一种基于单天线的到达角估计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN103308883103308883B(45)授权公告日2014.12.24(21)申请号201310248718.8闭式DOA估计.《系统工程与电子技术》.2010,第32卷(第8期),1600－1603.(22)申请日2013.06.21审查员李苏宁(73)专利权人北京交通大学地址100044北京市海淀区西直门外上园村3号(72)发明人赵友平李金兴(74)专利代理机构北京市商泰律师事务所11255代理人毛燕生(51)Int.Cl.G01S3/14(2006.01)(56)对比文件CN101137226A,2008.03.05,全文.US6377213B1,2002.04.23,全文.付思超等.基于单个多模天线的非圆信号封权权利要求书2页利要求书2页说明书6页说明书6页附图3页附图3页(54)发明名称一种基于单天线的到达角估计方法(57)摘要本发明公开了一种基于单天线的到达角估计方法，属于通信领域，该方法包括：在选定的目标范围内选取位于一条直线上的N个测量点，相邻测量点的间隔不大于载波波长的一半，利用单天线信道探测系统对N个测量点进行信道探测，获取各测量点的信道时域冲击响应和对应的接收增益；对信道时域冲击响应根据接收增益进行调整，并根据调整后的信道时域冲击响应在空间域做傅里叶变换，计算出多普勒扩展谱；从多普勒扩展谱中提取有效路径，获得有效路径对应的多普勒频移，再根据多普勒频移计算出相应的到达角。该方法的硬件成本及实现复杂度低，不仅适用于轨道交通环境下，也同样适用于其他无线通信、无线定位场景。CN103308883BCN1038BCN103308883B权利要求书1/2页1.一种基于单天线的到达角估计方法，其特征是所述方法包括：步骤S1：在选定的目标范围内选取位于一条直线上的N个测量点，相邻测量点的间隔不大于载波波长的一半；步骤S2：利用单天线信道探测系统对选取的N个测量点进行信道探测，获取各测量点的信道时域冲击响应和对应的接收增益；步骤S3：对所述信道时域冲击响应根据所述接收增益进行调整，并根据调整后的信道时域冲击响应，在空间域做傅里叶变换，计算出多普勒扩展谱；步骤S4：从所述多普勒扩展谱中提取有效路径，获得有效路径对应的多普勒频移，再根据多普勒频移计算出相应的到达角；所述步骤S3具体为：选定一个接收增益作为参考G0，对所述信道时域冲击响应进行调整，调整后的信道时域冲击响应为h′(tn,τ)＝h(tn,τ)/[G(tn)/G0]，其中G(tn)表示接收增益参数，对经过调整后的各个信道时域冲击响应h’(tn,τ)按照测量点的位置先后组成一个序列，其中时延τ的取值范围为[0,τmax]，对每一个时延τ0∈[0,τmax]，都对应时域中N个测量点的信道时域冲击响应值h’(t1,τ0),h’(t2,τ0),......，h’(tN,τ0)，对每个时延点对应的空间N个信道时域冲击响应值做傅里叶变换，即：其中，k,p分别为离散化的多普勒频移和时延，且h(n，p)＝h′(nTs,pτR)，其中Ts为空间2采样时间，τR为探测系统最小时延分辨力，计算出多普勒扩展谱为||s(k,p)||；所述步骤S4中从所述多普勒扩展谱中提取有效路径具体为：确定的噪底记为NF,设置的有效路径检测门限为记为TH，所述多普勒扩展谱记为P，则有效多普勒扩展谱Pvalid为：在所述有效多普勒扩展谱Pvalid的非空值部分执行有效路径检测提取得到有效路径。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述单天线信道探测系统包括信号发生器、发射天线、接收机和接收天线。3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述单天线信道探测系统为基于多载波的单天线信道探测系统，步骤S2所述进行信道探测具体为：获得频域信道传输函数：其中，Y(tn,f)是在每个时间tn接收到的频域探测信号，X(f)是发送的频域探测信号；对所述频域信道传输函数H(tn,f)做傅里叶反变换，获得各个测量点的信道时-1域冲击响应h(tn,τ)，h(tn,τ)＝F(H(tn,f))，并利用所述基于多载波的单天线信道探测系统读取接收增益参数G(tn)。4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述噪底是采用动态噪底的计算方法确定的。5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述有效路径检测采用二维峰值检测方法。6.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述获得的有效路径对应的多普勒频移为fd，所述根据多普勒频移计算出相应的到达角具体为：根据fd＝fDcosθ计算得到到达角其中θ定义为来波方向的反方向与收发2CN103308883B权利要求书2/2页信机相对移动速度所在方向的夹角，fD为最大多普勒频移。7.根据权利要求1所述的方法，其