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🔥 内容介绍
DOA估计是无线通信领域中的一个重要问题，它是指通过接收到的信号来确定信号源的方向。在实际应用中，DOA估计有很多种方法，其中常用的方法包括MUSIC、root-MUSIC、MVDR算法、空间平滑MUSIC算法等。
均匀线阵是一种常见的接收天线阵列，它由若干个等间距的天线组成。在均匀线阵中，由于天线间距相等，因此可以采用简单的MUSIC算法进行DOA估计。MUSIC算法是一种基于信号子空间和噪声子空间的方法，它通过对接收信号进行特征值分解，从而得到信号子空间和噪声子空间，进而实现DOA估计。
非均匀线阵是一种天线间距不等的天线阵列。在非均匀线阵中，可以采用root-MUSIC算法进行DOA估计。root-MUSIC算法是一种基于信号子空间的方法，它通过对接收信号进行特征值分解，从而得到信号子空间的根向量，进而实现DOA估计。
子空间拟合估计是一种常用的DOA估计方法，它可以适用于各种类型的天线阵列。在子空间拟合估计中，首先需要对接收信号进行特征值分解，然后通过最小二乘法来拟合信号子空间和噪声子空间，进而实现DOA估计。
空间平滑MUSIC算法是一种基于MUSIC算法的改进方法，它可以有效地降低噪声对DOA估计的影响。在空间平滑MUSIC算法中，首先需要对接收信号进行特征值分解，然后通过对信号子空间进行平滑处理，进而实现DOA估计。
总的来说，DOA估计是一个非常重要的问题，它在无线通信领域中有着广泛的应用。在实际应用中，根据不同的天线阵列类型和信号特征，可以选择不同的DOA估计方法来实现准确的方向估计。
📣 部分代码
clear; close all; clc;
% 本代码包含LS-ESPRIT、TLS-ESPRIT
%% 参数设置
N = 12; % 阵元个数
M = 7; % 信源个数
theta = [-55 -40 -15 0 20 40 60]; % 信号来向(°)
snr = 1; % 信噪比
K = 1024; % 快拍数
%% 生成M个来向的阵列流形信号相位差
wavelen = 1; % 来波信号波长为1
dd = wavelen / 2; % 阵元间距d = wavelen/2
d = 0:dd:(N-1)*dd; % 构建阵列坐标
A = exp(-1i.*2*pi*d.'*sind(theta)/wavelen); % 构建阵列流形，即信号来向
%% 发射M组随机信号，长度1024
S = randn(M, K) + 1i .* randn(M, K); % 构建不相关信号
X = A * S; % 对信号来向进行仿真
X1 = awgn(X, snr, 'measured'); % 加入噪声，产生小特征值
%%
Rxx1 = X1 * X1' / K;
[Q, ~] = eig(Rxx1);
s = Q(:, end-M+1:end);
s1 = s(1:N-1, :);
s2 = s(2:N, :);
%% LS-ESPRIT
wa = s2 / s1;
[~, Dw] = eig(wa);
f= diag(Dw)';
source_doa = zeros(1, M);
for j = N-M:N-1
source_doa(j-(N-M)+1) = asind(angle(f(j))/pi/2/dd*wavelen);
end
disp('source_doa');
source_doa = sort(source_doa);
disp(source_doa);
mse = 0;
for i = 1:M
mse = mse + (source_doa(i) - theta(i))^2;
end
disp('角度均方误差mse = '); disp(mse / M);
%% TLS-ESPRIT
s12 = [s1, s2];
[Es, Ds] = eig(s12'* s12);
Ess = diag(Ds)';
[Ess, I] = sort(Ess);
Es = fliplr(Es(:, I));%按特征值从大到小排序,找出最小的特征值约等于0.
C = mat2cell(Es, [M,M], [M M]);
U12 = cell2mat(C(1, 2));
U22 = cell2mat(C(2, 2));
fi = -U12 / U22;
[~, Df] = eig(fi);
f = diag(Df)';
source_doa_t = zeros(1,M);
for j = 1:M
source_doa_t(j) = asind(angle(f(j))/pi/2/dd*wavelen);
end
disp('doa angle:');
source_doa_t = sort(source_doa_t);
disp(source_doa_t);
mse = 0;
for i = 1:M
mse = mse + (source_doa_t(i) - theta(i))^2;
end
disp('角度均方误差mse = ');
disp(mse / M);⛳️ 运行结果
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🔗 参考文献
[1] 孙旭,吴鹏,黄广超,等.一种基于去相干的酉Root-MUSIC算法的DOA估计方法:CN202110607259.2[P].CN202110607259.2[2023-10-10].
[2] 张晓琳.基于均匀线阵的宽带信号DOA估计算法研究[D].河北科技大学,2016.
[3] 赵泽鑫.基于互相关MUSIC的DOA估计算法研究[D].华南理工大学,2016.