一种双极化智能天线系统中的ＤＯＡ估计方法技术方案

本发明专利技术公开了一种双极化智能天线系统中的ＤＯＡ估计方法，包括：对两个极化方向的天线分别进行信道估计得到相应极化方向的空间相关矩阵，并对应每一极化方向，利用ＥＢＢ或ＧＯＢ算法确定各个到达角方向的接收功率；对应每一极化方向，根据该极化方向的空间相关矩阵和所述各个到达角方向的接收功率确定该极化方向对应的最大波束增益；对两个极化方向对应的最大波束增益进行合并处理，确定用户的ＤＯＡ信息。应用本发明专利技术，能够获得更准确的ＤＯＡ信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及D0A估计技术，特别涉及一种双极化智能天线系统中的DOA估计方法。
技术介绍
智能天线是TD-SCDMA系统的关键技术。在智能天线系统中，通过DOA估计可以确 定用户当前所在的位置。 目前进行DOA估计的方法有两种，分别是基于EBB的算法和基于GOB的算法。在 这两种算法中，基站首先进行信道估计，然后利用信道估计结果计算空间相关矩阵，再利用 空间相关矩阵计算所有到达角方向上的接收功率，从计算得到的接收功率选择最大值作为 用户的DOA估计结果。其中，基于EBB算法和基于GOB算法的区别仅在于，计算到达角方向 上接收功率的方式不同。 在单极化天线系统中，基站端有一组极化方向相同的天线，各个天线间需要保持 一定的距离，其中，组内天线数目越多，系统增益越大。但随着TD-SCDMA系统的进一步发 展，要达到一定的系统增益，利用单极化的智能天线使得基站天线的面积较大，安装不便， 受风面积大，存在安全隐患，因此出现了双极化智能天线。在双极化智能天线系统中，基站 端有两种极化方向的天线，其中，极化方向相同的天线间仍需保持一定的距离，但是，极化 方向不同的天线间的距离可以很近，如图l所示。这样，达到相同的系统增益，双极化智能 天线系统中天线的面积要大大小于单极化天线系统中天线的面积。 但是目前存在的DOA估计均是单极化智能天线下的DOA估计，双极化智能天线下 的DOA估计算法还没有，如果双极化智能天线继续利用原来的算法， 一方面，由于只利用了 一个极化方向的信息进行DOA估计，必然导致由于浪费了另一个极化方向的信息而造成估 计精度的下降；另一方面电磁波双极化的特性没能得到充分的利用，以便得到更准确的用 户位置信息。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种双极化智能天线系统中的DOA估计方法，能够充分利用双极化智能天线的信息进行准确的DOA估计。 为实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案 —种双极化智能天线系统中的DOA估计方法，包括 对两个极化方向的天线分别进行信道估计得到相应极化方向的空间相关矩阵，并 对应每一极化方向，利用EBB或GOB算法确定各个到达角方向的接收功率； 对应每一极化方向，根据该极化方向的空间相关矩阵和所述各个到达角方向的接 收功率确定该极化方向对应的最大波束增益； 对两个极化方向对应的最大波束增益进行合并处理，确定用户的DOA信息。 较佳地，所述根据该极化方向的空间相关矩阵和所述各个到达角方向的接收功率 确定该极化方向对应的最大波束增益包括 在该极化方向的所述各个到达角方向的接收功率中确定最大接收功率，并根据该 极化方向的空间相关矩阵对所述最大接收功率进行归一化处理，得到该极化方向上的波束 增益，将其作为所述该极化方向对应的最大波束增益。 较佳地，所述根据该极化方向的空间相关矩阵和所述各个到达角方向的接收功率 确定该极化方向对应的最大波束增益包括 在该极化方向的所述各个到达角方向的接收功率中确定最大接收功率，并根据该 极化方向的空间相关矩阵对所述最大接收功率进行归一化处理，得到该极化方向上的波束 增益； 对所述该极化方向上的波束增益进行递归平均，将递归平均结果作为所述该极化 方向对应的最大波束增益。 较佳地，所述根据该极化方向的空间相关矩阵和所述各个到达角方向的接收功率 确定该极化方向对应的最大波束增益包括 根据该极化方向的空间相关矩阵对该极化方向的所述各个到达角方向的接收功率分别进行归一化处理，得到该极化方向的各个到达角方向的波束增益； 对该极化方向的各个到达角方向的波束增益分别进行递归平均得到平均波束增益，并从所有平均波束增益中选择最大值作为所述该极化方向对应的最大波束增益。 较佳地，所述归一化处理的方式为力'工+ 其中，x工为计算得到的波束增益，o 为到达角方向1的接收功率，Ka为该极化方向的空间相关矩阵行数，rxx,k,k为该 极化方向的空间相关矩阵的对角线元素。较佳地，所述进行递归平均的方式为力(")；^》,0-1) + (l-p)z,(n)，其中，xjn)为当前帧计算得到的波束增益，》(w-l)为前一帧的波束增益递归平均结果，》W为当前帧的波束增益递归平均结果，P为根据终端的移动速度确定的遗忘因子。 较佳地，进行合并处理的方式为最大比合并、等分合并或选择性合并。 较佳地，当两个极化方向对应的最大波束增益的比值小于预设阈值时，则采样最大比合并或等分合并进行所述合并处理；当两个极化方向对应的最大波束增益的比值大于或等于预设阈值时，则通过选择性合并方式，选择两个极化方向对应的最大波束增益中的较大值作为用户的DOA信息。 较佳地，当采样最大比合并时，确定当前帧中两个极化方向的最大接收功率，并按 照最大接收功率的比例，对两个极化方向的最大波束增益进行最大比合并。 由上述技术方案可见，本专利技术中，首先根据当前帧信号对两个极化方向的天线分 别进行信道估计得到相应极化方向的空间相关矩阵，并对应每一极化方向，利用EBB或G0B 算法确定各个到达角方向的接收功率；然后，对应每一极化方向，根据该极化方向的空间相 关矩阵和所述各个到达角方向的接收功率确定该极化方向对应的最大波束增益；最后，对 两个极化方向对应的最大波束增益进行合并处理，确定用户的D0A信息。通过上述方式，充 分利用两个极化方向的信息，从而获取更准确的D0A信息。附图说明 图1为双极化智能天线系统的示意图。 图2为不同极化方向下的信号传播示意图。 图3为本专利技术中双极化智能天线系统中的D0A估计方法总体流程图。 图4为本专利技术实施例一中双极化智能天线系统中的DOA估计方法总体流程图。 图5为本专利技术实施例二中双极化智能天线系统中的DOA估计方法总体流程图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术手段和优点更加清楚明白，以下结合附图对本专利技术做进 一步详细说明。 —方面，已经证明不同极化波(例如垂直极化和水平极化)之间存在着极化隔离， 具体说来就是水平线极化天线接收水平极化波，而不接收垂直线极化波；反之垂直极化天 线接收垂直极化波，而不接收水平极化波，这是由于天线的极化方向与接收电磁波的极化 方向相互正交。 另一方面，根据文献从终端到基站之间的水平极化路径与垂直极化路径是不相关 的，无线信号传送中经过多次的随机反射后，不同极化方向(无法极化方向的角度差是否 为90度)上的信号就变成相互独立。信号经过环境的多次反射与散射后，在接收端得到具 有不同幅度、时延与到达角的多径信号，如图2所示。 由图2可见，由于电磁波传输的特性，不同极化方向的电波经过相同的空间信道 后的多径分布特性存在差异，它们主径的AOA或者DOA是不同的，如果我们对不同极性的主 径DOA分别进行估计，然后对得到的DOA估计结果进行适当的合并处理则能够得到更精确 的用户位置信息，因此本专利技术的基本思想是分别确定两个极化方向的DOA信息，再通过合 并处理确定最终的DOA信息。 图3为本专利技术中双极化智能天线系统中的DOA估计方法总体流程图。如图3所示， 该方法包括 步骤301，对两个极化方向的天线分别进行信道估计得到相应极化方向的空间相 关矩阵，并对应每一极化方向，利用EBB或GOB算法确定各个到达角方向的接收功率。 步骤302，对应每一极化方向，根据该极化方向的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双极化智能天线系统中的ＤＯＡ估计方法，其特征在于，该方法包括：对两个极化方向的天线分别进行信道估计得到相应极化方向的空间相关矩阵，并对应每一极化方向，利用ＥＢＢ或ＧＯＢ算法确定各个到达角方向的接收功率；对应每一极化方向，根据该极化方向的空间相关矩阵和所述各个到达角方向的接收功率确定该极化方向对应的最大波束增益；对两个极化方向对应的最大波束增益进行合并处理，确定用户的ＤＯＡ信息。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王健康，杨春兰，沈志坚，宋健霞，
申请(专利权)人：鼎桥通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]