CN117560762B 一种基于ris辅助的单接收天线doa估计方法 （上海普阅信息科技有限公司）

US2023344506A1,2023.10.26一种基于RIS辅助的单接收天线DOA估计方法本发明公开了一种基于RIS辅助的单接收天了非视距(NLOS)场景下的单天线DOA估计。其中包括：第一阶段在RIS端选取均匀划分的相移矢总体最小二乘(TLS)的思想克服实际应用中存在的RIS相移误差问题，构建优化问题并通过Lanczos双对角化投影简化优化问题，然后使用了截断SVD算法实现鲁棒的协方差矩阵重构，最后通过协方差矩阵使用经典的MUSIC算法估计出2量up获得基站的接收信号的平均功率pg，通过搜索接收信号的平均功率的最大值的方式估i,根据所述相移矢量i,获得基站的接收信号的功率矩阵根据所述功率矩阵采用总体最小二乘法构建优化问题其中sl,p表示第p次测量时用户发射的第l个信pp)]，pu表示第p次测量时p3R表示RIS端的接收信号的协方差矩阵，表后表示为：通过搜索接收信号的平均接收功率最大值的方式估计出DOA的粗略范围所述的DOA的粗略范围表示为：移矢量u,根据所述相移矢量i,获得基站的接收信号的平均功率阵和误差向量达到最小值，利用约束优化问题minliE,问lf,s.(⃞k+1和Vk分别表示Gx(k+4lE,lf,投影到Vk和Uk+1的子空间上，得到方差矩阵的向量形式r估计为：对i逆向量化得到i,得到重构的协与噪声子空间Un正交时接收功率为最大值，通过MUSIC谱函数估计出最终的DOA，即：5[0002]可重构智能表面(ReconfigurableIntelligentSurface，简称RIS)是一种由许性方法包括基于子空间的多信号分类(MUSIC)和通过旋转不变量技术估计信号参数[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种区别于传感器阵列方法的单接受天线DOA移矢量u获得基站的接收信号的平均功率p，通过搜索接收信述相移矢量u,获得基站的接收信号的功率矩阵p,根据所述功率矩阵采用总体最小二乘6pl,p表示第p次测量时用户发射的第lp)]，pu表示第p次测量时RISp端形成的相移矢量，表示第p次测量时RIS的第M个反射元的相移量，φM,p表示第p次测第p次测量时第l个用户设备发射的信号，α(θL)表示L个用户发射远场窄带信号的导向矢远远小于信号的相干时间，信号包络在天线阵传播时间内变化不大，即可认为sl＝sl,1≈信号的平均功率表示为：其中，[0013]R表示RIS端的接收信号的协方差矩阵，7测量后表示为：通过搜索接收信号的平均接收功率最大值的方式估计出(区+E)(r+Ar)=p→(区+E)r=+p,其中p=-(区+E)r,E表示相移误差矩阵，r表示误差向量；求解精确矩阵方程使相移误差矩阵和误差向量达到最小值，利用约束优化问题对所述精确矩阵方程的求解过程进行描述；的等价式：其8号协方差矩阵的向量形式r估计为：对i逆向量化得到i,得到重构的[0024]与现有技术相比，本发明的有益效果是：提出了一种新的RIS辅助NLOS场景下的DOA估计方法，在存在相移误差的情况下，提出了一种高效的RIS相移和基于总最小二乘(TLS)准则的空间协方差矩阵重构两阶段方法。利用重构的空间协方差矩阵，利用传统的系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。[0031]本发明提供一种区别于传感器阵列方法的单接受天线DOA估计方法，该方法利用算成本低，并且能处理RIS在实际应用中产生的相移误差问题，提高信号的定位和跟踪能移矢量up获得基站的接收信号的平均功率pg，通过搜索接收信号的平均功率的最大值的方9i,根据所述相移矢量u,获得基站的接收信号的功率矩阵根据所述功率矩阵采用总体最小二乘[0036]在步骤1中，第p次测量时所述的RIS端的第m个反射元接收到的信号表示为：其中sl,p表示第p次测量时用户发射的第l个信pp)]，pu表示第p次测量时RISp端形成的相移矢量，表示第p次测量时RIS的第M个反射元的相移量，φM,p表示第p次测第p次测量时第l个用户设备发射的信号，α(θL)表示L个用户发射远场窄带信号的导向矢远远小于信号的相干时间，信号包络在天线阵传播时间内变化不大，即可认为sl＝sl,1≈[0040]R表示RIS端的接收信号的协方差矩阵，测量后表示为：通过搜索接收信号的平均接收功率最大值的方式估计出DOA的粗略范围js),所述的DOA的粗略范围表示为：成相移矢量u,根据所述相移矢量i,获得基站的接收信号的平均功率[0046](3.2)、考虑到实际应用中可能产生的相移误差问题，利用总体最小二乘准则矩阵方程表示为：(区+E)(r+Ar)=p⃞(区+E)r=+p,其中F=-(区+E)r,E表示相移求解思路可以用约束优化问题minllE,问lf,s.(⃞+E)r-p+p进行描述；v2,...,vk]，所述的Vk、Uk+1v2,...,vk]，Lanczos迭代过程得到，所述的k次Lanczos迭代过程表示为：其的等价式：其号协方差矩阵的向量形式r估计为：对逆向量化得到得到重构[0053]下面通过仿真实验分析本发明实施例所提出的一种基于RIS辅助的单接收天线[0054]仿真实验：采用本发明实施例所提方法通过数值模拟验证了所提出方