基于信道状态信息的室内测距方法研究

摘要

如今移动无线设备已经完全融入人们的生活，围绕其展开的各种应用也层出不穷。室外环境下的无线应用在蜂窝网络和GPS的支持下已经基本做到无缝体验，但是由于室内环境GPS覆盖的缺失，基于位置的无线应用无法很好的实现。而实现准确的定位服务离不开稳定、准确的距离测量。本文就无线信号测距相关技术进行研究分析，利用信道状态信息实现室内环境下的距离测定，最后通过实验验证得出本文的无线测距实现方法可以满足室内环境的测距要求。 首先通过对常用的无线信号测距方法进行误差分析，找出不同测距方法的共性误差来源——阴影衰落，并利用统计方法分析测试样本数据的统计特性。在此基础上，根据对数正态阴影模型推导出测距误差与测试距离之间的线性关系，并利用这一规律提出了对正态阴影模型的在线修正方法，提高了传统无线测距方法的稳定性。 在选择无线信号测距手段阶段，通过对比信道状态信息与接收信号强度之间的优劣特点，最终选择含有更加细粒度且具有良好多径抑制特性的信道状态信息作为本文的无线测距手段，并对其作为室内环境下的测距可行性进行了分析。分析显示无线信号的信道状态信息作为更全面的信道指标可以满足室内环境下的测距要求，甚至可以完成传统测距手段无法实现的无线应用。 信道状态信息能够反映无线信号传播过程中的幅值和相位变化，于是本文分别利用这两部分信息进行了距离测量的尝试，并搭建了硬件测试平台用于信道状态信息的获取与处理。分析测量结果发现，利用无线信号幅值信息的测距方法依旧无法避免室内环境中的阴影衰落和多径效应，虽然可以区分出视距路径，但是无法去除阴影衰落带来的误差影响，最终的测距结果与传统的测距方法相当。在分辨出视距路径的前提下，利用多载波技术的相位测距方法由于采用了不同的测距原理，避免了阴影衰落带来的影响，实验证明，相位测距方法可以得到稳定、准确得测距结果，满足室内无线应用的测距要求。

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