夏莘媛，高鹏飞，戴　静

(1.河北工业大学 电子信息工程学院，天津 300401；2.中国人民解放军95900部队，河南 开封 475000；3.华北理工大学 迁安学院，河北 迁安 064400)



基于压缩感知的智能天线DOA估计算法

夏莘媛1，高鹏飞2，戴静3

(1.河北工业大学 电子信息工程学院，天津 300401；2.中国人民解放军95900部队，河南 开封 475000；3.华北理工大学 迁安学院，河北 迁安 064400)

波达方向(direction of arrival, DOA)估计是利用具有一定空间结构的天线阵元对空间信源的来波方向进行估计。为解决MUSIC算法和ESPRIT算法在智能天线DOA估计中空间谱分辨率和抗噪声性能方面的不足，依据压缩感知理论的贪婪算法思想，将匹配追踪(matching pursuit, MP)算法和子空间追踪(subspace pursuit, SP)算法应用在DOA估计中，即提出2种新的算法MP-DOA和SP-DOA。这2种算法主要包括原子库建立、信号投影、最佳匹配原子筛选及信号特征提取等过程。4种算法的仿真实验与对比分析结果表明，MP-DOA算法在低信噪比情况下较其他3种算法性能更优越，SP-DOA算法在角度分辨率和对信源数的包容方面的性能较其他3种算法优越，也验证了应用压缩感知理论的优越性。

波达方向估计；压缩感知；匹配追踪(MP)算法；子空间追踪(SP)算法

0　引　言

智能天线是一种具有测向和波束形成能力的天线阵列，其中波达方向(direction of arrival, DOA)估计是利用智能天线阵元对空间信源的来波方向进行估计，它在智能天线系统中扮演重要角色[1]。常规波束形成(conventional beam-forming, CBF)算法是最早的 DOA 空间谱估计算法[2]，随后Capon 算法较之CBF算法提高了谱估计算法的分辨率。由R.O.Schmidr[3]于1979提出并于1986年发表的MUSIC算法，则大范围地提高了DOA估计的算法性能，它通过利用噪声子空间与信号子空间正交计算出空间谱函数，然后搜索谱峰，得到了DOA估计的方向参数。……