基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算方法，包括：使用多天线阵列接收LTE上行信号，并对LTE上行信号进行预处理；根据目标用户设备的上行调度DCI中携带的起始资源块信息和资源块信息，从LTE上行信号分离出用户设备的PUSCH信号；使用MUSIC算法估算PUSCH信号的DOA。本发明专利技术使用多天线阵列接收LTE上行信号，经过去CP、FFT处理后，分离出用户设备的PUSCH信号；之后输入到MUSIC算法估算模块，计算DOA。由此，减少了计算复杂度和计算量，适用于实时性要求较高的系统。进一步地，通过多个PUSCH信号DOA的关联滤波，进一步提高估算目标方位的可靠性。

DOA estimation method and system of LTE uplink signal based on music algorithm

【技术实现步骤摘要】
基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算方法和系统
本专利技术涉及信号处理领域，特别地，涉及一种基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算方法和系统。
技术介绍
MUSIC(MultipleSignalClassification，多信号分类)算法是一种基于矩阵特征空间分解的方法。从几何角度讲，信号处理的观测空间可以分解为信号子空间和噪声子空间，显然这两个空间是正交的。信号子空间由阵列接收到的数据协方差矩阵中与信号对应的特征向量组成，噪声子空间则由协方差矩阵中所有最小特征值(噪声方差)对应的特征向量组成。根据得出的噪声子空间可以构建信号谱函数，通过谱峰搜索可以获知信号的入射方向。OFDM(OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing，正交频分复用技术)的主要思想是：将信道分成若干正交子信道，将高速数据信号转换成并行的低速子数据流，调制到在每个子信道上进行传输。正交信号可以通过在接收端采用相关技术来分开，这样可以减少子信道之间的相互干扰(ISI)。OFDM系统的一个主要优点是正交的子载波可以利用快速傅利叶变换(FFT/IFFT)实现调制和解调。对于N点的IFFT运算，需要实施N^2次复数乘法，而采用常见的基于2的IFFT算法，其复数乘法仅为(N/2)log2N，可显著降低运算复杂度。LTE(LongTermEvolution，长期演进技术)第四代移动电话通信标准，是电信中用于手机及数据终端的高速无线通讯标准，又称为4G。LTE使用了OFDMA(OrthogonalFrequencyDivisionMultipleAccess，正交频分多址)的无线接入技术。LTE上行是使用的SC-FDMA(SingleCarrierFrequencyDivisionMultipleAccess，单载波频分多址)技术，上行发射的时域和频域位置由基站下发的DCI0(DownlinkControlInformation，下行控制信息)来指示。获取到DCI0，即可得知LTE手机的上行信号的发射时间和频域位置。AGPS(AssistedGlobalPositioningSystem，辅助全球卫星定位系统)指的是一种GPS的运行方式。它可以利用手机基地站的资讯，配合传统GPS卫星，让定位的速度更快。这种定位方式是手机的主动定位，对于网络中的基站或者其他第三方设备是无法通过AGPS来定位手机方位的。专利号为105182278B的申请公开了种基于SC-FDMA符号的LTE上行信号DOA估计方法。该专利方法使用MUSIC算法做方位估算，在对数据处理时，通过DCI信息分离出手机的发射信息，将数据重新映射，再通过IFFT将信号变换到时域，输入MUSIC算法模块计算。但是该方法处理过程复杂，计算量较大，会增加实时性系统的运算负荷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有的LTE上行信号DOA估算方法处理过程复杂、计算量大的原因，提供一种基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算方法和系统。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：提供一种基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算方法，包括以下步骤：使用多天线阵列接收所述LTE上行信号，并对所述LTE上行信号进行预处理；根据目标用户设备的上行调度DCI中携带的起始资源块信息和资源块信息，从所述LTE上行信号分离出所述用户设备的PUSCH信号；对分离出的所述PUSCH信号排序，使用MUSIC算法估算所述PUSCH信号的DOA。在本专利技术提供的基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算方法中，还包括：对所述PUSCH信号的多个DOA进行平滑处理。在本专利技术提供的基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算方法中，使用多天线阵列接收所述LTE上行信号，并对所述LTE上行信号进行预处理的所述步骤包括：使用多天线阵接收LTE上行信号，其中天线阵元i接收到的信号为ri(t)，天线阵列元数为M，i＝0,...,M-1；去除符号的循环前缀，得到LTE上行信号对应的PUSCH信号的符号数据，其中PUSCH信号的第l个符号的信号为ri,l(t)，其中0≤l≤13；对得到的符号数据，进行FFT变换，以将接收到的时域信号ri(t)变换到频域，得到上行频域数据Ri,l(n)，其中为系统RB数目，为每个RB的子载波数。在本专利技术提供的基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算方法中，根据目标用户设备的上行调度DCI中携带的起始资源块信息和资源块信息，从所述LTE上行信号分离出所述用户设备的PUSCH信号的所述步骤包括：根据目标用户设备的上行调度DCI0的信息，从所述上行频域数据Ri,l(n)中取出天线阵元i接收到的目标用户设备的PUSCH信号Xi,l(j)，Xi,l(j)＝Ri,l(k)，k∈[NstartRB*12,(NstartRB+Nrbnum)*12-1]其中，NstartRB为起始资源块个数，Nrbnum为资源块数目。相应地，本专利技术还提供一种基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算系统，包括：信号处理模块，用于使用多天线阵列接收所述LTE上行信号，并对所述LTE上行信号进行预处理；信号分离模块，用于根据目标用户设备的上行调度DCI中携带的起始资源块信息和资源块信息，从所述LTE上行信号分离出所述用户设备的PUSCH信号；计算模块，用于对分离出的所述PUSCH信号排序，使用MUSIC算法估算所述PUSCH信号的DOA。在本专利技术提供的基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算系统中，还包括：优化模块，用于对所述PUSCH信号的多个DOA进行平滑处理。在本专利技术提供的基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算系统中，所述信号处理模块包括：信号接收单元，用于使用多天线阵接收LTE上行信号，其中天线阵元i接收到的信号为ri(t)，天线阵列元数为M，i＝0,...,M-1；信号预处理单元，用于根据定时关系，依据3GPP协议在LTE上行信号中确定OFDM符号的起点，去除符号的循环前缀，得到LTE上行信号对应的PUSCH信号的符号数据，其中PUSCH信号的第l个符号的信号为ri,l(t)，其中0≤l≤13；信号变换单元，用于对得到的符号数据，进行FFT变换，以将接收到的时域信号ri(t)变换到频域，得到上行频域数据其中为系统RB数目，为每个RB的子载波数。在本专利技术提供的基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算系统中，所述信号分离模块根据目标用户设备的上行调度DCI0的信息，从所述上行频域数据Ri,l(n)中取出天线阵元i接收到的目标用户设备的PUSCH信号Xi,l(j)，其中，NstartRB为起始资源块个数，Nrbnum为资源块数目。本专利技术的基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算方法和系统具有以下有益效果：本专利技术提供的基于MUSIC算法的LTE上行信号D本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算方法，其特征在于，包括以下步骤：/n使用多天线阵列接收所述LTE上行信号，并对所述LTE上行信号进行预处理；/n根据目标用户设备的上行调度DCI中携带的起始资源块信息和资源块信息，从所述LTE上行信号分离出所述用户设备的PUSCH信号；/n对分离出的所述PUSCH信号排序，使用MUSIC算法估算所述PUSCH信号的DOA。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算方法，其特征在于，包括以下步骤：
使用多天线阵列接收所述LTE上行信号，并对所述LTE上行信号进行预处理；
根据目标用户设备的上行调度DCI中携带的起始资源块信息和资源块信息，从所述LTE上行信号分离出所述用户设备的PUSCH信号；
对分离出的所述PUSCH信号排序，使用MUSIC算法估算所述PUSCH信号的DOA。


2.根据权利要求1所述的基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算方法，其特征在于，还包括：
对所述PUSCH信号的多个DOA进行平滑处理。


3.根据权利要求1所述的基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算方法，其特征在于，使用多天线阵列接收所述LTE上行信号，并对所述LTE上行信号进行预处理的所述步骤包括：
使用多天线阵接收LTE上行信号，其中天线阵元i接收到的信号为ri(t)，天线阵列元数为M，i＝0,1，...,M-1；
根据定时关系，依据3GPP协议在LTE上行信号中确定OFDM符号的起点，去除符号的循环前缀，得到LTE上行信号对应的PUSCH信号的符号数据，其中PUSCH信号的第l个符号的信号为ri,l(t)，其中0≤l≤13；
对得到的符号数据，进行FFT变换，以将接收到的时域信号ri(t)变换到频域，得到上行频域数据Ri,l(n)，其中为系统RB数目，为每个RB的子载波数。


4.根据权利要求3所述的基于MUSIC算法的LTE上行信号DOA估算方法，其特征在于，根据目标用户设备的上行调度DCI中携带的起始资源块信息和资源块信息，从所述LTE上行信号分离出所述用户设备的PUSCH信号的所述步骤包括：
根据目标用户设备的上行调度DCI0的信息，从所述上行频域数据Ri,l(n)中取出天线阵元i接收到的目标用户设备的PUSCH信号Xi,l(j)，
Xi,l(j)＝Ri,l(k)，k∈[NstartRB*12,(NstartRB+Nrbnum)*12-1]
其中，NstartRB为起始资源块...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡立华，潘力，伍夏清，王先高，周勇林，沈智杰，景晓军，
申请(专利权)人：任子行网络技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44