利用信道狀態(tài)信息的室內(nèi)定位技術(shù)

(北京信息科技大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院，北京 100101)

1 引 言

隨著對(duì)衛(wèi)星定位和導(dǎo)航技術(shù)研究的不斷深入，基于位置的服務(wù)(Location Based Servise,LBS)已經(jīng)得到了很大的發(fā)展，其中應(yīng)用最廣泛的當(dāng)屬全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)[1]。隨著社會(huì)城市化的發(fā)展，人類的大多數(shù)活動(dòng)都發(fā)生在室內(nèi)，室內(nèi)的LBS需求漸漸得到重視。由于室內(nèi)環(huán)境對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的遮擋和干擾較為嚴(yán)重，GPS在室內(nèi)的定位結(jié)果不盡如人意，因此，室內(nèi)定位技術(shù)[2]已成為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的研發(fā)重點(diǎn)。目前，基于接收信號(hào)強(qiáng)度(Received Signal Strength Indication,RSSI)[3]的室內(nèi)定位技術(shù)因其成本較低和易于推廣而受到廣泛關(guān)注，其中對(duì)基于RSSI的位置指紋室內(nèi)定位技術(shù)[4]研究較多：在離線階段，通過采集不同位置的RSSI值構(gòu)建指紋數(shù)據(jù)庫；在線階段，將測得的數(shù)據(jù)輸入指紋數(shù)據(jù)庫進(jìn)行解算，從而得到定位結(jié)果。然而，RSSI值易受到室內(nèi)多經(jīng)效應(yīng)的影響，導(dǎo)致定位結(jié)果不穩(wěn)定[5]。

眾所周知，RSSI值是媒介訪問控制層(Media Access Control,MAC)的特性，而最新的研究已經(jīng)轉(zhuǎn)向?qū)ξ锢韺?Physical Layer,PHY)的研究，信道狀態(tài)信息[5](Channel State Information,CSI)就是典型的物理層特征值。CSI值的獲取離不開正交頻分復(fù)用(Orthogonal Frequency Division Model,OFDM)的應(yīng)用。OFDM的主要思想是將信道分為若干個(gè)正交的子信道，使得數(shù)據(jù)由原來的高速傳播轉(zhuǎn)換成低速的并行傳播，而CSI就代表了OFDM系統(tǒng)中每個(gè)子信道從發(fā)射端到接收端的信道狀態(tài)，換言之，它代表了發(fā)射天線到接收天線的每一個(gè)子載波的信道矩陣，包含了每個(gè)子載波不同的幅度和相位信息，相比RSSI能更好地區(qū)分不同路徑[6]。多路子載波同時(shí)發(fā)生波動(dòng)的概率低于多徑疊加值發(fā)生波動(dòng)的概率，所以CSI信息相比RSSI更穩(wěn)定。……