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中国传媒大学杜建和获国家专利权

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龙图腾网获悉中国传媒大学申请的专利一种多RIS辅助下的WIFI参数估计与定位方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120111657B

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-01发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510570739.4,技术领域涉及:H04W64/00;该发明授权一种多RIS辅助下的WIFI参数估计与定位方法是由杜建和;韩馨漫;张峻玮;张鹏;关亚林设计研发完成,并于2025-05-06向国家知识产权局提交的专利申请。

一种多RIS辅助下的WIFI参数估计与定位方法在说明书摘要公布了:本发明提供了一种多RIS辅助下的WIFI参数估计与定位方法。针对存在复杂多径效应的室内场景,本发明首先将经由多RIS辅助得到的接收信号构造成基于张量的四阶平行因子模型;其次,利用子载波资源,采用虚拟天线阵列技术对模型进行重排,以满足张量分解唯一性;随后,采用四线性交替最小二乘算法对重排张量模型进行分解,并利用子空间方法实现多径信道参数提取;最后,采用一种免搜索的定位方法实现对用户与多RIS节点的精准定位。因此,本发明提出的在多RIS辅助下基于重排张量的室内联合估计定位具有精度高的优势,同时相比已有竞争方法具有更强的鲁棒性,因此更加符合实际通信系统的需求。

本发明授权一种多RIS辅助下的WIFI参数估计与定位方法在权利要求书中公布了:1.一种多RIS辅助下的WIFI参数估计与定位方法,其特征在于该方法包括: 在存在复杂多径的室内场景中,针对经过视距路径或经由室内多RIS反射的非视距路径至WIFI的CSI,构造基于张量的四阶平行因子模型,具体包括:考虑在一个OFDM室内系统中,子载波个数为K,假设位置已知的WIFI与位置未知的目标用户分别配备了W与U根天线,室内空间中分布多个无源RIS,每个RIS装载的元素个数为M,其中共L个位置未知RIS被用于反射CSI,且上述节点均采用均匀线性阵列,WIFI与目标用户之间存在1条视距路径与L条经由对应RIS反射的非视距路径,第k子载波对应的视距信道可以表示为 其中和分别是收发端的转向矢量,可以表示为 其中·H与[·]T分别表示共轭转置与转置操作,φR,0、θT,0、τ0和ρ0分别为目标用户至WIFI路径中到达角、离开角、到达时间和自由空间路径损耗,子载波间隔为Δf,相邻天线元素距离为半波长d=λ2,λ表示波长,对于非视距路径,第l个RIS至WIFI与目标用户至第l个RIS的信道分别为和其中k=1,2,...,K,l=1,2,...,L,对于第k子载波,第l个RIS和WIFI、目标用户之间的视距信道分别表示为 其中φR,l和θI,l分别表示第l个RIS至WIFI路径的到达角和离开角,φI,l和θT,l分别表示目标用户至第l个RIS路径的到达角和离开角,ρWR、τWR,l、与分别表示第l个RIS至WIFI路径的自由空间路径损耗、到达时间、收发端转向矢量,ρRU、τRU,l、与分别表示目标用户至第l个RIS路径的自由空间路径损耗、到达时间、收发端转向矢量,其中aφR,l、aθI,l、aφI,l和aθT,l具有与aφR,0和aθT,0相同的结构,WIFI和目标用户之间的信道在第k个子载波下可以表示为 其中是第l个RIS对应的相位控制矩阵,diag{·}为对角化操作,表示波束成形矢量,N[k]表示均值为零的加性高斯白噪声,第m个RIS元素上第u个发射天线到第w个接收天线在第k个子载波上的CSI可以表示为 其中表示四阶张量第k,u,w,m个元素, ρl=ρWR×ρRU和τl=τWR,l+τRU,l分别表示级联增益与级联时延,表示合并后的接收噪声,表示级联角,对于视距路径来说,接收端CSI的张量形式可以表示为 其中表示外积,为接收端的噪声张量,aτl、aφl、aθl和分别是第l条路径的到达时间、到达角、离开角与级联角的转向向量,可以表示为 利用子载波资源,采用虚拟天线阵列技术对接收到的CSI模型进行重排,进一步满足张量分解唯一性,具体包括:假设从总数K中共提取nu+nw+nm个子载波,分别用nu、nw和nm个子载波对发射天线、接收天线和RIS单元的规模进行扩充,并对虚拟天线阵列进行构建,重排后的转向向量可以表示为 其中表示克罗内克积,重构后的张量模型可以表示为 其中表示重排之后的噪声张量; 采用四线性交替最小二乘算法对重排张量模型进行分解,进一步利用子空间方法实现多径信道参数提取,具体包括:信道参数估计问题进一步表述为四阶低秩张量模型分解问题 其中 和分别表示因子矩阵 与的估计值,和分别表示τl、φl、θl和的估计值,||·||F表示求Frobenius范数操作,采用四线性交替最小二乘算法将原始问题划分为四个子问题进行优化,并通过迭代依次更新各个因子矩阵,直到收敛 其中⊙表示为Khatri-Rao积,Xn表示张量χ的模式-n展开式,分别为与 与分别表示因子矩阵与在第i+1次迭代的估计值,与分别表示因子矩阵与在第i次迭代的估计值,利用投影矩阵构建空间光谱根据估计出的因子矩阵进而采用光谱峰值搜索的方法估计参数 其中 表示zl的估计值,I表示单位矩阵; 利用系统几何约束关系以及估计得到的参数信息,采用一种免搜索的定位方法实现对用户与多RIS节点的精准定位,具体包括:用户目标位置第l个RIS位置与WIFI节点位置的空间几何关系可以表示为 τ0=||pU-pW||2c, θT,0=π+φR,0, τl=||pU-pR,l||2+||pW-pR,l||2c,l≥1, 其中||·||2表示对向量求模长,c表示光速,目标定位问题可以用最大似然估计问题来表示 其中与分别表示pU与pR,l的估计值,为了解决上述问题,采用一种基于几何的免搜索算法对pU与pR,l进行估计,对于第l条路径l=1,…,L,用户目标位置可以表示为 其中ηl∈[0,1]表示未知权重,与分别表示第l条路径的接收方向向量与发射方向向量,当l=0时,目标用户位置可以表示为其中rW,U=rW,0=-rU,0,对第l条路径下的信息重新排列后得到目标用户定位问题可以描述为线性方程的交点问题,成本函数可以定义为 其中γl≥0表示l条路径对应的取决于SNR的权重值,其最小二乘解通过最小化CpU得到 其中·-1表示求逆操作,在得到用户位置估计值后,反射节点的位置可以由线性方程pU+βUrU,l与pW+βWrW,l的交点表示,其中 的最小二乘解为

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