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专利号: 2019110978780
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于室内Wi-Fi定位的OFDM频域误差估计及其定位精度评估方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤四、根据步骤三中第m根天线接收的直达信号波形表达式,从频域的角度对CFO估计误差进行分析,具体包括以下步骤:步骤四(一)、根据图1,可将CFO视为信号在频域上的固定频偏Δf,故第m根天线接收到受CFO影响的信号波形可表示为:gm(nT)=ams(nT-τm)ej2πkε/LT+z(nT),n=1,…,L,       (4)其中,am表示信号到达第m根天线的信号幅度,τm表示信号到达第m根天线的时延,表示归一化的CFO,fc表示载波频率。

步骤四(二)、对步骤四(一)中的CFO下的信号表达式做L点傅里叶变换,得到:其中,η(k)表示服从高斯分布的噪声功率谱,Gm(k)依赖于变量ε、am和τm,可得未知参数向量θ=[ε,am,τm]。

步骤四(三)、用向量X表示所有的Gm(k):T

X=[Gm(0),…,Gm(L-1)],             (6)步骤四(四)、将X的期望表示为:

步骤五、由公式(7),计算对θ的费歇尔信息矩阵,,具体包括以下步骤:步骤五(一)、分别计算:

步骤五(二)、利用公式(8),对θ的费歇尔信息矩阵的第i行第j元素求解,其中,θi,θj分别表示未知参数向量θ中的相关参数ε、am,τm其中之一。未知参数向量θ包含三个相关参数,所以可得一个3×3阶的费歇尔信息矩阵:其中,

步骤六、利用等效FIM(Equivalent Fisher Information Matrix,EFIM)的矩阵降维性质(以低维矩阵表示高维矩阵,且关键信息量不变)对ε的误差界进行估计。

步骤七、为了得到CFO下的定位估计误差界,需要引入关于待测目标的坐标信息,具体包括以下步骤:步骤七(一)、令 其中,(x,y)表示目标的真实位置,(xm,ym)表示第m根天线的位置, 表示待测目标和第m根天线的距离,c表示光速。

步骤七(二)、根据幅度衰减模型 以自由空间中的信号传播模型为例,将第m根天线的幅度简化为 其中,a0表示距离天线1m处的信号参考幅值。

步骤七(三)、将步骤七(一)和步骤七(二)中的τm和am代入公式(5),可得:由此可知,关于目标和第m根天线位置原未知参数向量θ=[ε,am,τm]变为新的未知参数向量θ′=[ε,x,y]。

步骤七(四)、用向量X表示所有的Gm(k):X=[G1(0),…,G1(L-1),…,Gm(0),…,Gm(L-1)]T,    (17)步骤七(五)、将X的期望表示为:

步骤八、由公式(18),计算对θ′的费歇尔信息矩阵,具体包括以下步骤:步骤八(一)、对μ中每个元素求偏导,分别计算其中,m=1,…,N,k=0,…,L-1,步骤八(二)、利用公式(10),对θ′的费歇尔信息矩阵的第i行第j元素求解,其中,θi,θj分别表示待估计参数θ′中的相关参数x、y,ε其中之一。未知参数向量θ′包含三个相关参数,所以可得一个3×3阶的费歇尔信息矩阵:其中,

步骤九、为了求解CFO下的定位估计误差界,如下将利用等效FIM(Equivalent Fisher Information Matrix,EFIM)的矩阵降维性质(以低维矩阵表示高维矩阵,且关键信息量不变)对定位误差界进行估计。

步骤十、定义基于OFDM的室内Wi-Fi定位中频域误差估计以及定位估计误差的评估准则。

2.根据权利要求1所述的一种用于室内Wi-Fi定位的OFDM频域误差估计及其定位精度评估方法,其特征在于,所述步骤六包括以下步骤:步骤六(一)、将N×N的FIM进行分块:其中,A∈Rn×n,B∈Rn×(N-n),C∈R(N-n)×(N-n)。

步骤六(二)、由公式(8)可得关于θ的EFIM:其中,根据EFIM的性质,

步骤六(三)、对ε的误差界进行估计,A表示为1×1的矩阵I1×1,对矩阵Iθ进行分块进而得到:步骤六(四)、计算EFIM的逆矩阵来得到CFO的估计误差界:其中,

3.根据权利要求1所述的一种用于室内Wi-Fi定位的OFDM频域误差估计及其定位精度评估方法,其特征在于,所述步骤九包括以下步骤:步骤九(一)、令

可将Iθ′

简化为:

步骤九(二)、利用步骤六(一)、步骤六(二),将3×3的Iθ′进行分块,为了对x,y的进行估计,A可表示为2×2阶的矩阵,对矩阵Iθ进行分块进而得到:步骤九(三)、计算EFIM的逆矩阵来得到CFO下的定位估计误差界其中,