[發明專利]一種用于5G定位的傳播時延估計方法和裝置

在審

• 申請號: 202010934644.3
• 申請日: 2020-09-08
• 公開（公告）號: CN112034419A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 鄧中亮;鄭心雨;王翰華;付瀟;劉雯
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: G01S5/02
• 分類號: G01S5/02
• 代理公司: 北京柏杉松知識產權代理事務所(普通合伙) 11413
• 代理人: 丁蕓;馬敬

本發明實施例提供了一種用于5G定位的傳播時延估計方法和裝置，其中，方法可以包括獲得發射信號經過信道后的接收信號；消除接收信號中NLOS路徑對應的信號，得到消除后信號；計算消除后信號的協方差矩陣；基于非監督多徑估計算法確定多徑數目；基于多徑數目，對協方差矩陣進行矩陣分解，得到噪聲子空間對應的噪聲子空間矩陣；根據消除后的信號對應的信號導向量和噪聲子空間矩陣，確定多重信號分類算法MUSIC譜函數；搜索MUSIC譜函數的峰值，并將峰值對應的時延作為傳播時延估計值。通過本發明實施例提供的用于5G定位的傳播時延估計方法和裝置，能夠實現在非視距傳輸場景下，降低時延估計的誤差。

技術領域

本發明涉及通信技術領域，特別是涉及一種用于5G定位的傳播時延估計方法和裝置。

背景技術

基于移動通信技術(5th generation mobile networks或5th generationwireless systems，5G)的定位方法主要包括：基于下行到達時間差(Down Link TimeDifference of Arrival，DL-TDOA)的定位方法、基于到達角度(Angle of Arrival，AOA)的定位方法，以及聯合AOA與到達時間(Time of Arrival，TOA)的單基站定位方法等，其中，基于DL-TDOA和聯合AOA與TOA的定位方法都需要對5G信號進行精確的傳播時延估計。

時延估計算法可以分為基于相關的時延估計算法和基于子空間的超分辨率算法，基于子空間的超分辨率算法相比于基于相關的時延估計算法具有更高的傳播時延估計精度，其中，多重信號分類算法(Multiple Signal Classification，MUSIC)是一種常用的基于子空間的超分辨率算法，它利用接收信號導向矢量與其協方差矩陣的噪聲子空間的正交性進行時延估計。

現有的基于MUSIC的信號時延估計方法流程如圖1所示，首先對接收信號進行互相關矩陣的運算，然后通過給定的已知的多徑數進行矩陣的特征值分解，分解為信號子空間和噪聲子空間，利用信號子空間的導向矢量與噪聲子空間正交的原理，對MUSIC譜函數進行計算，并對MUSIC譜的峰值進行搜索，峰值所對應的時延就是信號傳播時延的估計值。具體過程見如下描述：

在一個時延估計過程中，假設離散發射信號為s_T(n)，經過多路徑傳輸的接收信號為：

其中，s_R(n)為接收信號，N_M為多路徑傳輸中的多徑數目，k為路徑標識，α_k為每條路徑的衰減，τ_k為每條路徑的時延，n為信號采樣點索引，ω(n)為噪聲。將接收信息矩陣化表示：

S_R＝Aλ+W

其中，S_R＝[s_R(0) s_R(1) … s_R(N-1)]^T是接收信號的矩陣表示，N為基帶信號的采樣點數目，

A＝[a(τ₀) a(τ₁) … a(τ_K-1)]，a(τ_i)＝[s_T(0-τ_i) s_T(1-τ_i) … s_T(N-1-τ_i)]^T，

λ＝[α₁ α₂ … α_K]^T，W＝[ω(0) ω(1) … ω(N-1)]^T

計算接收信號的協方差矩陣：

對協方差矩陣進行特征值分解，可以分解為信號子空間和噪聲子空間：