毫米波定位系统的联合角度估计误差分析与三维定位算法设计

在本文中，我们提出了一个综合框架，用于联合分析毫米波（mmWave）定位系统的角度估计误差并设计三维（3D）定位算法。首先，我们通过对锚点应用二维离散傅里叶变换（2D-DFT）算法来估计到达角（AoAs）。基于2D-DFT算法的特性，从概率密度函数（PDF）的角度分析了角度估计误差。分析表明，所推导的角度估计误差是非高斯的，这与现有工作不同。其次，通过采用三角函数的一阶线性近似，简化了AoA估计误差PDF的复杂表达式。然后，我们基于推导的PDF得出了方差的复杂表达式。具体而言，对于方位角估计误差，根据PDF的不同非零区间分别进行积分得到方差。最后，我们应用加权最小二乘（WLS）算法，利用估计的AoAs和获得的非高斯方差来估计MU的3D位置。大量仿真结果证实了所推导的角度估计误差是非高斯的，并证明了所提框架的优越性。