一种双可重构智能表面辅助的毫米波单基站定位方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111983560A(43)申请公布日2020.11.24(21)申请号202010775219.4(22)申请日2020.08.05(71)申请人北京理工大学地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人郑重张竞文费泽松赵涵昱(74)专利代理机构北京正阳理工知识产权代理事务所(普通合伙)11639代理人张利萍(51)Int.Cl.G01S5/06(2006.01)G01S5/08(2006.01)G01S11/06(2006.01)权利要求书2页说明书8页附图3页(54)发明名称一种双可重构智能表面辅助的毫米波单基站定位方法(57)摘要一种双可重构智能表面辅助的毫米波单基站定位方法，属于无线定位技术领域。首先利用角度估计得到估计的角度信息，并由BS侧收集汇总；接着通过估计的角度信息和路径衰落信息从两个RIS中选择一个合适的RIS用于辅助定位，并设计该RIS的相移，然后由UE发送的定位参考信号经过直射路径和反射路径到达BS，BS通过求解两条路径的互相关函数得到路径时延差，进而估计出UE位置；其中，直射路径代表UE到BS路径，反射路径代表UE到RIS路径加RIS到BS路径。所述方法利用RIS辅助定位，仅需一个基站即可完成对用户设备的定位；对UE天线配置和软硬件水平要求极低，仅增加了极少的计算复杂度，有效消除了小区的定位“盲区”。CN111983560ACN111983560A权利要求书1/2页1.一种双可重构智能表面辅助的毫米波单基站定位方法，其特征在于：所述方法依托的场景为边长为L的二维正方形小区，小区内包含一个随机分布于小区内的单天线UE，为发送端，一个天线数目为N的BS，为接收端，以及两个对称放置于BS两侧的元素数目为M的RIS1和RIS2；UE，BS和RISid(id＝1,2)的坐标位置分别表示为u＝(ux,uy),b＝(bx,by)和sid＝(sx,id,sy,id)；以下无特殊说明时，直射路径代表UE到BS路径，反射路径代表UE到RIS路径加RIS到BS路径；所述定位方法，包括如下步骤：步骤1：利用角度估计算法得到估计的角度信息，并由BS侧收集汇总；步骤2：计算RIS1和RIS2对应的互相关函数峰值相对强度并选择辅助定位的RIS；步骤3：BS基于反射路径信道增益最大化原则确定所选择RIS的M个元素的相移；步骤4：BS通过相连的控制器，将步骤3确定的相移传达给RIS并经RIS调整M个元素的相移；步骤5：UE发送持续时间为t0，具有伪随机性的PRSx，并分别经过直射路径和反射路径到达BS，到达信号y(t)＝yd(t)+yr(t)；其中，yd(t)为经过直射路径到达的信号，yr(t)为经过反射路径到达的信号；步骤6：BS接收机设计结合矩阵，并对到达的信号经结合矩阵加权，得到加权后信号；其中，加权后信号包括加权后的直射路径以及反射路径的信号；步骤7：计算步骤6加权后信号的互相换函数，并且据此估计直射路径和反射路径的时延差，具体过程为：步骤7.1计算加权后的直射路径以及反射路径的信号的互相关函数R21(τ)；步骤7.2利用互相关函数R21(τ)估计直射路径和反射路径的时延差，将互相关函数除0时刻外的最大值对应的时间值作为时延差的估计值；步骤8：基于正弦定律，利用步骤1估计的角度信息和步骤7估计的路径时延差，计算得到UE位置坐标的估计值。2.根据权利要求1所述的一种双可重构智能表面辅助的毫米波单基站定位方法，其特征在于：步骤1中，估计的角度信息为各个路径角度信息的估计值，具体包括各路径的到达角与离开角。3.根据权利要求1所述的一种双可重构智能表面辅助的毫米波单基站定位方法，其特征在于：步骤2，具体为：若RIS1对应的互相关函数峰值相对强度大于RIS2，则选择RIS1作为辅助定位的RIS；否则，选择RIS2作为辅助定位的RIS。4.根据权利要求1所述的一种双可重构智能表面辅助的毫米波单基站定位方法，其特征在于：步骤3中，所选择RIS的M个元素的相移，即为反射路径信道增益最大化原则确定的最优解。5.根据权利要求1所述的一种双可重构智能表面辅助的毫米波单基站定位方法，其特征在于：步骤6，具体为：步骤6.1基于最大化BS接收信号功率的原则设计结合矩阵其中，w1等于直射路径的到达角的估计值对应的天线转向矢量的共轭转置，对应直射路2CN111983560A权利要求书2/2页径；w2等于反射路径的BS端到达角的估计值对应的天线转向矢量的共轭转置，对应反射路径；步骤6.2将结合矩阵W乘以接收信号y(t)，分别得到对应于直射路径的信号y1(t)和对应于反射路径的信号y2(t)。3CN111983560A说明书1/8页一种双可重构智能表面辅助的毫米波单基站定位