【摘 要】
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随着第五代移动通信系统（5th Generation Mobile Communication Systems,5G）的发展以及移动终端的普及,商场、医院、工厂、地下停车场等各种室内环境的定位越来越常见,精度需求也越来越高。由于5G具有大规模多输入多输出（Massive Multiple Input Multiple Output,Massive MIMO）以及低时延高带宽的通信特点,引起了国内外
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随着第五代移动通信系统（5th Generation Mobile Communication Systems,5G）的发展以及移动终端的普及,商场、医院、工厂、地下停车场等各种室内环境的定位越来越常见,精度需求也越来越高。由于5G具有大规模多输入多输出（Massive Multiple Input Multiple Output,Massive MIMO）以及低时延高带宽的通信特点,引起了国内外研究者的广泛关注。本文主要对基于5G信号室内定位的关键技术进行研究。首先,本文阐述了室内定位的研究背景和研究现状,主要定位手段包括Wi Fi（WirelessFidelity）信号定位、超宽带（Ultra Wide Band,UWB）信号定位和5G信号定位等,讨论了5G定位的优势,引出了本文的研究内容及意义。其次,本文介绍了常见的无线室内定位技术,参数估计算法,并给出了符号定时偏差和载波频率偏差的影响以及估计方法。针对信道估计,在最小二乘准则的基础上通过子载波平滑滤除噪声的干扰。再次,本文针对5G低频段信号及视距的定位环境,提出一种基于单基站的高精度的二维室内定位方法。所提出的方案不需要基站和用户设备之间的时间同步,并且在信噪比为12d B,信号带宽为10MHz,接收天线为24根的条件下便可以达到厘米级室内定位精度。具体来说,研究内容包括改进的角度-时间联合估计算法;提出基于波束成形的两种定位增强方法,并分析比较了天线数、带宽和噪声等因素对定位精度的影响。最后,本文使用5G毫米波频段信号分别针对视距环境和非视距环境,提出使用可重构智能表面（Reconfigurable Intelligent Surface,RIS）辅助的三维室内定位方法。其一,对于视距环境,使用单RIS辅助,首先分析定位误差的克拉美罗界并指导RIS元素相位的设置,然后提出基于多重信号分类（Multiple Signal Classification,MUSIC）算法和子载波波束成形的定位方法。其二,对于非视距环境,使用多个RIS辅助定位,并根据信号经过不同RIS的到达时间差（Time Difference of Arrival,TDOA）估计出用户的位置。仿真结果表明,在优化RIS元素相位的条件下,可以将定位精度的理论值从厘米级提升至毫米级。
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