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移动通信系统的DOA定位技术是指利用接收到的无线信号来判定某一半径范围内发射信号终端实时位置的一种技术。在移动通信网络中,采用定位技术给用户提供所需的位置和方向等相关的服务,将会给人们的生活带来很多便利。在广泛采用阵列天线的第三代、第四代移动通信系统中,移动通信网络所提供的定位业务具有巨大的发展前景,移动终端的定位业务将得到更加广泛的应用。 本文在认真总结前人研究成果的基础上,以移动通信系统DOA定位参数估计方法作为研究对象。结合阵列信号处理、无线通信、高阶累积量及矩阵论等相关理论,对高斯白噪声、高斯有色噪声的加性噪声和多径环境下的远场窄带信号源的一维DOA定位参数、快速DOA定位参数和二维DOA定位参数估计方法的诸多关键问题进行了深入的研究。 本文的主要工作和研究成果包括以下几个方面: (1)建立了基于均匀线阵的信号接收数据模型,介绍了几种经典的一维DOA估计算法,主要研究了MUSIC算法、ESPRIT算法以及四阶累积量的方法。然后建立了多径情况下的数学模型,研究了经典的前后向平滑算法和解相干修正法,并进行了仿真分析。针对现有的一维DOA定位参数方法存在多径干扰时的缺点和不足,本文提出了基于矩阵分解的修正算法和噪声子空间重构算法,仿真结果表明,本文算法在低信噪比、小快拍数、存在近距离信源时仍有较好的性能。 (2)研究了基于QR分解、基于协方差矩阵子空间和基于总体最小二乘的快速DOA估计算法,并进行了仿真验证。针对现有的快速算法应用环境比较单一,分辨率不高,本文提出了基于改进的四阶累积量的快速算法,仿真结果表明,本文算法与现有算法相比,分辨性能显著提高,并且应用环境得以扩展。 (3)建立了基于均匀圆阵的信号接收模型,对经典的二维DOA估计算法—模式激励算法进行了研究和仿真分析。针对模式激励算法矩阵维数较多,特征值分解计算量较大,复杂度较高的问题,提出了一种新的算法,仿真实验证明了该算法的正确性和有效性。研究了圆阵对相干目标的二维DOA估计方法,在变换后的圆阵上应用空间平滑算法、矩阵重构算法和时间平滑方法实现圆阵列对相干源的高分辨方位估计,并进行了仿真分析。针对二维DOA定位参数估计,本文给出了基于改进的四阶累积量的二维DOA估计方法,仿真结果证明了该算法的可行性和优越性。