1.一种基于波束空间矩阵束的三维参数估计方法,包括以下步骤:步骤一:考虑空间中天线数量为M的均匀线阵,阵列元素之间的距离为d,第l个波长为λ的信号源入射到均匀线阵,0≤l≤L,信号的方位角和飞行时间分别为θl和τl,移动速度为vl;将均匀线阵接收到Pt个CSI(Channel State Information)数据包构造成M×N×Pt三维CSI矩阵H,N为子载波数量,对应的矩阵束参数为P,K,R;为了消除数据中的噪声,矩阵束参数P,K,R的值分别取*
其中N为正整数,同时矩阵束参数满足以下条件,将三维CSI矩阵进行三次平滑处理,得到数据矩阵De式中,Dz为
其中,Dy,z为
步骤二:假设WP,WK,WR为DFT(Discrete Fourier Transform)矩阵,其维度分别为P×P,H H H H H HK×K,R×R;那么WP的第p行Wp,WK的第k行Wk,WR的第r行Wr分别可以写为其中,0≤p≤P‑1,0≤k≤K‑1,0≤r≤R‑1,上标H表示共轭转置,行向量 分别表示在空间频率 时的DFT波束方向;
H H
步骤三:分别选择WP ,WK 和 的最后m′,n′,q′行子矩阵得到 和
0≤m′≤P,0≤n′≤K,0≤q′≤R,上标rd表示矩阵减少维度, 表示Kronecker张量rd H积,那么[W ]写为
rd H rd rd
步骤四:将降低维度的矩阵[W ] 右乘数据矩阵De得到复数矩阵Yw ,取Yw 的实部和虚rd部构成Y ;
rd rd rd
Y =[Re{Yw },Im{Yw }] (9)rd rd rd
步骤五:对Y 进行奇异值分解,得到Y 的最大的L个左奇异向量Us ;
rd H
Y =UΣV (10)步骤六:根据波束bp(μi)和bp+η(μi),bk(μi)和bk+η(μi),br(μi)和br+η(μi)有η个不变式,分别构造选择矩阵 和步骤七:分别构造矩阵
其中,Im′,In′和Iq′分别为m′×m′,n′×n′,q′×q′的单位矩阵;
rd
步骤八:利用选择矩阵和左奇异向量Us 求解矩阵式中,上标 表示伪逆;
步骤九:估计ToF(Time of Flight),将矩阵 特征分解得到特征值 和特征向量矩阵A,反解特征值 并由小到大排列得到其中,Δf为子载波间隔;将 相同的特征向量,即A的列向量,按ToF从小到大顺序排列进行配对得到A′;
步骤十:构造矩阵 和
的对角元素分别产生 的特征值 和 的特征值 反解求得与 正确配对顺序的 和
其中,c和f分别为光速和载波频率,Δt为数据包时间间隔。
2.根据权利要求1所述的一种基于波束空间矩阵束的三维参数估计方法中步骤六,构造选择矩阵,包括以下步骤:根据两个波束bp(μi)和bp+η(μi),分别构造选择矩阵 和 由η个不变式产rd H
生的 和 通过垂直叠加得到,1≤η≤m′‑1, 维度为(m′‑η)×m′;如果子矩阵[WP ] 选H择WP 的p到p+m′‑1行,那么 的第a行除了第a个元素和第b个元素给出,其他元素全部为零,且1≤a≤m′‑η,将cos函数替换成sin函数产生 同理根据波束bk(μi)和bk+η(μi),br(μi)和br+η(μi)有η个不变式分别可得η个大小为(n′‑η)×n′的 矩阵和(q′‑η)×q′的 矩阵,分别将η个 矩阵垂直叠加得到选择矩阵