[發明專利]多徑信號到達時間和到達角度獲取方法及相關裝置

在審

• 申請號: 202110553482.3
• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113286362A
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發明（設計）人: 路兆銘;孟宛玉;初星河;王魯晗;溫向明
• 申請（專利權）人: 北京郵電大學
• 主分類號: H04W64/00
• 分類號: H04W64/00;G01S3/14;G01S3/46
• 代理公司: 北京風雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 王剛

本公開提供一種多徑信號到達時間和到達角度獲取方法及相關裝置，通過多根天線接收基站發送的經過多條路徑到達的信號，根據發送信號和接收信號的相關性，得到多徑信號到達時間；根據每根天線接收的每個子載波的信號和基站發送的每個子載波的信號構造信道頻率響應矩陣，并根據平滑信道頻率響應矩陣構造噪聲矩陣，根據不同子載波對于同一天線的相位差和不同天線對于同一子載波的相位差構造轉向矢量矩陣，利用轉向矢量矩陣和噪聲矩陣構造2D?MUSIC譜函數，并基于2D?MUSIC譜函數，根據多個到達時間，得到每個到達時間對應的到達角度，從而得到匹配的多徑信號到達時間和到達角度，能夠為無線信號定位提供精確的參數。

技術領域

本公開涉及無線信號定位技術領域，尤其涉及一種多徑信號到達時間和到達角度獲取方法及相關裝置。

背景技術

隨著物聯網技術的發展，基于位置感知的服務受到人們的極大關注，如何獲取高精度的位置信息成為人們研究的熱點。現有的定位方式多為基于傳感器的定位，例如全球導航衛星系統GNSS、激光雷達和慣性傳感器IMU等。基于衛星信號的定位技術已經相對成熟，但是由于衛星信號容易被遮擋導致這種定位方式更多地只能應用于空曠的戶外場景，同時激光雷達易受光線以及惡劣天氣的影響，而IMU容易產生累積誤差。

隨著5G移動通信系統的發展，網絡基礎設施的部署越來越廣泛，5G網絡的低延遲、高分辨率、高可靠性等使得無線信號定位更具吸引力，基于無線信號的定位可以利用現有的5G網絡基礎設施來定位聯網車輛，不受城市密集環境限制以及天氣影響，并且無需在車輛中安裝額外的傳感器設備。參數估計是無線信號定位的基礎，常用的參數包括信號到達時間和信號到達角度等。然而，在相關技術中，獲取的信號的到達時間和到達角度較為單一，不能為無線信號定位提供精確的參數。

發明內容

有鑒于此，本公開的目的在于提出一種多徑信號到達時間和到達角度獲取方法及相關裝置。

基于上述目的，本公開提供了一種多徑信號到達時間和到達角度獲取方法，包括：

獲取基站發出的信號作為發送信號，獲取多根天線接收的信號作為接收信號；

構造所述發送信號和所述接收信號的相關性函數，并將所述相關性函數中高于峰值閾值的多個峰值對應的時間作為多個到達時間；

根據每根所述天線接收的每個子載波的信號和所述基站發送的每個子載波的信號構造得到信道頻率響應矩陣，并根據所述信道頻率響應矩陣構造得到噪聲矩陣；

根據不同所述子載波對于同一所述天線的相位差和不同所述天線對于同一所述子載波的相位差構造得到轉向矢量矩陣；

根據所述噪聲矩陣和所述轉向矢量矩陣構造得到2D-MUSIC譜函數，并基于所述2D-MUSIC譜函數，根據多個所述到達時間，得到每個所述到達時間對應的到達角度。

基于同一發明構思，本公開提供了一種多徑信號到達時間和到達角度獲取裝置，包括：

信號獲取模塊，用于獲取基站發出的信號作為發送信號，獲取多根天線接收的信號作為接收信號；

到達時間確定模塊，用于構造所述發送信號和所述接收信號的相關性函數，并將所述相關性函數中高于峰值閾值的多個峰值對應的時間作為多個到達時間；

噪聲矩陣構造模塊，用于根據每根所述天線接收的每個子載波的信號和所述基站發送的每個子載波的信號構造得到信道頻率響應矩陣，并根據所述信道頻率響應矩陣構造得到噪聲矩陣；

轉向矢量矩陣構造模塊，用于根據不同所述子載波對于同一所述天線的相位差和不同所述天線對于同一所述子載波的相位差構造得到轉向矢量矩陣；

到達角度確定模塊，用于根據所述噪聲矩陣和所述轉向矢量矩陣構造得到2D-MUSIC譜函數，并基于所述2D-MUSIC譜函數，根據多個所述到達時間，得到每個所述到達時間對應的到達角度。