發(fā)布時(shí)間：2020-08-14 06:33

【摘要】：隨著IEEE 802.11標(biāo)準(zhǔn)的推廣,無線網(wǎng)絡(luò)在室內(nèi)環(huán)境的覆蓋率逐年增加,由此帶來了新的可探索空間——基于無線局域網(wǎng)(WiFi,Wireless Fidelity)信號(hào)的特征提取感知室內(nèi)空間中的變化,例如室內(nèi)人員入侵檢測(cè)、呼吸檢測(cè)、心率檢測(cè)等。利用WiFi信號(hào)進(jìn)行室內(nèi)定位的研究也成為近年來研究的熱門。一些基于室內(nèi)定位的服務(wù)也逐漸應(yīng)運(yùn)而生,如學(xué)�；蚬纠锏暮灥较到y(tǒng)、商場(chǎng)里利用公共WiFi在商鋪附近投放廣告、倉庫里機(jī)器人自動(dòng)倉儲(chǔ)管理服務(wù)等。本文通過研究移動(dòng)通信系統(tǒng)中的多輸入多輸出和正交頻分復(fù)用技術(shù)(MIMOOFDM,Multi-input Multi-output,Orthogonal frequency-division multiplexing)中基于信道狀態(tài)信息(CSI,Channel State Information)測(cè)量實(shí)現(xiàn)波束成形的原理深入分析,并基于原子范數(shù)最小化(ANM,Atomic Norm Minimization)框架下的半正定規(guī)劃(SDP,Semidefinite Programing)優(yōu)化問題對(duì)室內(nèi)環(huán)境中多徑信道的信息進(jìn)行估計(jì)。利用CSI信息通過ANM-SDP算法獲得包含當(dāng)前環(huán)境下多徑信道狀態(tài)信息的拓普利茲矩陣u,并對(duì)u矩陣進(jìn)行范德蒙德分解得到多徑飛行時(shí)間(ToF,Time of Flight)的估計(jì)結(jié)果。本文的主要工作是基于ANM-SDP算法提出了單測(cè)量向量(SMV,Single Measurement Vector)模型、多重測(cè)量向量(MMV,Multiple Measurement Vector)模型和加權(quán)原子范數(shù)(RAM,Reweighted Atomic Norm Minimization)模型下的半正定規(guī)劃算法,這三種模型在應(yīng)對(duì)不同需求場(chǎng)景時(shí)有各自的性能優(yōu)缺點(diǎn),本文將從多維度對(duì)比分析三種模型的性能極限和參數(shù)限制。首先搭建了MATLAB仿真平臺(tái),模擬電磁波在障礙物眾多的室內(nèi)場(chǎng)景中的瑞利衰落信道傳輸模型,根據(jù)預(yù)設(shè)的信道帶寬、多徑間隔和首徑傳播時(shí)延等歸一化參數(shù)獲得信道相應(yīng)觀測(cè)向量,將此模擬信道傳輸模型獲得的觀測(cè)向量對(duì)三種模型進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)分析。然后在實(shí)際室內(nèi)環(huán)境下布置3個(gè)接入點(diǎn)(AP,Access Point)和1個(gè)站點(diǎn)(STA,Station)的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景,采集真實(shí)場(chǎng)景中STA和多AP間的CSI數(shù)據(jù),對(duì)三種模型的實(shí)測(cè)性能進(jìn)行對(duì)比分析。本文提出的基于ANM-SDP算法的三種模型的WiFi室內(nèi)定位技術(shù)有效解決了在不同真實(shí)場(chǎng)景中不同定位精度的實(shí)際需求,有效解決了傳統(tǒng)室內(nèi)定位對(duì)硬件設(shè)備的高依賴性、定位精度不可控、定位效率低等難題。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TN92
【圖文】：

MACPMDPLCPData LinkPhysical圖 2-1 IEEE 802.11 數(shù)據(jù)傳輸過程MAC 層服務(wù)數(shù)據(jù)單元(MSDU, MAC Service Data Unit)，是最原始的待發(fā)數(shù)據(jù)息，經(jīng)過封裝變成 MAC 層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(MPDU，MAC Protocol Data Unit)，MPD傳送到物理層的PLCP子層轉(zhuǎn)換成PLCP子層服務(wù)數(shù)據(jù)單元(PSDU,PLCPServiceDaUnit)，PSDU 經(jīng)過封裝變成 PLCP 子層協(xié)議數(shù)據(jù)單元(PPDU,PLCPProtocolDataUnit與其他的 IEEE 802.11 標(biāo)準(zhǔn)一樣，存在物理層匯聚協(xié)議 PLCP，并且依據(jù)此協(xié)議定了 PLCP 協(xié)議數(shù)據(jù)單元 PPDU 幀結(jié)構(gòu)如下圖 2-2 所示[23]。根據(jù)協(xié)議，接收機(jī)的定同步、載波頻偏估計(jì)以及信道估計(jì)等都是由數(shù)據(jù)幀前置的兩個(gè)訓(xùn)練符號(hào)來完成的。于 IEEE 802.11ac，已定義為后向兼容 IEEE 802.11a 和 IEEE 802.11n。

圖 2-3 IEEE 802.11 標(biāo)準(zhǔn) OFDM 基帶處理器接收部分總體架構(gòu)由此可見，在信道估計(jì)模塊輸出 CSI 數(shù)據(jù)時(shí)不僅包含有信道中的多徑信息，還包含有信號(hào)處理過程的電路中引入的誤差。疊加到 CSI 數(shù)據(jù)中對(duì)原始信道信息造成相位和幅值的誤差，下圖 2-4 為原始未進(jìn)行相位矯正的原始 CSI 經(jīng)過解卷繞后的相位圖。

圖 2-3 IEEE 802.11 標(biāo)準(zhǔn) OFDM 基帶處理器接收部分總體架構(gòu)見，在信道估計(jì)模塊輸出 CSI 數(shù)據(jù)時(shí)不僅包含有信道中的多處理過程的電路中引入的誤差。疊加到 CSI 數(shù)據(jù)中對(duì)原始信的誤差，下圖 2-4 為原始未進(jìn)行相位矯正的原始 CSI 經(jīng)過解

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本文編號(hào)：2792648