单比特大规模MIMO系统的非相干分布源角度参数估计方法

TN911.7; 针对大规模MIMO系统存在的高成本、高功耗问题以及在多径密集场景中基于点目标模型的波达方向估计方法性能恶化的难题,提出一种单比特大规模MIMO系统的非相干分布源角度参数估计方法.首先,利用反正弦定律恢复归一化无量化协方差矩阵;其次,构建核范数最小化目标函数以恢复低秩的空间谱矩阵,从而实现二维DOA的准确估计;然后,通过一阶泰勒展开重构无噪信号协方差矩阵,实现对角度扩展的精确估计;最后,还推导了单比特ID源角度参数估计的克拉美罗界,为性能分析提供理论依据.仿真结果表明,在信噪比为10 dB、快拍数为100、阵元数为36的条件下,该方法的DOA和角度扩展估计精度分别达到0.91°...

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Published in通信学报 Vol. 46; no. 1; pp. 1 - 12
Main Authors 刘亚鹏, 高洪元, 张志伟, 马静雅
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001 2025
Subjects
单比特大规模MIMO
克拉美罗界
角度参数估计
incoherently distributed source
one-bit massive MIMO
核范数最小化
angular parameter esti-mation
非相干分布源
nuclear norm minimization
Cramér-Rao bound
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Summary:TN911.7; 针对大规模MIMO系统存在的高成本、高功耗问题以及在多径密集场景中基于点目标模型的波达方向估计方法性能恶化的难题,提出一种单比特大规模MIMO系统的非相干分布源角度参数估计方法.首先,利用反正弦定律恢复归一化无量化协方差矩阵;其次,构建核范数最小化目标函数以恢复低秩的空间谱矩阵,从而实现二维DOA的准确估计;然后,通过一阶泰勒展开重构无噪信号协方差矩阵,实现对角度扩展的精确估计;最后,还推导了单比特ID源角度参数估计的克拉美罗界,为性能分析提供理论依据.仿真结果表明,在信噪比为10 dB、快拍数为100、阵元数为36的条件下,该方法的DOA和角度扩展估计精度分别达到0.91°和1.12°.与已有单比特方法相比,该方法有明显的性能优势,同时计算时间适中,在估计精度和计算效率之间取得了良好的平衡,有利于进一步推动在单比特大规模MIMO系统中的工程应用进程.
ISSN:1000-436X
DOI:10.11959/j.issn.1000-436x.2025007