CN117560762B 一種基于ris輔助的單接收天線doa估計方法 （上海普閱信息科技有限公司）

US2023344506A1,2023.10.26一種基于RIS輔助的單接收天線DOA估計方法本發明公開了一種基于RIS輔助的單接收天了非視距(NLOS)場景下的單天線DOA估計。其中包括：第一階段在RIS端選取均勻劃分的相移矢總體最小二乘(TLS)的思想克服實際應用中存在的RIS相移誤差問題，構建優化問題并通過Lanczos雙對角化投影簡化優化問題，然后使用了截斷SVD算法實現魯棒的協方差矩陣重構，最后通過協方差矩陣使用經典的MUSIC算法估計出2量up獲得基站的接收信號的平均功率pg，通過搜索接收信號的平均功率的最大值的方式估i,根據所述相移矢量i,獲得基站的接收信號的功率矩陣根據所述功率矩陣采用總體最小二乘法構建優化問題其中sl,p表示第p次測量時用戶發射的第l個信pp)]，pu表示第p次測量時p3R表示RIS端的接收信號的協方差矩陣，表后表示為：通過搜索接收信號的平均接收功率最大值的方式估計出DOA的粗略范圍所述的DOA的粗略范圍表示為：移矢量u,根據所述相移矢量i,獲得基站的接收信號的平均功率陣和誤差向量達到最小值，利用約束優化問題minliE,問lf,s.(?k+1和Vk分別表示Gx(k+4lE,lf,投影到Vk和Uk+1的子空間上，得到方差矩陣的向量形式r估計為：對i逆向量化得到i,得到重構的協與噪聲子空間Un正交時接收功率為最大值，通過MUSIC譜函數估計出最終的DOA，即：5[0002]可重構智能表面(ReconfigurableIntelligentSurface，簡稱RIS)是一種由許性方法包括基于子空間的多信號分類(MUSIC)和通過旋轉不變量技術估計信號參數[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種區別于傳感器陣列方法的單接受天線DOA移矢量u獲得基站的接收信號的平均功率p，通過搜索接收信述相移矢量u,獲得基站的接收信號的功率矩陣p,根據所述功率矩陣采用總體最小二乘6pl,p表示第p次測量時用戶發射的第lp)]，pu表示第p次測量時RISp端形成的相移矢量，表示第p次測量時RIS的第M個反射元的相移量，φM,p表示第p次測第p次測量時第l個用戶設備發射的信號，α(θL)表示L個用戶發射遠場窄帶信號的導向矢遠遠小于信號的相干時間，信號包絡在天線陣傳播時間內變化不大，即可認為sl＝sl,1≈信號的平均功率表示為：其中，[0013]R表示RIS端的接收信號的協方差矩陣，7測量后表示為：通過搜索接收信號的平均接收功率最大值的方式估計出(區+E)(r+Ar)=p→(區+E)r=+p,其中p=-(區+E)r,E表示相移誤差矩陣，r表示誤差向量；求解精確矩陣方程使相移誤差矩陣和誤差向量達到最小值，利用約束優化問題對所述精確矩陣方程的求解過程進行描述；的等價式：其8號協方差矩陣的向量形式r估計為：對i逆向量化得到i,得到重構的[0024]與現有技術相比，本發明的有益效果是：提出了一種新的RIS輔助NLOS場景下的DOA估計方法，在存在相移誤差的情況下，提出了一種高效的RIS相移和基于總最小二乘(TLS)準則的空間協方差矩陣重構兩階段方法。利用重構的空間協方差矩陣，利用傳統的系是基于附圖所示的方位或位置關系，其僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此上述術語不能理解為對本發明的限制。[0031]本發明提供一種區別于傳感器陣列方法的單接受天線DOA估計方法，該方法利用算成本低，并且能處理RIS在實際應用中產生的相移誤差問題，提高信號的定位和跟蹤能移矢量up獲得基站的接收信號的平均功率pg，通過搜索接收信號的平均功率的最大值的方9i,根據所述相移矢量u,獲得基站的接收信號的功率矩陣根據所述功率矩陣采用總體最小二乘[0036]在步驟1中，第p次測量時所述的RIS端的第m個反射元接收到的信號表示為：其中sl,p表示第p次測量時用戶發射的第l個信pp)]，pu表示第p次測量時RISp端形成的相移矢量，表示第p次測量時RIS的第M個反射元的相移量，φM,p表示第p次測第p次測量時第l個用戶設備發射的信號，α(θL)表示L個用戶發射遠場窄帶信號的導向矢遠遠小于信號的相干時間，信號包絡在天線陣傳播時間內變化不大，即可認為sl＝sl,1≈[0040]R表示RIS端的接收信號的協方差矩陣，測量后表示為：通過搜索接收信號的平均接收功率最大值的方式估計出DOA的粗略范圍js),所述的DOA的粗略范圍表示為：成相移矢量u,根據所述相移矢量i,獲得基站的接收信號的平均功率[0046](3.2)、考慮到實際應用中可能產生的相移誤差問題，利用總體最小二乘準則矩陣方程表示為：(區+E)(r+Ar)=p?(區+E)r=+p,其中F=-(區+E)r,E表示相移求解思路可以用約束優化問題minllE,問lf,s.(?+E)r-p+p進行描述；v2,...,vk]，所述的Vk、Uk+1v2,...,vk]，Lanczos迭代過程得到，所述的k次Lanczos迭代過程表示為：其的等價式：其號協方差矩陣的向量形式r估計為：對逆向量化得到得到重構[0053]下面通過仿真實驗分析本發明實施例所提出的一種基于RIS輔助的單接收天線[0054]仿真實驗：采用本發明實施例所提方法通過數值模擬驗證了所提出方