基于混合精度ADCs混合结构的DOA估计性能分析方法及系统

本发明涉及无线通信，特别涉及一种基于混合精度模数转换器(adcs)混合结构的波达方向(doa)估计性能分析方法及系统。

背景技术：

1、波达方向(direction of arrival,doa)是指空间信号的到达方向(各个信号到达阵列参考阵元的方向角，简称波达方向)，doa估计广泛运用于雷达探测、信道估计和同感一体化等领域中。

2、随着5g的大力推广和6g的飞速发展，大规模/超大规模多输入多输出(mimo)已成通信系统必需的硬件。但是，随着天线数的增长和射频频率的提高，天线阵列的成本和能耗约飞速提升，成为了新技术普及的阻碍。近些年来，为了解决这个问题，研究人员提出了混合结构以减少射频链个数，同时引入低精度adcs来进一步降低功耗和成本。不过，纯低精度的结构会使得性能损失过多，因此混合精度adcs的天线结构更受青睐。

3、目前，已经有许多研究分析了混合结构和混合精度adcs的通信性能，但是还没有研究调查doa估计在这种构型下的性能，因此无法为实际运用提供理论基础。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种基于混合精度adcs混合结构的doa估计性能分析方法及系统，分析这种天线结构下的性能损失，从而为实际运用提供理论基础。

2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：一种基于混合精度adcs混合结构的doa估计性能分析方法，包括以下步骤：

3、步骤1，根据混合精度adcs混合结构天线阵列，建立接收信号数学模型；

4、步骤2，对低精度adcs的离散量化过程，运用可加性量化噪声模型进行建模，将离散的信号转化为连续信号；

5、步骤3，针对所得连续信号，推导出对应的克拉美罗下界即crlb闭式表达式；

6、步骤4，根据crlb进一步推导出性能损失因子和能量效率因子，并根据具体的性能损失和能量效率进行低精度adcs的选择。

7、一种基于混合精度adcs混合结构的doa估计性能分析系统，该系统用于实现权利要求1～5任一项所述的基于混合精度adcs混合结构的doa估计性能分析方法，所述系统包括接收信号数学模型构建模块、离散信号转化模块、crlb计算模块、性能损失和能量效率确定模块，其中：

8、数学模型构建模块，根据混合精度adcs混合结构天线阵列，建立接收信号数学模型；

9、离散信号转化模块，对低精度adcs的离散量化过程，运用可加性量化噪声模型进行建模，将离散的信号转化为连续信号；

10、crlb计算模块，针对所得连续信号，推导出对应的克拉美罗下界即crlb闭式表达式；

11、性能损失和能量效率确定模块，根据crlb进一步推导出性能损失因子和能量效率因子，并根据具体的性能损失和能量效率进行低精度adcs的选择。

12、一种移动终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述的基于混合精度adcs混合结构的doa估计性能分析方法。

13、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的基于混合精度adcs混合结构的doa估计性能分析方法。

14、本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)考虑了混合结构和混合精度adcs的天线结构，具有更低的成本和功耗；(2)率先分析了这种天线结构下的性能损失，从而为实际运用提供理论基础；(3)考虑了能量效率，系统可以达到最高能量效率。

15、本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种基于混合精度adcs混合结构的doa估计性能分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于混合精度adcs混合结构的doa估计性能分析方法，其特征在于，步骤1中，根据混合精度adcs混合结构天线阵列，建立接收信号数学模型，具体如下：

3.根据权利要求2所述的基于混合精度adcs混合结构的doa估计性能分析方法，其特征在于，步骤2中，对低精度adcs的离散量化过程，运用可加性量化噪声模型进行建模，将离散的信号转化为连续信号，具体如下：

4.根据权利要求3所述的基于混合精度adcs混合结构的doa估计性能分析方法，其特征在于，步骤3中，针对所得连续信号，推导出对应的克拉美罗下界即crlb闭式表达式，具体如下：

5.根据权利要求4所述的基于混合精度adcs混合结构的doa估计性能分析方法，其特征在于，步骤4中，根据crlb进一步推导出性能损失因子和能量效率因子，具体如下：

6.一种基于混合精度adcs混合结构的doa估计性能分析系统，其特征在于，该系统用于实现权利要求1～5任一项所述的基于混合精度adcs混合结构的doa估计性能分析方法，所述系统包括接收信号数学模型构建模块、离散信号转化模块、crlb计算模块、性能损失和能量效率确定模块，其中：

7.一种移动终端，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1～5任一项所述的基于混合精度adcs混合结构的doa估计性能分析方法。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1～5任一项所述的基于混合精度adcs混合结构的doa估计性能分析方法。

技术总结
本发明公开了一种基于混合精度ADCs混合结构的DOA估计性能分析方法及系统。该方法步骤如下：根据混合精度ADCs混合结构天线阵列，建立接收信号数学模型；对低精度ADCs的离散量化过程，运用可加性量化噪声模型进行建模，将离散的信号转化为连续信号；针对所得连续信号，推导出对应的克拉美罗下界即CRLB闭式表达式；根据CRLB进一步推导出性能损失因子和能量效率因子，并根据具体的性能损失和能量效率进行低精度ADCs的选择。所述系统包括接收信号数学模型构建模块、离散信号转化模块、CRLB计算模块、性能损失和能量效率确定模块。本发明通过分析混合精度ADCs混合结构下的性能损失，从而为实际运用提供理论基础。

技术研发人员：束锋,史柏华,李逸凡,石伟萍,李丹琦,邹骏
受保护的技术使用者：南京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15