[发明专利]基于智能反射面的室内单接入点辐射源定位方法

说明书

本发明属于移动通信技术领域，具体涉及一种基于智能反射面的室内单接入点辐射源定位方法。本发明的方法利用智能反射面对多径信号的标记能力，实现单接入点室内定位；同时通过对环境进行分块，首先将用户定位于块内，再以块中心的最优IRS系数配置作为新的IRS系数，实现更高精度的定位。相比于基于指纹的室内定位和传统的基于多径识别的虚拟锚点定位系统，本发明既具有较高的定位精度，又大大降低了对环境模型的要求，具备更高的实用性。

技术领域

本发明属于室内定位技术领域，具体涉及一种利基于智能反射面的室内单接入点辐射源定位方法。

背景技术

定位技术的基本原理是测量GPS(Global Positioning System，全球定位系统)信号或现有蜂窝网络中的基站信号的到达时间、到达角，或到达时间差，再根据这些参数与用户和锚点位置的几何关系间接估计用户位置。由于障碍物和丰富的多径影响，上述定位方法的精度在室内会受到严重的影响，因此室内定位系统倾向于使用基于指纹的定位方法。相比于传统的室外定位系统，室内定位系统常采用WiFi信号作为载体，对环境中的RSSI(Received Signal Strength Indicator，接收信号的强度指示)进行采集与建模，形成指纹库，从而通过指纹的匹配完成定位，由于需要实时更新与维护指纹库，也带来了成本的增加。

出于降低成本与提升定位精度的目的，基于多径信号识别的室内定位作为一种新型的定位技术而提出。具体而言，来自已知平面的多径分量，如被光滑平整墙面反射的信号，可视为来自镜像对称的虚拟锚点的信号，从而利用多径分量的到达时间与到达角等信息，在单个接入点的场景下实现较高精度的定位。然而上述系统也存在实际应用的问题，因为完美的平面假设过于理想化，不平整的墙面对于计算虚拟锚点的位置将带来较大的误差。智能反射面(Intelligent Reflecting Surface，IRS)的提出为克服该局限提供了可能。IRS是一种电磁特性可编程重构的新型材料，电磁波在其表面的反射遵循广义的斯涅耳定律，因此可以将IRS看作锚点，识别通过IRS的多径信号完成定位。IRS以其无源、低成本、部署灵活的优势在移动通信领域受到了广泛的研究，尤其是在增强通信中的应用，这是由于反射系数经过优化后的IRS，可提高反射信号的功率，从而提升通信质量。因此，如何利用IRS可操纵多径信号的能力，建利实用的室内定位系统，并利用其增强信号的能力提升定位精度，是值得研究的课题。

发明内容

针对传统基于多径识别的室内定位的应用问题，本发明提出一种基于智能反射面的室内单接入点辐射源定位方案。

为更好地对本发明进行说明，先介绍本发明技术方案所用到的术语和系统结构。

ToA：Time of Arrival，到达时间。

AoA：Angle of Arrival，到达角。

AoI：Angle of Inclination，倾角。

BS：Base Station，基站。

UE：User-End，用户端。

PEB：Positioning Error Bound，定位误差界。

IRS：Intelligent Reflecting Surface，智能反射面，可以根据不同的偏置电压动态地改变自身电磁特性，从而优化无线信号的幅度、相位甚至极化方式。

IRS-IP：Intelligent Reflecting Surfaces Assisted Indoor Positioning，智能反射面辅助的室内定位。

图1(a)所示为本发明IRS-IP系统示意图，1(b)所示为UE-RIS_k-BS直射链路示意图：