1.一种基于矩阵束的信道状态信息的参数估计方法,包括以下步骤:步骤一:假设在WiFi系统中有Q个独立信号源,M个子载波,接收端的接收机包含N根天线,接收来自信号源的B个数据包中的CSI信息,利用不同天线、不同子载波和不同时间的CSI信息构造三维矩阵XN×M×B={xn,m,b},其中1≤b≤B,1≤n≤N,1≤m≤M,xn,m,b表示第b个数据包、第n天线和第m个子载波上获得的CSI信息;
步骤二:将三维矩阵XN×M×B转化为一维矩阵XBNM×1;
步骤三:用平滑算法对一维矩阵XBNM×1进行平滑处理以去除相干信号之间的干扰,得到平滑后的矩阵 其中Mp、Np、Bp分别表示子载波、天线、数据包之间进行平滑的滑窗大小;
步骤四:对平滑后的矩阵Y进一步用向前向后平均方法扩展为Yex,然后使用奇异值分解的技术将矩阵降维,得到信号的子空间;
步骤五:估计出AoA,ToF,DFS参数估计值,并将同一信号的AoA,ToF,DFS配对。
2.根据权利要求1所述的一种基于Wi‑Fi信道状态信息的三维联合估计方法,所述步骤四,对平滑后的矩阵Y进一步用向前向后平均方法扩展为Yex,然后使用奇异值分解的技术将矩阵降维,得到信号的子空间,包括以下步骤:Yex=[Y,Πz1×z1YΠz2×z2]式中,z1=MPNPBP,z2=(M‑MP+1)(N‑NP+1)(B‑Bp+1),Πz1×z1,Πz2×z2被称为交换矩阵,且满足:
由于噪声的存在,矩阵Yex是满秩的,而不是秩为Q。因此,可以利用奇异值分解将矩阵Yex维度降至Q×Q,信号的子空间可以通过奇异值分解得到,H H H
Yex=UΣV=UsΣsVs+UnΣnVn式中,上标H表示共轭转置,其中Us、Vs和Σs对应信号子空间,Us为U的前Q列,Vs为V的前Q行,Σs为Σ前Q行。Un、Vn和Σn对应噪声子空间,Un为删除U的前Q列,Vn为删除V的前Q行,Σn为删除Σ前Q行。
3.根据权利要求1所述的一种基于Wi‑Fi信道状态信息的三维联合估计方法,所述步骤五,估计出AoA、ToF、DFS参数估计值,并将同一信号的AoA、ToF、DFS配对,包括以下步骤:首先,将Us删除掉最后NpMp行得到Us1,将Us删除掉行前NpMp行得到Us2,由此可得,其中,表示伪逆,Ψv的特征值即为z(vq)估计值, 其中,d为天线阵之间的间距,vq为第q个信号的多普勒速度,tδ为采样间隔,f为中心频率,c为光速;
其次,设矩阵Usp=Pc1Us,其中Pc1表示为:[Pc(1+iBP),...,Pc(Bp+iBp),Pc(1+iBp+BpNP),...,Pc(Bp+iBp+BpNP),T
Pc(1+iBp+(Mp‑1)BpNP),...,Pc(Bp+iBp+(Mp‑1)BpNP)]式中,T为转置,Pc(i)是MpNpBp×1列向量,除了第i个值是1,其余值均为零,将Usp删除最后MpBp行得到Usp1,为将Usp删除前MpBp行得到Usp2,由此可得:其中,Ψθ的特征值为z(θq)估计值, 其中,θq为第q个信号的AoA,λ=c/f;
再次,设Ush=Pc2Us,式中,Pc2表示为:[Pc(1)Pc(1+Bp),...,Pc(1+(NpMp‑1)Bp),Pc(2),Pc(2+Bp),...,Pc(2+(NpMp‑1)Bp),...,T
Pc(Bp),Pc(Bp+Bp),...,Pc(Bp+(NpMp‑1)Bp)]将Ush删除最后NpBp行得到Ush1,为将Ush删除前NpBp行得到Ush2,由此可得:其中,Ψτ的特征值为z(τq)估计值, 其中,τq为第q个信号的飞行时间,Δf为子载波间隔;
最后,由于Us、Usp、Ush具有相同的列空间,根据上式可以得到:‑1
Γ(v)=w Ψvw
‑1
Γ(θ)=w Ψθw
‑1
Γ(τ)=w Ψτw
式中,v={v1,…,vq,…,vQ},θ={θ1,…,θq,…,θQ},τ={τ1,…,τq,…,τQ},w为Ψv的特征矩阵,且Γ(v)、Γ(θ)、Γ(τ)为Q×Q对角矩阵,其对角线上对应的值为z(vq)、z(θq)和z(τq)(1≤q≤Q),因此,DFS、AoA和ToF参数估计值 和 分别由下式获得,式中,arcsin(·)为反正弦函数,angle(·)表示求复数相位。