基于对称和共轭MIMO的DOA估计新配置:Symmetric Sum Coarray与Co-prime设计

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本文是一篇发表在《电子通信学报》(International Journal of Electron Communications, AEÜ)上的研究论文,标题为"基于对称求和共轭阵的共质多输入多输出(MIMO)配置对于方向到达估计"。该研究关注于在射频信号处理领域中的一个重要问题——方向到达估计(Directional Arrival Estimation, DOA),特别是在无线通信和雷达系统中,准确的方向定位是至关重要的。 论文提出了一种新颖的不对称共质MIMO配置,其中发射机配备了M/4个传感器,每个传感器之间的间隔为N个单位,而接收机则有N/2个传感器,间距为M个单位。这种设计的独特之处在于,它将发射机和接收机分别划分成两个子阵列,从而能够充分利用共轭阵列技术。 在接收信号模型的基础上,作者利用了四个不同的求和共轭阵列(Symmetric Sum Coarray, SSC)来增强信号处理性能。通过将这些子数组的信号合并,可以提高空间分辨率和信噪比,从而提高了DOA估计的精度。此外,文中还探讨了开发出的对称求和共轭阵的差异共轭阵列(Difference Sum Symmetric Coarray, DSSC),这是一种通过矢量化方法进一步提升方向估计能力的技术。 文章的关键点包括: 1. 共质MIMO配置:共质配置有助于减少同步和时钟相位误差的影响,这对于多个天线之间的协作至关重要。 2. 对称求和共轭阵:利用信号的空间冗余,提供了额外的角度信息,有助于提高DOA估计的分辨率。 3. 空间度量:通过计算不同子阵列间的信号差分,可以得到更多的角度估计,增加了自由度(Degrees of Freedom, DoF),有助于减少噪声的影响。 4. 矢量化技术:在DSSC中,矢量化处理使得处理复杂度降低,同时保持了高精度的DOA估计。 总结来说,这篇论文不仅提出了一个创新的MIMO架构,还展示了如何通过共轭阵列技术优化DOA估计,并可能为无线通信和雷达系统的实时性能优化提供新的解决方案。这是一项重要的理论贡献,对于实际工程应用具有潜在的深远影响。