Gemeinsame Schätzung der Position und Geschwindigkeit mehrerer Ziele in einem terahertz-MIMO-OFDM-System basierend auf Tensorzerlegung

Ke LIU ,  

Shengfu ZHAO ,  

Weixin CHEN ,  

Zhen WANG ,  

Lingxiang LI ,  

Zhi CHEN ,  

Qiang XU ,  

Abstract

In diesem Artikel wird das Problem der gemeinsamen Schätzung der Position und Geschwindigkeit mehrerer Ziele in einem Mehr-Eingangs-Mehr-Ausgangs-System (MIMO) mit orthogonalen Frequenzmusterung (OFDM) in der Nahfeldkommunikation untersucht, basierend auf der Tensorzerlegung. Bei Betrachtung der sphärischen Frontsignale, die von jeder Antenne übertragen werden und sich im Frequenzbereich gegenseitig orthogonal sind, ist das Problem der Schätzung der Position und Geschwindigkeit mehrerer Ziele im Nahfeld, das ein sphärisches Wellenvordersignalmodell mit einschließt, äußerst schwierig zu lösen. Das sphärische Wellenvordersignalmodell weist jedoch eine höhere räumliche Auflösung auf und kann bei geeigneter Auslegung zur Verbesserung der Parameterschätzungsgenauigkeit verwendet werden. In diesem Artikel wird ein Nahfeld-Positionieralgorithmus (CP-NFL) auf der Grundlage der CANDECOMP/PARAFAC (CP)-Zerlegung für die gemeinsame Schätzung der Position und Geschwindigkeit mehrerer Ziele vorgeschlagen. Diese Methode stellt das empfangene Signal als dreidimensionalen Tensor dar; auf der Grundlage seiner Faktormatrizen wandelt sie das ursprüngliche nichtkonvexe Optimierungsproblem in ein konvexes Optimierungsproblem um und löst es unter Verwendung des CVX-Tools. Unsere Analysen zeigen, dass die vorgeschlagene Methode die Eindeutigkeit der CP-Zerlegung garantieren kann und dass der Berechnungsaufwand linear mit der Summe aus Unterträgeranzahl, OFDM-Symbolanzahl, Anzahl der Antennen und Anzahl der Ziele zusammenhängt. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass diese Methode gegenüber den bestehenden Methoden deutliche Vorteile in Bezug auf Schätzgenauigkeit und Berechnungsaufwand aufweist.

Keywords

Terahertz; Mehr-Eingangs-Mehr-Ausgangs-System mit orthogonalen Frequenzmusterung (MIMO-OFDM); Nahfeld-Positionierung (NFL); Geschwindigkeitsschätzung; Tensorzerlegung

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