｎＮｅｓｔｅｄＡｒｒａｙａｎｄ一ｓｔｈｅＡｎａｌｙｉｓｏｆＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ＾ｉ１邏—ｌｉ信息与通信工程与通信工程＾ａＳＥａｉｌＢｎ信息谢玉凤通Ｈ白媛副教授－－—．天津理工大学

2、研究生院＇二０六年Ｈ月巾．．ｄ．独准１牲是巧本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加Ｗ标注和致谢么处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得义津理工大季或一其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同王作的同志对本研巧所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位４＾丈作者签名主■脚签李曰期；年３月曰学隹冷文狀枚使巧援权和本学位论文作者完全了解义津理工大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津理工大学可将学位论

3、文的全部或部分内容编入有关供查数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复本和电子文件。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）签学化冷丈作者签名；；射互抑导钟签名；李口期：ｗ／年芝月日签拿口期：如／／年３月口分类号：中图分类号TN911.7学科分类号510.5015密级：天津理工大学研究生学位论文嵌套阵列DOA估计及其性能分析（申请硕士学位）学科专业：信息与通信工程研究方向：移动通信技术作者姓名：谢玉凤指导教师：白媛副教授2016年3月ThesisSubmit

4、tedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeDOAEstimationonNestedArrayandtheAnalysisofPerformanceByXieYufengSupervisorBaiYuanMar.2016摘要波达方向（DirectionOfArrival,DOA）估计算法是阵列信号处理领域中的关键技术之一。传统的DOA估计算法都是在均匀阵列上进行的，具有可估计信源数少，估计精度低等缺点。为了解决这些问题，近年来出现了一种由两个或者多个均匀阵列组成的嵌套。与均匀阵列相比，嵌套阵列

5、能够显著地增加自由度，可以解决比物理阵元实际数量更多的信源，并且在阵元数相同的情况下，可以提高估计的精度。因此，嵌套阵列受到越来越多的关注，本文对嵌套阵列的DOA估计展开了研究，主要工作概述如下：（1）提出了一种分布式嵌套阵列天线结构，该阵列天线结构由两个相互独立的四级嵌套子阵构成，两个子阵之间具有一个基线长度B。对该阵列天线接收到的信号进行2q高阶累积量和Khatri-Rao积运算可以得到一个具有ON()个虚拟阵元的均匀直线阵列天线结构。针对新得到的阵列天线结构，使用空间平滑酉旋转不变子空间波达方向估计算法对信号进行DOA估计。首先，根据阵列天线接收到的信

6、号得到其高阶累积量矩阵；然后对得到的高阶累积量矩阵进行向量化得到等效的接收信号，并利用空间平滑技术对等效接收信号的协方差矩阵进行秩的恢复；最后根据双尺度酉旋转不变性子空间估计（EstimatingSignalParametersviaRotationInvarianceTechniques，ESPRIT）算法得到信号的波达方向。该方法可以有效地提高阵列天线的自由度，进而达到提高估计精度的目的。仿真结果证明了基于所提出阵列天线结构的DOA估计方法的有效性。（2）提出了一种新的二维阵列，由该阵列得到的差合成阵列具有更高的自由度，2q这种二维阵列叫做高阶二维嵌套阵

7、列，它的高阶差合成阵列可以形成含有ON()个阵元的虚拟平面阵列。为了充分利用所形成的阵列天线，提出了一种新的DOA估计算法，2q并且可以估计出ON()个统计独立的非高斯信源。与均匀平面阵列的高阶累积量DOA估计算法进行比较，所提出的嵌套阵列经过高阶累积量和Khatri-Rao积运算可得到具有更多虚拟阵元的平面阵列，对该平面阵列利用空间平滑技术进行DOA估计，该估计方法不但具有更高的估计精度，而且还可以估计出更多信号源。仿真结果证明了基于所提出阵列天线结构的DOA估计方法的有效性。（3）提出了一种L型嵌套阵列，由该阵列得到的差合成阵列是一个具有qqON()O

8、N()个虚拟阵元的二维平面阵列。所提出的阵列由两个一