球面共形陣列天線DOA估計的研究及實現(xiàn).pdf

1、高空平臺無線通信系統(tǒng)覆蓋范圍廣、傳播時延小，部署方便靈活，是地面通信系統(tǒng)和衛(wèi)星通信的有效補充。陣列信號處理技術(shù)是提高高空平臺通信系統(tǒng)性能的關(guān)鍵技術(shù)之一，考慮高空平臺的氣動特性，一般采用共形陣列天線。本文針對高空平臺無線通信系統(tǒng)特點，采用半球形共形天線陣列，研究了高空平臺的半球面共形陣列天線波達方向（DOA）估計算法及其實現(xiàn)技術(shù)。主要工作和貢獻有：
　?。?）提出了一種K-temporal-capon信源數(shù)未知的高精度DOA估計算法

2、。針對實際場景中信源數(shù)估計錯誤導(dǎo)致DOA估計方法失效以及現(xiàn)有未知信源數(shù)算法分辨率不高或者計算量大的問題，在傳統(tǒng)Capon算法和高精度未知信源數(shù)K-spatio-temporal算法的基礎(chǔ)上，提出了一種信源數(shù)未知的高精度DOA估計算法K-temporal-capon，該算法不需要預(yù)估信源數(shù)，不需要進行特征分解，秉承了K-spatio-temporal高分辨率特點和Capon計算量低的特點，仿真結(jié)果表明，在信源數(shù)未知條件下，該算法估計精度非

3、常接近高分辨MUSIC算法，具有很強的可行性和實用性。
　?。?）設(shè)計了一種半球面共形陣列DOA估計算法的實現(xiàn)方案。考慮到共形球面陣列天線DOA估計運算的復(fù)雜性，信號處理部分采用FPGA+DSP的硬件平臺，為了降低信號采樣率，選擇帶通采樣定理對中頻信號進行采樣，為了減少邏輯資源消耗并提高吞吐量，設(shè)計采用CORDIC算法對各路進行數(shù)字下變頻，針對DOA估計算法實現(xiàn)中涉及到的矩陣求逆和特征分解關(guān)鍵步驟，設(shè)計分別采用矩陣LU分解求逆法和

4、Jacobi特征分解方法，并進行了詳細的說明。這樣的方案設(shè)計，更加便于球面共形陣DOA估計的實現(xiàn)。
　?。?）針對共形球面5陣元子陣，在 FPGA+DSP硬件平臺上實現(xiàn)了K-temporal-capon算法和經(jīng)典MUSIC算法。5個接收通道通過AD9233以35MHZ采樣率對中頻信號進行采樣，然后，在EP3C120F780 Cyclone III FPGA中進行數(shù)字下變頻和構(gòu)建自相關(guān)矩陣，最后在 TMS320C6713B浮點 DS