三维毫米波极化大规模 MIMO 系统中非圆信号的 DOA 与极化估计
信号处理
2017-12-18 v1
摘要
本文提出了一种多信号分类（MUSIC）算法，用于三维（3-D）毫米波极化大规模/大规模多输入多输出（MIMO）系统中非圆信号的二维（2-D）波达方向（DOA）与极化估计。传统的基于 MUSIC 的算法只能通过谱搜索估计圆信号的 DOA 与极化，或估计非圆信号的 DOA。相比之下，所提算法中仅 DOA 估计需要谱搜索，而极化估计具有闭式表达式。首先，提出一种新颖的降维 MUSIC（DR-MUSIC）以低计算复杂度实现圆信号的 DOA 与极化估计。接着，基于四元数理论，提出一种名为四元数非圆 MUSIC（QNC-MUSIC）的新算法，以高估计精度对非圆信号进行参数估计。然后基于 QNC-MUSIC 的 DOA 估计结果，利用 DR-MUSIC 中极化估计的闭式表达式获得非圆信号的极化估计。此外，计算复杂度分析表明，与传统的 DOA 和极化估计算法相比，我们所提 QNC-MUSIC 和 DR-MUSIC 具有低得多的计算复杂度，尤其在信源数较大时。文中还推导了非圆信号二维 DOA 与极化参数估计的随机 Cramer-Rao 界（CRB）。最后，数值算例表明，在采用大规模/大规模 MIMO 系统时，所提算法能改善参数估计性能。
引用
@article{arxiv.1712.05587,
title = {DOA and Polarization Estimation for Non-Circular Signals in 3-D Millimeter Wave Polarized Massive MIMO Systems},
author = {Liangtian Wan and Kaihui Liu and Ying-Chang Liang and Tong Zhu},
journal= {arXiv preprint arXiv:1712.05587},
year = {2017}
}