大规模MIMO系统中非相干分布源的二维波达方向高效波束空间算法

摘要： 在大规模多输入多输出（MIMO）系统中，精确的到达方向（DOA）估计对发射机进行下行链路预编码至关重要。本文研究采用均匀矩形阵列（URA）的大规模MIMO系统中非相干分布信源二维DOA估计问题。首先基于广义阵列流形，通过对URA观测向量进行波束空间变换获得波束空间阵列流形，并通过合理设计波束形成矩阵与选择阵列流形构建一种波束空间旋转不变结构；其次从波束空间阵列流形中提取两个阵列流形，推导出另一种波束空间旋转不变结构；最终采用总体最小二乘法估计标称方位角与俯仰角DOA。基于DOA估计结果，以闭式解给出对应角度扩展值。本方法避免了谱峰搜索并降低了矩阵运算维度，相比现有技术方案更具计算优势。数值结果表明，所提算法在大规模MIMO系统中的性能与传统估计器相当。