基于信道状态信息测距的Wi-Fi室内定位误差界分析方法

相较常用于室内定位的Wi-Fi接收信号强度(RSS),Wi-Fi信道状态信息(CSI)包含了信号传输过程中更细粒度的物理层信息(如各个子载波的幅值和相位),故可将其用于较精确的测距以实现较高的Wi-Fi室内定位精度.由于现有基于CSI测距的定位方法普遍缺少关于定位误差界的理论分析,从而导致难以对不同定位方法的理想性能进行比较.因此,该文提出一种基于CSI测距的Wi-Fi室内定位误差界分析方法,其在室内信号传播模型的基础上,考虑路径损耗、阴影衰落和多径效应与定位精度的关系,利用克拉美罗下界(CRLB)推导了时钟异步效应下基于CSI测距的定位误差界.此外,通过实验对比,分析了实际定位误差与所推导的定位误差界之间的差异,并讨论了不同实验参数对定位性能的影响.     

基于信道状态的室内定位技术研究

传统的室内定位技术由于RSSI受限于多径效应和时间波动性,定位效果具有很大的不稳定性。本文采用细粒化的无线状态信道信息,即通过对物理层信道响应的测量来减少多径干扰,并实现采用OFDM和MIMO技术的新一代无线网络条件下的室内定位新方法。本文分析了定位算法的系统设计,通过802.11n无线网卡采集OFDM系统中特性信道状态信息的频率分集特性参数并经过校准,使之应用于室内定位算法。仿真结果显示相比于传统基于RSSI的定位方法,基于信道状态信息的室内定位系统具有更好的定位精度和稳定性。     

利用信道状态信息的室内定位技术

多径效应导致基于信号接收强度（RSSI）的室内定位方法精度不高,采用更细粒度的物理层信道状态信息（CSI）可以区分不同路径,提高定位精度。在已有基于CSI室内定位方法的基础上,通过改进对数距离路径损耗模型,得到CSI与传输距离的关系,并结合目标位置所测得的CSI值回归出目标与发射端的距离,最后通过三边定位法预测出目标的位置坐标。实验表明,相比基于RSSI的定位方法以及已有的基于CSI的定位方法,所提方法2 m以内的误差概率提高了将近40%和20%,有效提高了定位精度。     

基于信道状态信息幅值-相位的被动式室内指纹定位

基于信道状态信息(CSI)的室内定位技术近几年备受关注。已提出的室内定位方案主要在适用性和定位精度等方面进行不断地创新和改进。该文提出一种被动式的1发2收指纹室内定位系统。用两个固定接收端采集CSI数据,信号预处理阶段对CSI幅值进行奇异值去除与低通滤波,用线性拟合的方法对CSI相位进行校正,将两个接收端采集处理得到的CSI幅值和相位信息共同作为指纹,最终通过全连接神经网络对指纹样本进行训练,并与采集到的实时数据进行匹配识别。实验表明,采用两个接收端以及幅值和相位结合定位的方法,匹配识别率达到了98%,定位精度达到0.69 m。证明该系统能精确有效地实现室内定位。

     

基于Wi-Fi的室内实时角度定位算法

针对现有商用Wi-Fi接入点(Access Point,AP)天线的个数限制了基于多天线到达角(Angle of Arrival,AoA)高精度定位的问题,本文提出了一种基于Wi-Fi的室内实时角度定位算法.提出了基于Wi-Fi系统的角度估计算法,能够在天线数量以及快拍数少的情况下快速地估计直视(Line of Sig...     

基于Wi-Fi的室内定位技术研究

近年来,位置服务的相关技术和产业向室内发展,主要发展动力是室内位置服务应用范围很广且能带来巨大的商业潜能。各大运营商分别制定了大规模战略目标,促进新业务趁此机会迅速转型。文章首先介绍了当前主要的室内定位技术,然后在对基于Wi-Fi的室内定位技术的工作原理作出说明,结合各大运营商的Wi-Fi部署情况和各大商场内部对精准定位的需求,重点对RSSI和CSI技术来进行研究。     

基于迁移学习提高WiFi室内定位中信道状态信息指纹库的鲁棒性

基于信道状态信息(CSI)数据的WiFi指纹可用于室内定位。与信号强度值(RSSI)数据相比,CSI具有更高的数据信息粒度,并且可以在多个子载波上获得。当使用CSI数据进行室内定位时,相对于RSSI可以获得更好的结果。然而,无论使用RSSI还是CSI信号,在室内定位部署期间的一段时间后,室内环境通常会发生变化,并且基于测试数据的指纹数据库通常会恶化甚至失效。该文提出使用迁移学习算法来建立用于室内定位的指纹数据库。迁移学习的优势在于,可以使用较少的数据来获得更好的迁移训练结果。该文使用迁移学习来迁移指纹数据库的预测,延长指纹数据库的生命周期,并提高室内定位的鲁棒性。经过实验,1周后室内定位准确率保持在98%,两周后保持在97%。在相同成本下,该模型的生命周期和定位精度高于长短期记忆网络(LSTM)、卷积神经网络(CNN)、支持向量机(SVM)、深度神经网络(DNN)和其他定位系统。     

基于Wi-Fi的室内测时差定位方法

近年来室内Wi-Fi定位技术快速发展,已有多种定位方法投入商业运用。为满足用户对室内定位的更高精准度的要求,文章旨在研究基于室内Wi-Fi定位改进的测到达时差定位方法,采用高精度的相对时统、脉冲测时差及四站三双曲面定位技术,进一步提高定位精度,对Wi-Fi定位家族(体系)加强、补充和丰富。     

CAEFi:基于卷积自编码器降维的信道状态信息指纹室内定位方法

针对提高Wi-Fi指纹室内定位技术性能,该文首先提出一种基于卷积神经网络(CNN)的信道状态信息(CSI)指纹室内定位方法。该方法在离线阶段联合CSI幅度差和相位差信息对CNN模型进行训练。在廊厅和实验室两种不同室内定位场景进行了定位实验,分别获得了25 cm和48 cm的平均定位误差;然后,在此基础上重点针对提高基于CNN的CSI室内定位时效性,引入卷积自编码器(CAE)实现CSI的降维处理,在保证原始定位方法精度的前提下,定位时间提高了40%,同时将内存消耗降低到原算法的1/15,实验结果验证了所提算法的有效性。     

基于Wi-Fi即时定位与映射像素模板匹配的室内运动地图构建与定位

传统指纹定位方法由于建库人力时间开销大、系统通用性不强约束着指纹定位系统的推广,为了解决该问题同时结合即时定位与映射(SLAM)技术的优势,该文提出一种新的Wi-Fi/微机电系统(MEMS)融合室内运动地图构建与定位方法。首先利用行人航迹推算(PDR)、最小描述长度(MDL)原则和基于密度的空间聚类算法(DBSCAN)对众包运动轨迹进行预处理,提出基于轨迹主路径的运动地图构建方法。之后提出基于像素模板的地图匹配方法获取地图的绝对位置,并采用抗差扩展卡尔曼滤波(EKF)对目标位置进行最优估计。实验结果表明,所提聚类方法可以准确构建各区域运动地图,在少量的人力时间开销下实现较高的定位精度。     

基于过时信道信息的多用户中继网络性能分析

该文对基于非实时信道状态信息(Channel State Information, CSI)的多用户放大转发(Amplify-and- Forward, AF)协作通信系统的性能进行分析。系统采用一点对多点的通信系统模型,中继节点根据过时的CSI选择用户。通过推导得出中断概率、信道容量和符号错误概率(Symbol Error Rate, SER)的近似表达式。理论分析适用于链路同分布或者非同分布。仿真结果验证理论的正确性,并说明了各种参数对系统性能的影响。同时指出,增加用户数并不能提高系统性能,性能的提高可以通过改变中继的位置来实现。     

非理想信道状态信息的认知无线网络下行功率分配和波束赋形方法

针对非理想信道状态信息(CSI)条件下工作于underlay模式的认知无线网络(CRN)多用户下行功率分配和波束赋形研究中普遍存在的问题,包括忽略主网络(PN)对认知用户(SU)的干扰、传统的凸优化SDR方法对约束条件的近似要求以及实现算法复杂、实用性受限等,首先建立CRN模型,增添PN对SU的干扰项,而后在非理想CSI的最差条件下形成优化问题。再通过Lagrange对偶对问题的约束条件进行变换,并基于变换后的问题形式,利用上行和下行的对偶特性,引入虚拟功率,将优化问题转换为上行功率分配和波束赋形问题,进一步得到简便、快速和实用的迭代算法。数值仿真显示,算法收敛很快。并且发现非理想CSI引起的误差不仅对下行功率影响明显而且还改变优化问题的可行解区域;PN基站(PBS)的发送功率的变化对可行解区域有显著的影响。     

基于非理想信道状态信息的鲁棒安全发送方法

针对协方差信道状态信息(Channel State Information, CSI)不理想导致的通信系统安全性能恶化问题,该文提出一种鲁棒的人工噪声辅助的物理层安全发送方法。该方法基于非理想的协方差信道信息,对发送者的波束成形向量及人工噪声协方差进行联合优化设计,从而最大化系统的最差情况安全速率(Worst-Case Secrecy Rate, WCSR)。该功率受限的安全速率最大化问题是非凸的,采用半定松弛(SemiDefinite Relaxation, SDR)技术和Lagrange对偶理论将其转化为一系列的半定规划(SemiDefinite Program, SDP)问题进行求解。仿真结果表明,与现有方案相比,所提方法的安全性能有了明显的提升。     

非理想信道状态信息对频谱共享认知中继网络性能的影响

在频谱共享认知中继网络中,非理想信道状态信息可能导致次级用户的干扰超过主用户所能容忍的最大干扰值,从而影响到主用户的正常通信。为了衡量次级用户的传输对主用户性能的影响,该文提出了干扰概率这一性能指标。在非理想的信道状态信息条件下,推导了次级用户采用机会中继与选择协作协议时的干扰概率闭式解析式。理论分析表明,从干扰概率角度看,选择协作协议优于机会中继协议,但二者的极限干扰概率相同。此外,在非理想信道状态信息条件下,无论是采用机会中继还是选择协作协议,增加中继数量都会对主用户造成更大的干扰。最后,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

不完全信道状态信息下非线性波形非正交多址接入系统吞吐量分析

针对目前关于非正交多址接入(NOMA)的研究均局限于线性调制的问题,且考虑到实际系统中不完全的信道状态信息(CSI),基于最小频移键控类(MSK-type)调制,该文提出一种不完全CSI下的非线性波形NOMA系统。首先,分别采用过采样和匹配滤波技术对两用户的上行异步和同步系统进行了建模。进一步,基于矩阵分解理论和连续干扰消除(SIC)机制,分别推导出完全或不完全CSI下系统吞吐量达到最大时的发射功率和归一化时延。最后,数值仿真结果表明了完全与不完全CSI下系统吞吐量与帧长、响应长度、波形以及频率脉冲等系统参数的关系。