[发明专利]智能反射面辅助无线定位系统及其反射波束成形设计方法有效

专利信息
申请号: 202011488430.4 申请日: 2020-12-16
公开(公告)号: CN112637764B 公开(公告)日: 2021-10-29
发明(设计)人: 刘儿兀;刘轶铭 申请(专利权)人: 同济大学
主分类号: H04W4/02 分类号: H04W4/02;H04W64/00;H04B7/06;H04B7/08;H01Q15/14;H01Q21/00
代理公司: 上海科律专利代理事务所(特殊普通合伙) 31290 代理人: 叶凤
地址: 200092 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 智能 反射 辅助 无线 定位 系统 及其 波束 成形 设计 方法
【说明书】:

智能反射面辅助无线定位系统及其反射波束成形设计方法,本发明属于无线定位技术领域。智能反射面辅助无线定位系统,其特征在于,包括:系统模型、信道模型和接收信号模型。反射波束成形设计方法中采用交替优化:第一步,初始化智能反射面的反射波束成形;第二步,估计位置参数并更新;第三步,根据当前迭代轮次所估计的参数优化智能反射面的反射波束成形;第四步,判断是否收敛,如果不收敛则跳转到第二步,如果收敛则输出位置信息和反射波束成形设计。智能反射面辅助无线定位系统可以在视距链路被阻塞的情况下提供高精度(分米级甚至厘米级)的位置信息。

技术领域

本发明属于无线定位技术领域。

背景技术

Bourdoux等人在2020年6月发布的6G定位与传感白皮书[Bourdoux A,Barreto AN,van Liempd B,et al.6G White Paper on Localization and Sensing[J].ArXivpreprint:2006.01779,2020.]中指出,未来的6G系统不仅可以提供超高速、低时延的通信,而且由于其新的使能技术的应用,还可以实现高精度(分米级甚至厘米级)的无线定位。

当前的研究已经表明,大型天线阵列技术和毫米波技术可以有效的提升无线定位的精度。例如:

Jeong等人在文献[Jeong S,Simeone O,Haimovich A,et al.BeamformingDesign for Joint Localization and Data Transmission in Distributed AntennaSystem[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology,2015,64(1):62-76.]中提出了一种发射波束成形设计方法,可以提高分布式天线系统的定位精度。

Shahmansoori等人在文献[Shahmansoori A,Garcia G E,Destino G,etal.Position and Orientation Estimation Through Millimeter-Wave MIMO in 5GSystems[J].IEEE Transactions on Wireless Communications,2018,17(3):1822-1835.]中研究了毫米波情况下大规模MIMO系统中移动端位置和方向的估计问题。

Wang、Wu和Shen则在文献[Wang Y,Wu Y,Shen Y.Joint SpatiotemporalMultipath Mitigation in Large-Scale Array Localization[J].IEEE Transactionson Signal Processing,2019,67(3):783-797.]中证明了大规模MIMO定位采用非正交波形的情况下具有渐近空间正交性。

Zhou等人则重点研究了利用主动波束成形来减少定位误差的方法,并且提出了一种连续的定位和波束成形方案[Zhou B,Liu A,Lau V.Successive Localization andBeamforming in5G mmWave MIMO Communication Systems[J].IEEE Transactions onSignal Processing,2019,67(6):1620-1635.]。

但是,现有的技术方案存在如下问题:

1.定位的精度达不到分米级甚至厘米级的要求,需要进一步提高无线定位的精度。

2.在视距链路被阻塞的情况下,无法进行有效的定位。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题和不足,本发明提供一种(被动)反射波束成形设计方法,其在利用大型天线阵列技术和毫米波技术的基础上引入了智能反射面来提高无线定位的精度且降低位置估计的克拉美·罗下界。

本发明技术方案:

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