We consider the problem of joint three-dimensional localization and synchronization for a single-input single-output (SISO) system in the presence of a reconfigurable intelligent surface (RIS), equipped with a uniform planar array. First, we derive the Cram\'er-Rao bounds (CRBs) on the estimation error of the channel parameters, namely, the angle-of-departure (AOD), composed of azimuth and elevation, from RIS to the user equipment (UE) and times-of-arrival (TOAs) for the path from the base station (BS) to UE and BS-RIS-UE reflection. In order to avoid high-dimensional search over the parameter space, we devise a low-complexity estimation algorithm that performs two 1D searches over the TOAs and one 2D search over the AODs. Simulation results demonstrate that the considered RIS-aided wireless system can provide submeter-level positioning and synchronization accuracy, materializing the positioning capability of Beyond 5G networks even with single-antenna BS and UE. Furthermore, the proposed estimator is shown to attain the CRB at a wide interval of distances between UE and RIS. Finally, we also investigate the scaling of the position error bound with the number of RIS elements.


翻译:我们考虑了在装有统一的平面阵列的可重新配置的智能表面(RIS)条件下,单投入单产出(SISO)系统联合三维本地化和同步化的问题。首先,我们根据频道参数的估计误差,即由方位和高度组成的离心角(AOD),从RIS到用户设备(UE)和到达时间(TOAs),从基站到UE和BS-RIS-UE反射的路径,我们从中得出Cram\'er-Rao界限(CRBS)的估算误差,即频道参数,即离心角角(AOD)的估算误差。模拟结果表明,经过考虑的RIS无线系统可以提供亚米级定位和同步准确度,使5G网络的定位能力从UE到UE和BS-RIS反射镜(BS)的路径。为避免对参数空间进行高度搜索,我们设计了一个低兼容度估计算法,对TOA进行两次1D搜索,对A进行2D进行搜索。模拟结果模拟测试,最后显示的是R的距离,以达到CRRA的间隔。

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