[发明专利]宽带大规模MIMO系统无线定位方法和系统

权利要求书

1.一种宽带大规模MIMO系统无线定位方法，包括：

离线阶段，基站配合离线采样移动终端测量小区覆盖范围内特征点的位置指纹信息，并存储到数据库中；

在线阶段，基站侧通过将待定位移动终端的位置指纹信息与数据库进行比对，计算待定位移动终端的位置坐标；

其特征在于，所述位置指纹信息由基站从上行链路信道估计结果中提取的角度时延域信道能量矩阵构成；

定义角度时延域信道能量矩阵为

其中⊙表示Hadamard乘积，表示求期望，即统计平均，用一段时间内的样本平均或加权平均代替；

所述位置指纹信息，衡量其相似性的准则为联合角度时延相似性系数；

所述联合角度时延相似性系数，其计算方法为，定义错位因子n，错位步长L，n为区间(-L+1,L-1)内的整数，依次将第一个位置指纹信息中各列向量与第二个位置指纹信息中对应列之后第n个列向量取內积，并将所得內积求和，将不同错位因子下所得和的最大值作为两个位置指纹信息的联合角度时延相似性系数。

2.根据权利要求1所述的一种宽带大规模MIMO系统无线定位方法，其特征在于，所述宽带大规模MIMO系统采用带循环前缀的正交频分复用，即OFDM调制方式，在上行信道训练中，小区中各移动终端在一个或多个连续OFDM符号的多个子载波上同时发送上行导频信号，基站依据接收到的导频信号进行小区中各移动终端的上行链路信道估计。

3.根据权利要求1所述的一种宽带大规模MIMO系统无线定位方法，其特征在于，所述离线阶段，在小区覆盖范围内以间隔划定特征点，所述间隔采用1m或者2m或者5m，移动终端在小区覆盖范围内移动，并在每个特征点停留，测量该特征点的位置指纹信息，并将其与对应的位置坐标存入数据库中。

4.根据权利要求1所述的一种宽带大规模MIMO系统无线定位方法，其特征在于，所述离线阶段，对数据库中位置指纹信息进行分级聚类，分级聚类过程分为两级：首先，根据位置指纹信息的角度域特征，计算其中心角，并根据中心角将数据库中位置指纹信息进行初级分类；其次，对于同一中心角分组内的位置指纹信息，根据联合角度时延相似性系数，采用K均值聚类方法对其进行聚类，分成若干子类，对任一子类，将其包含的所有位置指纹信息的均值作为该子类的特征位置指纹信息。

5.根据权利要求1所述的一种宽带大规模MIMO系统无线定位方法，其特征在于，所述在线阶段，基站将待定位移动终端的位置指纹信息与数据库进行分级比对，确定待定位移动终端的对应特征点集合，分级比对过程分为三级：首先，根据待定位移动终端位置指纹信息的角度域特征，计算其中心角，确定与之匹配的初级分类；其次，在初级分类范围内，根据待定位移动终端位置指纹信息与各子类特征位置指纹信息的联合角度时延相似性系数，确定与待定位移动终端最相近的若干子类，组成特征点池；最后，特征点池范围内，根据待定位移动终端位置指纹信息与各特征点位置指纹信息的联合角度时延相似性系数，确定K个最相近的特征点，组成特征点集合。

6.根据权利要求1所述的一种宽带大规模MIMO系统无线定位方法，其特征在于，所述在线阶段，基站计算待定位移动终端的位置坐标，采用加权K最近邻算法，待定位移动终端的位置坐标由其在数据库中联合角度时延相似性系数最大的K个特征点的位置坐标加权计算得到，其中第k个特征点对应的权重系数计算方法为，用第k个特征点与待定位移动终端的联合角度时延相似性系数除以全部K个特征点与待定位移动终端的联合角度时延相似性系数之和。

7.根据权利要求1所述的一种宽带大规模MIMO系统无线定位方法，其特征在于，所述位置指纹信息由基站从上行链路信道估计结果中提取的角度时延域信道能量矩阵构成，其详细过程为，基站利用大规模MIMO系统的空间角度分辨力和宽带系统的时延分辨力，将移动终端通过上行信道训练获得的上行链路信道状态信息转化为角度时延域信道响应矩阵；基站将角度时延域信道响应矩阵中各元素与其自身耦合，并对连续若干次样本取平均或加权平均，获得该移动终端对应的角度时延域信道能量矩阵，并将其作为位置指纹信息。